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面向对象模型

采用面向对象方法设计的数据模型

面向对象模型是一种新兴的数据模型，它采用面向对象的方法来设计数据库。面向对象的数据库存储对象是以对象为单位，每个对象包含对象的属性和方法，具有类和继承等特点。Computer Associates的Jasmine就是面向对象模型的数据库系统。

历史简介
开发信息系统的新要求如降低开发成本，增强易维护性和开放性，应用发展要求实现数据模拟和行为模拟是传统数据库技术开始表现出明显不足，具体表现为：
(1)数据对象简单，只能检索一组数值或短符号域、属性组成的记录和由同质记录共同组合的集合，无复杂的嵌套数据和复杂数据。
(2)对象之间的关系简单，不能实现实体间聚合、继承等复杂联系。
(3)一致约束不完全，只能预定时机检查。
(4)事务短寿，并发控制机制简单。
20世纪90年代来，在关系型数据库基础上，引入面向对象技术，从而使关系型数据库发展成为一种新型的面向对象关系型数据库。面向对象的程序设计方法是目前程序设计中主要的方法之一，它简单、直观、自然，十分接近人类分析和处理问题的自然思维方式，同时又能有效地用来组织和管理不同类型的数据。
把面向对象程序设计方法和数据库技术相结合能够有效地支持新一代数据库应用。于是，面向对象数据库系统研究领域应运而生，吸引了相当多的数据库工作者，取得了大量的研究成果，开发了很多面向对象数据库管理系统，包括实验系统和产品。
面向对象数据库管理系统(OODBMS)是数据库管理中最新的方法。它始于工程和设计领域的应用，并且成为广受金融、电信和万维网(WWW)应用欢迎的系统。它适用于多媒体应用以及复杂的、很难在关系DBMS里模拟和处理的关系。
关系模型缺陷
1.复杂属性只能拆分成为并列的单一属性 例：以公司员工信息管理为例，在‘员工表’中有‘姓名’，‘年龄’，‘地址’等列，其中‘地址’列包含‘省、市、区、街道、门牌号、邮编’，在存储时可按照字符串存放，但是这不利于查找、更新和删除，但是如果将‘地址’拆分成‘省’、‘市’、‘区’、‘街道’、‘门牌号’、‘邮编’各个列，并不能反映数据间的真实层次，所以，可将‘地址’列划分为几个子列，但是这违反了表的‘原子性’。
2.无法表示变长的属性 例：以派出所的户籍管理为例，在‘户籍表’中有‘户籍编号’，‘户主’，‘住址’，‘子女1’，‘子女2’。由于每个家庭的子女数目不相同，所以子女列设置过多浪费空间，而子女列太少又不能满足要求。可以考虑创建‘子女表’来存放子女信息，但是会带来不必要的多表连接，而且会破坏‘户籍表’的整体性，可以考虑将‘子女’列定义为可变数组，但是在关系型数据模型中是不允许的。
3.无法表示嵌套表。 例：在‘发货单表’中包含‘货单号’，‘货主’，‘发往地’，‘货物’，‘发货日期’等列，其中每张发货单可以包含多种货物，其中每笔货物包含‘货物名称’，‘价格’，‘数量’，所以‘发货单表’中的‘货物’列，应该是一个‘嵌套表’，而在关系型数据模型中是不允许的，只能通过建立‘货单细目’表（货单号，货单条目编号，货物名称，价格，数量）来实现，但是会带来多表连接。
对象模型
支持对象模型，体现了面向对象数据库的基本特征。
向对象数据模型的数据结构是非常容易变化的。与传统的数据库(如层次、网状或关系)不同，对象模型没有单一固定的数据结构。编程人员可以给类或对象类型定义任何有用的结构，如链表、集合、数组等。此外，对象可以包含可变的复杂度，利用多重类型和多重结构。
对象模型可以用二维表来表示，称为对象表。但对象表是用一个类（对象类型）表定义的。一个对象表用来存储这个类的一组对象。对象表的每一行存储该类的一个对象（对象的一个实例），对象表的列则与对象的各个属性相对应。因此，在面向对象数据库中，表分为关系表和对象表，虽然都是二维表的结构，但却是基于两种不同的数据模型。
对象和对象标识
对象是面向对象编程中最重要的概念，用对象来表示现实世界中的实体。一个学生、一门课程、一次考试记录都可以看作对象。每个对象包含一组属性和一组方法。
属性用来描述对象的状态、组成和特性，是对象的静态特征。一个简单对象如整数，其本身就是起状态的完全描述，不需要其他属性，这样的对象称为原子对象。属性的值可以是复杂对象。一个复杂对象包含若干，而这些属性作为一种对象，又可能包含多个属性，这样就形成了对象的递归引用，从而组成各种复杂对象。
封装和消息
每一个对象都是其属性和方法的封装。用户只能见到对象封装界面上的信息，对象内部对用户是隐蔽的。封装的目的是为了使对象的使用和实现分开，使用者不必知道行为实现的细节，只需用消息来访问对象，这种数据与操作统一的建模方法有利于程序的模块化，增强了系统的可维护性和易修改性。
优缺点
面向对象数据模型的优点如下。
(1) 适合处理各种各样的数据类型
与传统的数据库(如层次、网状或关系)不同，面向对象数据库适合存储不同类型的数据，如图片、声音、视频、文本、数字等。面向对象数据模型结合了面向对象程序设计与数据库技术，因而提供了一个集成应用开发系统。
(2) 提高开发效率
面向对象数据模型提供强大的特性，如继承、多态和动态绑定，这样允许用户不用编写特定对象的代码就可以构成对象并提供解决方案。这些特性能有效地提高数据库应用程序开发人员的开发效率。
(3) 改善数据访问
面向对象数据模型明确地表示联系，支持导航式和关联式两种方式的信息访问。它比基于关系值的联系更能提高数据访问性能。
面向对象数据模型的缺点如下。
(1) 没有准确的定义
面向对象数据模型很难提供一个准确的定义来说明面向对象DBMS应建成什么样，这是因为该名称已经应用到很多不同的产品和原型中，而这些产品和原型考虑的方面可能不一样。
(2) 维护困难
随着组织信息需求的改变，对象的定义也要求改变，并且需移植现有数据库，以完成新对象的定义。当改变对象的定义和移植数据库时，它可能面临真正的挑战。
(3) 不适合所有应用
面向对象数据模型适合于需要管理数据对象之间存在复杂关系的应用，特别适合于特定的应用，如工程、电子商务、医疗等，但并不适合所有应用，当用于普通应用时，其性能会降低并要求很高的处理能力。
模型对比
针对数据模型的三要素，对关系数据模型和面向对象数据模型进行比较。
(1) 在关系模型中基本数据结构是表，而面向对象数据模型中对应的是类。关系中的数据元组相当于面向对象数据模型中的实例。
(2) 在关系数据模型中的数据操作都归结为对关系的运算。在面向对象数据模型中，对类的操作分为两部分：一是封装在类内的操作，即方法；二是类间相互沟通的操作，即消息。
(3) 在关系数据模型中有实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性约束，约束条件可以用逻辑公式表示。在面向对象数据模型中可以用方法或消息表示约束，称为完整性约束消息。
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