对象关系模型

2024-06-17

对象关系模型（精选4篇）

对象关系模型篇1

将数据库系统应用到更广阔的领域中, 比如计算机辅助设计, 关系模型的局限性就暴露出来了。因此数据库研究者提出了一些新的克服关系模型限制的数据模型。其中最为重要的就是面向对象模型, 它的基础是面向对象程序设计范型。这里先阐述几个主要概念:对象标识、对象结构和类的概念、继承等。

面向对象的数据库经过十几年的发展, 已经日趋成熟, 有关的国际标准相继出台。ODMG (OMG所属的对象数据库管理组) 分别于1993, 1997, 2000年提出了对象数据库标准O D M G 1.0, O D M G 2.0, O D M G 3.0, 制定ODMG标准的目的是为了让ODBMS的用户编写的可移植的应用, 能运行在多个OODBMS的产品上。本课题的接口实现部分就是参照ODMG标准来实现。

ODMG对象模型主要包括以下基本概念。

(1) 数据建模的基本原语是对象 (Object) 和文字 (Literal) , 每个对象有一个唯一的标识符, 文字没有标识符。

(2) 对象和文字都可以划分为类型 (Type) , 同一类型的对象或文字具有相同的行为和状态, 对象可以称为类型的实例。

(3) 通过一组性质 (Property) 来定义对象的状态, 性质可以分为两种:对象的属性 (Attribute) 和对象之间的关系 (Relationship) 。

1 对象与对象标识

1.1 对象结构

对象是由一组数据结构和在这组数据结构上的操作的程序代码封装起来的基本单位。对象之间的界面由一组消息定义。一个对象包括以下几个部分。

(1) 属性集合:所有属性合起来构成了对象数据的数据结构。属性描述对象的状态、组成合特性。对象的某一属性可以是单值的或值的集合, 进一步地, 一个对象的属性也可以是一个对象, 即对象可以嵌套, 从而组成各种复杂对象。

(2) 方法集合:方法描述了对象的行为特征。方法的定义包括两部分, 一是方法的接口, 二是方法的实现。方法的接口用以说明方法的名称、参数和结果返回值的类型, 也称之为调用说明。方法的实现是一段程序代码, 用以实现方法的功能。

(3) 消息集合:消息是对象向外提供的界面, 消息由对象接收和响应。面向对象数据模型中的“消息”与计算机网络中传输的消息含义不同。它是指对象之间操作请求的传递, 而不考虑操作实现细节。

1.2 对象标识

面向对象数据库中的每个对象都有一个唯一的不变的标识称为对象标识 (OID) 。对象通常与实际领域的实体对应。现实世界中, 实体的属性值可能随着时间的推移会发生改变, 但是每个实体的标识始终保持不变。相应的, 对象的部分 (或全部) 属性、对象的方法会随着时间的推移发生变化, 但对象标识不会改变。

1.3 封装

OO模型的一个关键概念就是封装。每一个对象是其状态与行为的封装。

封装的意义在于将对象的实现与对象的应用互相隔离, 从而允许对操作的实现算法和数据结构进行修改, 而不影响接口, 不必修改使用它们的应用, 这有利于提高数据独立性。

2 类和类层次

在OO数据库中相似对象的集合称为类。每个对象称为它所在类的一个实例。一个类中所有对象共享一个定义, 它们的区别仅在于属性取值不同。可以看到, 类的概念类似关系模式, 类的属性类似关系模式中的属性:对象类似元组的概念, 类的一个实例对象类似关系中的一个元组。可以把类本身也看作一个对象, 称为类对象 (Class Object) 。

3 面向对象数据库的模式演进

面向对象数据库模式是类的集合。模式为适应需求的变化而随时间变化称为模式演进。模式演进包括创建新的类、删除旧的类、修改类的属性和操作等。在关系数据库系统中, 模式的修改比较简单, 主要有如下的模式修改操作。

(1) 创建或删除一个关系。

(2) 在关系模式中增加或删除一个属性。

(3) 在关系模式中修改完整性约束条件。

OODB应用环境对OODB模式演进提出了许多新的要求, 使得面向对象数据库模式的修改要比关系模式的修改复杂得多, 其主要原因有以下几点。

(1) 模式改变频繁。

使用O O D B系统的应用通常需要频繁地改变O O D B数据库模式。例如O O D B经常运用于工程设计环境中, 设计环境特征之一就是不断变化.设计自身在不断变化, 以纠正错误或修改设计使之更完美、更适合于实际:而当设计者对问题及其解决有更深刻理解时也会修改模式。

(2) 模式修改复杂。

从上面讲解的OO模型特征可以看到OO模型具有很强的建模能力和丰富的语义, 包括类本身的语义、类属性之间和类之间丰富的语义联系, 这使得模式修改操作的类型复杂多样。此外, OODB中模式演进往往是动态的, 动态模式演进的实现技术更加复杂。

3.1 模式的一致性

模式的演进必须要保持模式的一致性。模式的一致性是指模式自身内部不能出现矛盾和错误, 它由模式一致性约束来刻画。模式一致性约束可分为唯一性约束、存在性约束和子类型约束等, 满足所有这些一致性约束的模式则称为是一致的。

(1) 唯一性约束, 这一类约束条件要求名字的唯一性。

(2) 存在性约束, 存在性约束是指显式引用的某些成分必须存在。

(3) 子类型约束。

3.2 模式演进操作

下面给出一些主要的模式演进操作, OODBMS应该支持这些模式演进。

(1) 类集的改变; (2) 己有类的成分的改变; (3) 子势超类联系的改变。

3.3 模式演进的实现

模式演进主要的困难是模式演进操作可能影响模式一致性。面向对象数据库中类集的改变比关系数据库中关系模式的改变要复杂得多。因为类的修改操作可能会影响到其它类的定义。例如, 改变了一个类的属性名, 这需要所有使用该属性的地方都要改名。

因此, 在OODB模式演进的实现中必须具有模式一致性验证功能, 这部分的功能类似编译器的语义分析。进一步, 任何面向对象数据库模式修改操作不仅要改变有关类的定义, 而且要修改相关类的所有对象, 使之与修改后的类定义一致。所谓转换的方法是指在OODB中, 己有的对象将根据新的模式结构进行转换以适应新的模式。例如, 在某类中增加一属性时, 所有的实例都将增加该属性。这时还要处理新属性的初值, 例如给定一缺省初值, 或提供一算法来自动计算新属性初值, 还可以让用户设定初值。删除某类中一属性时只需要从该类的所有实例中删除相应属性值即可。

参考文献

[1]数据库系统基础Ramez Elmasri[M].人民邮电出版社.

[2]王意洁.面向对象的数据库技术[M].电子工业出版社.

对象关系模型篇2

【摘要】：自2000年学习技术标准的各种规范和参考模型陆续颁布以来，学习对象，作为一种全新的数字学习资源组织形式，逐渐成为网络学习开发商和研究者的一个热门词汇。围绕着学习对象的应用开发和理论研究已成为教育技术中的一个热点。简单地说，学习对象是具有一定“颗粒度”的可重用的数字化学习资源。这样，在网络学习环境中，计算机能够“自动和动态地”把学习对象组合为满足学习者个性化学习需要的教学内容。到现在为止，学习技术标准仅仅规定了学习对象的信息交换标准。例如，学习对象的元数据规范(LOM)赋予学习对象某种可操作结构，以实现在学习管理系统中能够容易地定位，读取，查询，索引和传送，以及满足资源管理其它方面的要求。但是，学习技术标准中并没有关于学习对象教学设计的规范和模型。教学设计理论界认为，仅仅能够进行信息交换的学习对象在很大程度上还“不能用于学习”。但是，另一方面，教学设计理论也还没有充分的准备为学习对象提供现成的指导。从而，学习对象教学设计的问题就构成了一个新的研究课题。本文把学习对象教学设计的理论模型和方法称为“基于学习对象的教学设计”。本文的研究工作就是在这方面做了一些尝试。本论文一共分为五章。第一章的基本内容包括学习技术标准化活动综述，学习对象基本性质讨论，问题提出和研究内容。学习对象的基本性质表现在颗粒度和重用性的关系。由于学习对象的教学可用性和媒体可用性具有门限值的非线性特征，造成了颗粒度和重用性在整体上的非线性关系。学习对象的重用性是由“优化的颗粒度”区域确定的。提高元数据对学习对象的描述精细度可以增大学习对象的颗粒度，但是随之而增加的开发费用和工作量也是十分巨大的。在实践中，我们应该兼顾各种因素来寻求学习对象的“最优化颗粒度”，以获得一个切合实际的重用性。通过与电子商务的对比提出了本课题的问题。学习技术标准目前的状态仅相当于可以在网络上销售“pizza”的早期阶段。与电子商务不同的是，网络学习包含了基于网络的学习资源的生产，流通和消费诸环节。学习资源如何生产和适应消费者就是教学设计的问题。在对这个问题的进一步分析基础上，提出了具体的研究内容和采用的方法。在第二章中，我们深入地讨论了与本课题相关的三个理论模型，即Reigeluth的精加工理论(ET)、Merrill的部件呈现理论(CDT)和D.Wiley的学习对象设计和编列理论。ET有两个基本概念，就是对内容的分组和排序。分组是确定教学具体内容的范围，排序是确定一个具体内容在整体内容中的位置。内容的分组形成了一个个模块化内容，通过排序而构成课程或结构化的教学材料。ET与CDT分别是教学设计的“宏”设计和“微”设计理论。虽然这两个理论是相互独立的，但是，通过“退化”分析，我们发现ET在一定条件下退化为CDT。CDT的一个特殊的优越性是它的微策略设计可以自动地产生等价教学事件来实现学习者定制学习。Wiley的复杂认知技能教学设计理论(WM/ID)比较深入地分析了面向任务知识的教学设计。这个理论是Wiley提出的学习对象教学设计理论(LODAS)的一个部分。LODAS理论是本课题研究的一个重要基础。第三章的主要内容是本

课题的学习对象教学设计模型的构建和分析。ET的内容分类部件把教学内容分为领域相关知识和任务相关知识。从学习对象教学设计的观点看，ET的领域相关知识分组提供了颗粒化的内容结构，但是任务相关知识却没有基于学习对象的教学设计模型研究这种结构。我们把这个现象称为ET内容分类结构的不对称性。我们通过在ET中嵌入WM/lO消除了ET的不对称。利用ET和COT之间的退化关系，在ET中插入COT，解决了学习对象内部设计等微策略设计问题。通过上述过程，我们得到了一个扩展的ET，称为扩展精加工模型(EEM)。我们认为EEM是一个完整的和系统的学习对象教学设计模型。在第四章的应用案例研究中，主要从计算机软件专业的《数据结构》课程中构造了两个网络教学的案例。本文的案例研究仅仅是原理性的。第五章对本文的主要研究结果进行了归纳和讨论。本课题的主要结果是提出了一个基于学习对象教学设计模型，扩展精加工模型(EEM)。与为数不多的现有模型比较，EEM具有相对的完整性和系统性。通过这个模型，本文对学习对象的颗粒性和重用性等基本问题进行了探讨，提出了学习对象颗粒度与教学内容整体性和认知技能之间有着紧密联系的教学论观点。同时，本文提出了“分布式过程”的观点来解释学习对象的教学设计过程与传统教学设计之间的差别。另外，本文对流行的学习对象隐喻进行了必要的分析，并提出一个新的“字隐喻”，以促进对这个问题的讨论。本文还探讨了新建模型中的学习者定制学习机制。最后，针对新建模型做了两个原理性的案例研究。【关键词】：学习对象教学设计颗粒度重用性扩展精加工模型

【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2003 【分类号】：G434 【目录】：中文摘要4-6英文摘要6-11导论11-12第一章学习技术标准和学习对象12-28第一节学习技术标准12-151、Internet催生标准化122、标准化组织12-143、标准的意义14-15第二节学习对象15-241、定义15-172、元数据17-193、颗粒性与颗粒度19-204、学习对象的“字隐喻”20-225、可重用性的分层分析22-24第三节问题分析和研究内容24-281、学习对象的网络学习图景24-252、基于学习对象的教学设计25-273、研究内容27-28第二章与学习对象相关的教学设计理论28-49第一节一般理论综述28-331、理论发展的简单回顾29-

322、教学设计的基本结构

323、理论范式的发展32-33第二节相关理论研究33-491、精加工理论(ET，ElaborationTheory)33-392、部件显示理论(CDT，ComponentDisplayTheory)39-

433、复杂认知技能教学设计理论(WM/ID)43-49第三章基于学习对象的教学设计模型构建49-63第一节模型建构49-

541、ET的结构不对称问题49-502、在ET中插入WM/ID模型50-

523、在ET中插入微策略设计52-54第二节扩展的精加工模型(EEM)54-581、基本结构54-552、内容分组和内容颗粒性55-573、模型的意义57-58第三节学习对象分类性质58-631、分类58-592、结构性质59-603、教学性质604、重用性质60-63第四章应用案例研究63-81第一节程序性技能教学案例63-71第二节概念

性知识结构教学案例71-78第三节供案例研究用的网络教学系统简介78-81第五章结束语81-84第一节主要研究结果81-831、扩展精加工模型812、颗粒度，颗粒性与认知技能81-823、字隐喻824、模型构建方法82-83第二节存在问题和延伸研究83-84参考文献84-90后记90

对象关系模型篇3

关键词：面向对象；关系型数据库；映射；类；属性

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）20-0012-02

1 引言

面向对象（Object Oriented，OO）是把面向对象的思想应用于计算机软件开发中，以对象为内核，以类、继承、封装、多态等概念构造系统，进行客观事物的软件开发设计的一种方法。面向对象，对象其实就是一个封装体，包含数据和控制命令。随着计算机技术和开发软件的不断升级，面向对象的方法和应用已经不仅仅局限于软件开发和程序设计，已经逐渐扩展到数据库系统、分布式系统、网络管理、人机交互等计算机领域，甚至对人工智能、计算机辅助工具、信息系统等產生深远影响。计算机和网络都离不开数据库，面向对象的广泛应用，也给数据库技术增添了新鲜血液。面向对象方法与数据库技术，尤其是关系型数据库如何有效结合，更好的支持数据库的应用，是一个非常值得研究的课题。

2 面向对象的关系型数据库

2.1 关系型数据库

电子商务、云存储、云计算等计算机信息系统，已经是当今信息技术的重要手段，而数据库技术是计算机系统的重要组成部分和核心内容。数据库类型有网状、层次和关系几类，其中关系型数据库以其集合的操作方式得到了最为广泛的应用。关系型数据库是一种建立在关系数据库模型基础上的数据库，用集合代数方法对数据库单元中数据进行处理，是一组相互之间有关联关系的表，表的关系通过相关字段进行关联，表中的数据可以根据需求情况进行存取且不用重新组织数据库表格。新建一个关系型数据库时，每一行包含一个数据实体，是被列定义的种类。目前应用较多的数据库有oracle、sqlserver、mysql等。

2.2面向对象分析法

面向对象分析法（Object-Oriented Analysis，OOA），是指一个软件开发项目在开发过程中，首先要对业务情况进行调研，然后用面向对象的思想对该项目业务进行归纳、分类、分析。OOA强调的是业务对象之间的关系以及对象的属性和行为。面向对象分析法使用户和设计者之间的沟通更容易，设计者能够更好地理解用户的需求，设计者了解了用户的需求，才能更好地设计出用户与数据库之间的映射方式，从而设计出用户满意的数据库。

OOA方法的程序设计，从结构框架来说，一个是针对开发者的外部层，外部层是应用程序的整体设计；内部层针对物理存储，称为物化视图，是基于远程表格的，也可以称之为快照；概念层介于外部层和内部层之间，是内外部的映射，用DDL表示，概念层是关系型数据库的真正表现形式。对象与关系型数据库通过映射发生关系，映射方法就是将关系型数据库进行概念层的设计。从对象到关系型数据库的映射内容包括：属性与列的映射，关系型数据库中的继承，类与表的映射，映射的关联，聚合和组合以及实现关系等。

将对象建模和映射的过程就是将对象转换成概念层的数据库模型，对象模型转换为关系型数据库的映射有如下关系：

1）每个对象是唯一的，有唯一的标识符，具有唯一性。对象的标识一般用主键或者是系统自动生成的伪标识符来标识，而不是通过描述对象的属性来标识。

2）类与关系型数据库中的表的转换，可以通过直接调用表的名称，或者可以通过在类的名称前加前缀的方式修改成表的名称来实现。

3 基于面向对象技术的关系数据库的设计方法

3.1 整体思路

基于面向对象技术的关系型数据库的设计方法，首先要确定应用程序中的领域类，领域类中将数据信息和对数据的操作、调用方法进行了封装。领域类实例化，就得到对象，因此，需要提前把对象的存储、地址、检索方法、调用方法等问题设计好，做好准备工作。

在面向对象的关系型数据库中，数据通过对象形式存储到数据库中，并且对象之间的关联关系是自动存储的。关系型数据库本身不存在集合和分解的问题，可以由与对象相关的状态图像构成。面向对象的关系型数据库是通过对对象进行查询、检索、调用的，不存在对某个表的一行或一列进行某些操作。因此需要提前定义对对象的各种操作方法。比如：writeObject（）是一个写入并存储一个对象及所有对象相关；read Object（）是读取一个对象及所有对象相关。每个对象有唯一的标识ID，在写入和读取时通过唯一的标识ID进行。

以消费者对电子账户的写入、读取操作为例子，来说明面向对象数据库数据存储模式，如图1所示。将消费者对电子账户的操作对象的属性描绘成字段，指向其他对象需要映射到相应的外部关键字上，此处的操作动作不能封装。数据库中的每一个表对应一个类，对数据库中的表的操作设定为函数。

3.2 对象映射成关系数据库

RDBMS的表都是二维表，一个二维表是一个管理单元，二维表及表与表之间的关联关系用来描述对象模型的属性，即对象模型与关系型数据库的映射关系。将每个对象的类存储到数据库的表中，一个类对应一个对象实例，并进行存储。不仅对象实例映射到关系型数据库中，对象之间的关联关系也要映射到关系型数据库中，这样才能进行后续的操作。

对象之间的关系有四种：关联、继承、聚合、组成。关联是关系型数据库中对象之间的关联关系，聚合不仅需要对关系型数据库的整体进行操作，还需要对部分进行操作，即读取时需要整体读取的同时也需要在部分数据中进行读取。关联是不需要的，在关联中存储和读取的执行操作不明显。关联和聚合的区别在于对象之间的联系程度不同。

对关系型数据库中的数据不但有存储、调用等动作，还有删除的动作，那么将数据库对对象的存储和删除也是一样，对象映射成关系型数据由一些规则，如下：

1）一个类与一个库表对应映射，也可以多个类与一个库表对应映射。

2）类中存在父子关系的类，映射关系时可以分别与父和子类分别映射，或者不对父类进行定义，让子类具有父类的属性；不对子类进行定义，让父类具有子类的属性。

3）映射关系定义为一个表，包含一对一、一对多、多对多等关联关系，也可在类表之间定义外键。

4）聚合的方式有两种：一种是用一张表将所有对象类的属性合并；一种是分别用两张表分别将对象类的整体和部分分别合并，利用外键关联整体与部分的关系。

5）有些类是没有属性的，没有属性则没有映射表。

6）映射后的关系型数据库表需要进行冗余操作，使其关系范式合理。

4 结论

面向对象的关系型数据库系统以其模型简单、数据独立的优势，成为数据库技术发展的主流方向，本文针对面向对象的技术和关系型数据库的特点，将两者相结合，研究了将面向对象技术方式应用于关系型数据库，进行系统设计方法的研究，重点描述了对象映射成关系数据库的方法。

参考文献：

[1] 杨玉芬，李明明.高晓旸对象管理在面向对象数据库中的应用研究[J].吉林大学学报（信息科学版），2013，9（5）：548-553.

[2] 肖刚.面向对象数据库在教学信息管理系统中的应用[J].硅谷，2012（6）：79.