論面向對象的數據庫技術分析

徐穎

【摘 要】隨著計算機技術的發展，計算機的應用領域日益廣泛，從科學計算逐步發展為處理社會事務數據的工具。數據庫理論在近幾年來不斷的完善和發展，并且在商業化推廣應用上取得了矚目的成績，數據庫技術已經成為了計算機技術的重要基礎領域之一。本文主要是對面向對象的數據庫技術的發展狀況進行了系統地分析。

【關鍵詞】數據庫技術；面向對象數據庫；對象關系數據庫

近十幾年來，將其他技術滲透到數據庫系統中的研究和實踐得到了快速發展，其中最重要的成果就是面向對象的數據庫技術。面向對象的數據庫將面向對象方法和數據庫技術緊密的結合在了一起，并且已經有了一些理論和實踐的成果。

1 數據庫的發展

隨著計算機技術的發展，計算機的應用領域也不斷的擴大逐漸的從科學計算發展到社會事務的數據處理，在這樣的背景下數據庫也就產生了。現在數據庫已經發展成為計算機技術的主要領域之一。數據庫產生于20世紀60年代中期，至今為止共經歷了三次具有歷史意義的飛躍。第一次是數據模型概念的產生，在計算機算計操作系統產生之后，人們為了建立一套數據組織操作系統加強了對數據文件組織、管理等方面的研究，它產生的基礎是一層次模型和網絡模型。在“大型共享數據庫的關系模型”的論文中，系統的提出了數據庫關系模型，這一套理論為數據庫的進一步發展奠定了充足的理論基礎。第二次是以關系數據庫為代表，到了80年代已經出現了眾多關系型的商品化系統，使數據庫更加廣泛的應用于企業管理、輔助決策等社會事務數據的處理中。這些商業數據庫系統，使數據庫更加廣泛的應用到企業管理、情報檢索，輔助決策等。第三次是面向對象數據庫、知識庫、媒體庫。計算機技術不斷的發展，應用領域也在不斷的壯大，數據庫越來越多的和通訊網絡、人工智能、多媒體技術融合，相信第三代數據庫即將到來。

2 面向對象數據庫的設計思想

面向對象數據庫設計思想主要由兩部分構成：一方面，將面向對象的語言向數據庫的方向發展，通過使用一系列的程序對這些對象進行處理，并在數據庫這種無限的虛擬空間當中儲存。另一方面，不斷的擴展數據庫系統，通過建立一種綜合的語義數據概念集，在現實實體和數據庫之間搭建一種橋梁。對于面向對象數據庫的方法不同的人有不同的理解，如何將面向對象的方法與數據庫結合在一起，不同的人有不同的方法，具體的策略有以下幾種：第一，建立一套全新的數據庫模型和數據語言模型，這種模型不借助現有的任何系統，現階段許多的研究性面向對象數據庫多采用這種方案。第二，利用對象的某一種能力來拓寬數據庫語言，像C++語言就是從C這種語言擴展而來的，因此，在下一代數據庫產品中也可以加入對象機制。這種方式在面向對象程序語言的基礎上增加數據的功能。第三，提供一個可以擴充的面向對象的數據庫系統。第四，借助數據庫的能力擴充面向對象的程序設計語言。在面向對象的語言中加入持久性、事務管理、查詢等數據庫的特征，使其具有數據庫的特性。第五，在傳統的宿主語言中融入面向對象的語言結構。目前，對面向對象數據庫存在著兩種理解，一種是廣義的將使用面向對象的數據庫系統都統一稱作面向對象數據庫系統，另一種是理解相對狹隘一點，主要是一種革命化的方法全面引進對象的概念和技術。

3 傳統數據庫的局限性

傳統的數據庫與面向對象的數據庫相比具有較強的局限性。首先，傳統的數據庫中大多都采用數據模型，因而結構化較強主要是面向機器語法的數據模型，它只能夠儲存有限的零散數據關系。現實中的對象結構往往是比較復雜的，對象與對象之間有著密切的聯系，這種復雜性也就決定了傳統的數據庫并不能對這些對象進行數據處理。傳統的數據庫并不能解釋數據之間更深層次的聯系，不能對數據進行抽象化處理。其次，傳統的數據庫只能解決一些簡單固定的數據類型，更加復雜的數據類型要通過用戶編寫程序借助高級語言來完成。再次，結構與行為存在完全分開的現象。傳統的關系數據庫技術的功能僅僅局限于正文、數字型的事物處理。從程序員的角度來看標識對象一般包括結構表示和行為規格說明這兩方面的內容。傳統的數據庫是一種語法數據庫，比較注重數據的獨立性，難以抽象的模擬某些行為，對象的行為特征在傳統的數據庫中只能通過某些程序來表示，大量的語義難以從毫無意義的編碼中恢復完整，這也就導致了結構與行為的分離。最后，傳統的數據庫存在著阻抗失配的現象。主要表現為編程模式不同和類型系統不同，這樣的數據庫可能會出現信息丟失的現象。此外，傳統的數據庫不能為層次數據提供結構支持，缺乏對版本配置的管理，并且程序語言和數據庫語言之間存在著不協調現象。傳統數據庫的這些特性也就制約了它在更大范圍發揮作用。傳統的數據庫能夠處理的對象有限，難以適應新領域的新要求，二者之間產生了不可調和的矛盾，正是這種矛盾推動技術的革新和發展。

4 面向對象的數據庫具有的新特征

隨著數據庫的快速發展，社會其他領域也擴大了對數據庫技術的需求，這些領域在為數據庫開辟了廣闊天地的同時，也向數據庫提出了更高的要求。面向對象的數據庫，是在面向對象的模型與先進的數據庫結合形成的一種新型的數據庫類型。

新的應用領域所處理的對象一般結構較為復雜，用二維的關系結構圖難以全面完整的表示出來，結構往往更加復雜有層次。在新的領域中對某一對象的處理經常會涉及到時間的變化，并且要保存大量的數據，部件還要具有可重用性。處理的數據量往往比較大，可能會有超長的正文數據、圖形、圖像、聲音等數據。在20世紀80年代，Atkinson根據自己的研究經驗發表了一篇宣言，這是第一次對面向對象數據庫系統的概念和特征進行概述，可總結概括為三個方面的特征。第一，必備的，復雜對象、對象表示、可擴充、計算完備、恢復性和持久性等。第二，可選類，這一類的特性是為了讓系統更加完備，多重繼承性、設計事務所處理版本、類型檢查等。第三，開放的。設計人員可以根據具體的需求可選擇的需求，分別是設計范型、表示系統、系統的單一性。

面向對象的數據庫要具有以下幾個特征：首先，由屬性和操作共同組成的對象。其次，能夠進行歸類，可以將幾個有著共同特性的對象歸為不同的類型。再次，可擴充性，當數據庫增加一種新的對象后不會對原有的對象的應用產生影響。最后，多態性。面向對象的數據庫能夠針對不同的對象對相同的信息做出的不同反應做出不同的處理，并且能夠充分的理解信息內容。

5 面向對象數據庫的實現方法

面向對象數據庫是面向對象技術和數據庫結合的產物，它一直備受工業界和學術界的關注。面向對象數據庫與傳統的數據庫相比具有很多的優勢，能夠對構造復雜的對象進行處理，它集成和發展了類層技術使軟件能夠進行重用。第一代數據庫和第二帶數據庫都得到了蓬勃發展，隨著科學技術的發展和數據庫應用范圍的擴大，不同的應用領域對數據庫提出了更高的要求。

面向對象技術和數據據庫的結合一般是沿用四種種發展途徑，第一種是建立單純的面向對象數據庫管理系統，這種途徑在面向對象的語言的基礎上增加數據庫的功能，支持持久對象和信息共享。面向對象數據庫能夠通過利用類來處理多媒體類型的數據，還能夠利用繼承性的特點來實現對象結構和方法的重用。面向對象的數據庫與傳統的數據庫相比在開發速度和系統維護方面有很強的優越性。第二種實現方法是將傳統的數據庫的功能進行擴展，增加數據庫面向對象的特性。這種系統一方面具有很強的通用性，能夠支持被廣泛使用的SQL，另一方面能夠面向對象，能夠支持較為復雜的對象的復雜行為，這兩方面的優勢也就體現了數據庫和面向對象技術的最好的結合。第三種是擴充關系數據庫系統，這是一種在傳統的數據庫基礎上形成的，將數據庫的系統開放，允許由用戶定義的抽象的數據類型加入到系統中來。第四，數據庫系統工具包，這種方法的出發點是認為沒有任何一種DBMS能夠滿足下一代應用所有的需求，因此要通過提供工具包，使每個層次上的數據庫都能夠進行擴充，從而滿足不同的需求。對象技術和數據庫技術的結合的優點，吸引著全球的數據庫開發商競相研究，如何實現二者的結合是競爭的焦點。

6 面向對象技術和數據庫技術結合的進展

現階段，我們通過對擴充關系數據庫、支持持久對象的程序設計語言、面向對象的數據庫系統、數據庫系統工具包，這四個方向進行研究和開發，已經取得不少的成果，但是這4方面的發展是不平衡的，一些方向上獲得了主導性收獲，而另外一些收獲甚少甚至沒有了發展的必要，于此同時也有了新的發展方向。

6.1 擴充性關系數據庫

這種方法是最占優勢，它能夠最全面的滿足社會對面向對象數據庫的各項要求。

6.2 支持持久對象的程序語言

在這個方向上的研究也取得了一些具有重要意義的成果，從社會角度而且它仍然具有很強的開發的必要，但是從商業實踐的角度來看，它并不成功，它只能是一種純粹的程序設計語言。不過在這個方向上取得的成果對對象數據庫的研究和發展產生了積極的影響。現在許多的導航式的程序設計的界面都受到了持久的程序設計語言的影響，并且持久數據的收集模式的研究成果可以直接應用到面向對象的數據庫的研究中去。

6.3 面向對象的數據庫系統

在面向對象的數據庫系統的研究方向的研究是十分活躍的，許多的專家學者都專注于這一方面的研究。Atkinson在1989年發表的“面向對象數據庫系統宣言”，系統的陳述了面對對象數據庫的必備特性。經過多年的研究和發展面向對象的數據庫系統取得了許多的成就，其中包括基本對象模型、對復雜的對象支持、以及模式化演化等。一些新興的公司推出了OODB的產品。

6.4 數據庫系統工具包

這種方法的發展并不如預期的效果好，現在已經很少人用了。這類工具包相對比較繁瑣，不能夠根據對象的具體特點進行靈活的處理。并且，面向對象的數據庫已經具備了可擴充性，不用在設計構建一個數據管理設施了。

6.5 面向對象的客戶包裝層

這是一種全新的將面向對象技術和數據庫結合在一起的方式，這種方法在關系數據庫的基礎之上加上一層對象包裝層，這樣在面向對象的客戶端就可以在傳統的數據庫基礎上運行了。這些產品一般都會生成幾個類，這些類就能夠將程序員和底層的數據庫連接在一起。

7 面向對象數據庫在人事工資系統的應用

人事工資信息管理是人事部門最繁瑣的日常項目，它不僅僅涉及到員工的具體信息，還要查閱大量的工資政策和歷史條款和工資套改情況。我國的人事工資系統的開發和應用時從20世紀80年代開始的，一共經歷了三個階段。第一個階段是80年代末至90年代初，這一階段管理信息僅僅只能提供一些簡單的查詢和打印，工資信息處理也僅僅局限于輸入員工的信息進行查詢。第二個階段，是90年代中期這時我國的工資管理信息系統開始引入工資標準這一內容，能夠提供簡單的工資變動功能，系統不能取代人工為用戶確定工資檔次。第三階段是，近幾年來我國逐漸構建了一套認識工資信息系統，將人事部門從繁瑣的工資調整事務中擺脫出來。

要想在人事工資系統中應用面向對象的數據庫，就必須先要確定問題域和系統邊界，然后再識別對象的關聯，添加對象類的關聯屬性，最后識別對象的方法來確定對象事件。人事工資信息的問題，首先要根據各種信息篩選出所有可能的對象，并對新進員工進行分類，通過關聯分析，確定幾個對象之間的相互依賴，相互作用的關系，發現邊緣情況。確定新進員工的編號、姓名、學歷等信息屬性，職務級別異動要確定人員、級別、異動時間等屬性。利用適當的繼承關系，把類組成一個有層次繼承性的系統，每個類的上層都有父層，下邊有子層。對象模型建立后還要向數據庫的模型進行映射，這是一個復雜的過程。面向對象的設計方法使數據庫變成了一個相互關聯的復雜對象的集合，通過面向對象的數據庫可以模擬現實世界的實體關系，使這種模型自然而然的和現實世界產生了密切的聯系。這樣一方面大大減輕了人事部門的工作難度；另一方面，提高了數據的準確度，如果程序內大對象發生了變化后，它不會對程序的其他編碼產生影響。

8 結語

隨著計算機技術的不斷的發展，面向對象技術與數據庫技術結合在一起并得到了充分的發展。面向對象的數據庫彌補了傳統數據庫的缺陷，把時間和對象的操作融合到數據庫中，能夠有效的記錄并對相關的數據進行系統的處理和分析。

【參考文獻】

[1]秦秀媛.高速發展的面向對象數據庫技術發展趨勢展望[J].計算機光盤軟件與應用，2013，19（19）：12-13.

[2]楊玉芬.對象管理在面向對象數據庫中的應用研究[J].吉林大學學報：信息科學版，2013，31（5）：24-25.

[3]馬瑞麗.面向對象技術在數據庫系統設計中的應用淺析[J].小作家選刊：教學交流，2013，16（7）：15-16.

[責任編輯：湯靜]