对象关系数据库及其语言

对象-关系数据库及其语言2008.09目录对象-关系数据库的兴起关系数据库的弱点对象-关系数据库的兴起对象-关系数据模型及SQL:1999背景标准发展过程SQL:1999内容1.1关系数据库的弱点（1）自20世纪80年代以来，关系数据库管理系统（RDBMS）一直是数据库管理系统（DBMS）的主流，其在数据库产品市场中一直占据统治地位。RDBMS的优越性主要体现在：关系数据模型（relationaldatamodel）对传统的结构化数据（structureddata）提供了简单、有效的建模（modeling）与表示（representation）机制；SQL语言以说明性（declarative）的联想式访问（associativeaccess）方式提供了简便和国际标准的数据查询与操纵机制；RDBMS提供了完备、高效的服务设施，包括索引和存储（indexing&storage）、查询优化（queryoptimization）、事务管理（transactionmanagement）、安全（security）、完整性（integrity）、触发子（triggers）等；RDBMS产品具有广泛的工业基础和完善厂商支持。1.1关系数据库的弱点（2）但是，随着数据管理技术应用的拓宽与深入，关系数据库也逐步暴露其弱点，主要表现在：有限的数据类型和刻板的数据结构；缺少不依赖于属性值的、全系统唯一标识符（类似于OID）；不支持用户自定义的或系统可扩充的函数或运算。以上弱点的根源在于关系数据模型（relationaldatamodel）。1.2对象-关系数据库的兴起为克服关系数据库（源于关系数据模型）的弱点，20世纪80年代开始，研究界就对关系数据库后的下一代数据库问题进行探讨，研究重点集中在数据模型上。有代表性的数据模型有：非第一范式（non-firstnormalform,NF2）关系数据模型语义（semantic）数据模型面向对象（object-oriented,OO）数据模型对象-关系（object-relational,OR）数据模型1.2对象-关系数据库的兴起面向对象和对象-关系数据模型对数据库工业的影响最大。（新兴的）厂商推出了对象数据库管理系统（ODBMS）产品，但由于诸多原因（见教材），其并未成为替代RDBMS的主流产品（mainstreamproducts）；主要大厂商（e.g.,Oracle,IBM,Microsoft）着眼于对传统的关系数据库进行面向对象扩充，推出了对象-关系数据库管理系统（ORDBMS）产品，成为支配当前数据库市场的主流产品。工业和标准化组织（e.g.,ISO&ANSI）已制定ORDBMS数据模型及其数据库语言（SQL3/SQL:1999）的国际标准。2.对象-关系数据模型及SQL:19992.1背景BackgroundSQL:1999(formerlyknownasSQL3,alsocalledObject-OrientedSQL)isadatabaselanguageforObject-RelationalDBMS,e.g.,Oracle8i/9i,InformixUniversalServer,IBM’sDB2UniversalDatabase,andCloudscape’sCloudscape,etc.2.对象-关系数据模型及SQL:19992.2标准发展过程StandardsDevelopmentProcessSQL法定标准化组织美国：ANSI/NCITSH2(以前X3H2)；国际：ISO/IECJTC1SQL标准发展过程(SQL1):SQL-86/SQL-87SQL-89(minorenhancement)（byANSI/X3H2,USA)SQL2:SQL-92(byISO&ANSI)(SQL3):SQL:1999(byISO&ANSI)Nextsteps?2.3SQL:1999内容HereisnotacompletefeaturesetofSQL:1999,justnewfeaturestoSQL2.划分成“关系特性”与“面向对象特性”两部分。PARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes新谓词NewPredicates新语义NewSemantics增强的安全机制EnhancedSecurity主动数据库ActiveDatabasePARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes4newdatatypesorrelatedfacilities.(other:UDTsO-Ofeatures)(1)大对象LARGEOBJECT(LOB)不允许用作PKorUNIQUE,FK；不允许进行除=﹑外的比较运算；不允许用于GroupByorOrderBy子句中；客户端类型LOBlocator(二进制唯一值)，作为DB中LOB值的替身，避免大量Clients端-DBServer端的传输代价，可用于如SUBSTRING等操作：◆LOBValue◆LOBLocatorDBServerClientsPARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes(2)布尔BOOLEANallowsSQLtodirectlyrecordtruthvalues:true,false,andunknown;allowsSQLtoexpresscomplexcombinationsofpredicates,e.g.:WHERECOL1COL2ANDCOL3=COL4ORUNIQUE(COL6)ISNOTFALSEPARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes(3)数组与行ARRAY&ROWARRAY&ROWarecompositetypes,WEEKDAYSVARCHAR(10)ARRAY[7]CREATETABLEemployee(EMP_IDINTEGER,NAMEROW(GIVENVARCHAR(30),FAMILYVARCHAR(30)),ADDRESSROW(STREETVARCHAR(50),CITYVARCHAR(30),STATECHAR(2)),SALARYREAL)SELECTE.NAME.FAMILYWHEREemployeeEPARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes(3)数组与行ARRAY&ROWQUESTION:theyviolatetheFirstNormalForm(1NF)condition?可认为不是，≠”decomposable”datatypes.PARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes(4)DISTINCTtypes,adatatype-relatedfacility不同类型的属性（值）不能在表达式中运算，除非用函数CAST()明确转换。不允许WHEREMY_SHOE_SIZEMY_IQSETMY_IQ=MY_IQ*2允许WHEREMY_SHOE_SIZECAST(MY_IQASSHOE_SIZE)SETMY_IQ=MY_IQ*CAST(2ASIQ)PARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes(5)User_definedtypes(UDTs):见O-OfeaturesPARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes新谓词NewPredicates新语义NewSemantics增强的安全机制EnhancedSecurity主动数据库ActiveDatabasePARTI关系特性RelationalFeatures新谓词NewPredicates3newpredicates.(1predicate见O-Ofeatures).(1)SIMILARTO先前SQL标准仅提供字符串的：简单比较，e.g.=﹑﹑or基本的模式匹配：LIKE如：WHERENAMELIKE‘%SMIT_’新SQL标准提供：UNIX风格的正则表达式模式匹配：SIMILARTO如：WHERENAMESIMILARTO‘(SQL-(86|89|92|99))|(SQL(1|2|3))’PARTI关系特性RelationalFeatures新谓词NewPredicates3newpredicates.(2)DISTINCT有点像原来的UNIQUE谓词，但有较大的区别：两个NULL值满足UNIQUE，但不满足DISTINCT。PARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes新谓词NewPredicates新语义NewSemantics增强的安全机制EnhancedSecurity主动数据库ActiveDatabasePARTI关系特性RelationalFeatures新语义NewSemantics(1)扩大了可更新视图（updatableview）的范围（取决于函数依赖）(2)提供了递归查询（recursivequery）方法:Step1)写出查询表达式，并赋予一个名称；Step2)在另一查询表达式中调用这个查询名称如：WHERERECURSIVEQ1ASSELECT…FROM…WHERE…,Q2ASSELECT…FROM…WHERE…SELECT…FROMQ1,Q2WHERE…PARTI关系特性RelationalFeatures新语义NewSemantics(3)Locator除了可代理LOB值外，还可代理：ARRAY值及UDT值。(4)增设了savepoint机制：ROLLBACKTOSAVEPOINT;//撤销一个“子事务”操作RELEASESAVEPOINT;//提交一个“子事务”操作PARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes新谓词NewPredicates新语义NewSemantics增强的安全机制EnhancedSecurity主动数据库ActiveDatabasePARTI关系特性RelationalFeatures增强的安全机制增加了角色(role)机制(RDBMS产品中已广泛实现)：见角色机制课件PrivilegesAuthorization_IDsRolesRolesPARTI关系特性RelationalFeatures新数据类型NewDataTypes新谓词NewPredicates新语义NewSemantics增强的安全机制EnhancedSecurity主动数据库ActiveDatabasePARTI关系特性RelationalFeatures主动数据库增加了触发器（trigger）机制（RDBMS产品中已广泛实现），是ECArules。用于:记日志(logging)维护完整性约束（IntegrityConstraints）实现更为复杂的业务规则（BussinessRules）见主动数据库课件PARTII面向对象特性ObjectOrientation可调用例程结构化用户定义类型StructuredUser-DefinedTypes(UTDs)函数与方法的异同FunctionsvsMethods函数符号与点符号FunctionalandDotNotations完全的对象特性ObjectsPARTII面向对象特性ObjectOrientation可调用例程一些O-O特性已在1996年发布的SQL持久存储模块（SQL/PSM）中提供，e.g.SQL语句中可调用函数或过程:SQL-invokedfunc