面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫教學(xué)方法的探討

王曉東

摘 要：按照面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型定義數(shù)據(jù)對象的行為和聯(lián)系，并以此構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫稱為面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，本文探討了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生理解面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的基本概念和特征。

關(guān)鍵詞：面向?qū)ο?數(shù)據(jù)庫;教學(xué)

一、引言

數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界中實體本身及其約束的抽象描述和實體間相互聯(lián)系的邏輯刻畫。以面向?qū)ο蠓椒橹笇?dǎo)對數(shù)據(jù)模型做語義解釋，就可構(gòu)建面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型（OODM）。它吸收了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法中的核心概念和基本方法，其要點是采用面向?qū)ο蟮挠^點來描述現(xiàn)實世界中實體的邏輯結(jié)構(gòu)和對象之間的聯(lián)系與限制。講解面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫時一定要先介紹OODM，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫（OODB）就是按照OODM定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)對象生成的。進(jìn)一步可以向?qū)W生講述，對OODB進(jìn)行有效管理的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)稱為面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（OODBMS），以O(shè)ODBMS為核心構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則稱為面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)（OODBS）。

二、面向?qū)ο蟾拍?/p>

通常在學(xué)習(xí)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基本理論。此時的教學(xué)重點應(yīng)該是講解面向?qū)ο蟮母拍睿约叭绾闻c數(shù)據(jù)庫理論有機(jī)地結(jié)合，構(gòu)建面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫。面向?qū)ο螅∣O）中的對象可以解釋為客觀世界中的客體，面向?qū)ο蠓椒▌t可以理解為以客觀世界中的客體為觀察目標(biāo)的方法。面向?qū)ο蠓椒ǖ耐怀鎏攸c是通過可構(gòu)造手段表現(xiàn)客觀要求，以及使用有限構(gòu)造手段與步驟建立客觀世界模型。由于計算機(jī)本身可構(gòu)造的特點，從本質(zhì)上來說，面向?qū)ο蠓椒ㄋ鶚?gòu)造的模型可在計算機(jī)上有效實現(xiàn)。

面向?qū)ο蟾拍钪饕▽ο蟆㈩悺⑾ⅰ⒗^承和多態(tài)性，這些概念很抽象嗎，講課時要盡量向編程方向引導(dǎo)。對象是面向?qū)ο蠓椒ㄖ械幕締挝唬彩强陀^世界中的一種抽象與泛化。在程序中對象是由一組屬性（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）以及相關(guān)的一組方法（代碼）封裝起來的基本單位，它具有封裝性、隱蔽性和穩(wěn)定性等重要特性。封裝是使對象的外部界面與內(nèi)部實現(xiàn)之間實行清晰隔離的一種技術(shù)，是面向?qū)ο竽Ｐ偷闹饕卣髦弧Ｋ沟糜脩糁荒芸吹綄ο笸庠诘慕缑嫘畔ⅲ缫?guī)格說明;而看不到對象內(nèi)部的信息，例如方法實現(xiàn)的細(xì)節(jié)。對象的界面實際上就是若干個外部接口，它對外部開放并為外部所見，而對象封裝則屏蔽了外界對其內(nèi)部細(xì)節(jié)的了解，這稱為隱藏。對象隱藏使得復(fù)雜處理簡單化，簡化了對象的認(rèn)識與操作。對象內(nèi)部的行為建立在屬性之上，這就在對象內(nèi)部建立起以屬性為核心并以行為作為附屬的穩(wěn)定實體特性，稱為穩(wěn)定性。

類是對具有共同屬性和方法的對象全體的概括描述，它相當(dāng)于數(shù)據(jù)庫關(guān)系模型中的關(guān)系模式。類給出了屬于其全部對象屬性與行為的抽象定義，類中對象僅是類定義中的一個實體。類簡化了人們對客觀世界的認(rèn)識，眾多的復(fù)雜對象因為有了類而變得簡單清晰。類之間的基本關(guān)系有三種，分別是繼承關(guān)系、組合關(guān)系和通信關(guān)系。消息是對象與對象之間的聯(lián)系信息。由于對象的封裝性和隱蔽性，對象的消息僅僅作用于對象界面，然后再通過界面進(jìn)一步作用于對象內(nèi)部。消息用于請求對象為其服務(wù)，它由接收者、操作要求和操作參數(shù)組成。每個對象都可以發(fā)送和接收若干消息，程序執(zhí)行依賴于對象之間的傳遞消息。

繼承使得一個派生類能夠自動獲得基類所具有的屬性和方法，這是OODM中避免重復(fù)定義的一個重要機(jī)制。派生類除了能繼承基類中的屬性和方法之外，還可以用增加和取代的途徑，定義派生類所具有的新的屬性和方法。在類的繼承過程中，基類屬性與方法在派生類中允許有不同的實現(xiàn)形式、方法與語義，這稱為多態(tài)性。在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，利用多態(tài)性可以為系統(tǒng)需求分析和設(shè)計帶來好處。

三、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是依據(jù)面向?qū)ο蠓椒ㄋ⒌臄?shù)據(jù)模型，其中包含數(shù)據(jù)模式以及相關(guān)的數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)約束。數(shù)據(jù)模式是由對象結(jié)構(gòu)以及類間繼承和組合關(guān)系建立起來的數(shù)據(jù)間的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系，其語義表達(dá)能力遠(yuǎn)強于常用的ER方法。由對象與類中方法建構(gòu)的數(shù)據(jù)操作，其語義也強于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)約束是一種邏輯表示式，可以用類的方法表示模式約束。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)一般使用方法或者消息表示完整性約束條件，稱為完整性約束方法與完整性約束消息。任何一個對象及屬性都有一種類型，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的類型系統(tǒng)由一組自身定義的基本類型和一些用來遞歸地構(gòu)造復(fù)雜類型的構(gòu)成器組成。

在講解面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型時，要適時引導(dǎo)學(xué)生與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型做比較。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是一種層次式的結(jié)構(gòu)模型，以類為基本單元，以繼承和組合作為結(jié)構(gòu)方式，從而組成圖結(jié)構(gòu)形式，具有豐富語義，能夠表達(dá)客觀世界復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式。它是將數(shù)據(jù)與操作封裝于一體的結(jié)構(gòu)方式，使得類具有獨立運作能力，彌補了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型中實體集僅僅是單一數(shù)據(jù)集的不足。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型具有構(gòu)造多種復(fù)雜抽象數(shù)據(jù)類型的能力，使得數(shù)據(jù)類型得到大大擴(kuò)充。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型中的類層次結(jié)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)化形式，它可以根據(jù)需要隨時改變結(jié)構(gòu)，從而擁有模式演化能力，不斷更新結(jié)構(gòu)。

四、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的主要用戶是專業(yè)程序員，而不是普通終端用戶。它的一個優(yōu)勢在于可以與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言一體化，使用者不需要學(xué)習(xí)新的數(shù)據(jù)庫語言。在教學(xué)過程中需要強調(diào)，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，自然要滿足普通數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成要求，但更需注意其自身的特征和要求。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的最小需求是有一個具有優(yōu)化能力的高級查詢語言，支持持久性和自動的事務(wù)并發(fā)控制和恢復(fù)，支持復(fù)雜數(shù)據(jù)類型快速和有效的查詢、索引和存取。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是任何一個數(shù)據(jù)庫的中樞，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)由類管理、對象管理和對象控制三個部分組成，支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，提供面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫語言，提供面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理機(jī)制，同時具有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理能力。

五、結(jié)語

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)首先是一個面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)，其出發(fā)點是針對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的持久性對象存儲管理，其核心是充分支持完整地面向?qū)ο蟾拍詈蜋C(jī)制，例如用戶自定義數(shù)據(jù)類型、自定義函數(shù)和對象封裝等必不可少的面向?qū)ο蠓椒ㄌ卣鳎c當(dāng)前流行的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言取得一致。其次面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)還是一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，借助擴(kuò)充傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫語義，使之與核心面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型協(xié)調(diào)，以支持傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)庫特征和功能，例如持久性、輔存管理、數(shù)據(jù)共享、事務(wù)管理和一致性控制及恢復(fù)等等。在教學(xué)過程中應(yīng)充分把握以上要點，使得學(xué)生能夠理解面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的概念和特征，更好地學(xué)習(xí)相關(guān)理論以及操作技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 湯庸. 高級數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社， 2008.