PowerDesigner中的对象与关系映射建模

PowerDesigner中的对象与关系映射建模

Sybase 公司PowerDesigner上海研发中心余亚，王晓昀

概述

从80年代中期开始，随着C++语言的成功，面向对象语言已经成为软件开发中的主导语言。现在很多商用软件，尤其是企业信息系统，都是使用面向对象语言进行开发的。应用面向对象方法，我们通过类来抽象不同类别的实体，属性来表示实体的静态特征，关联来抽象实体间的联系，继承来抽象类别的包含关系。

很多的应用程序都需要进行数据存储，关系型数据库是最常用的数据管理系统。在关系型数据库中，表、列和外键是抽象数据的基本元素。关系型数据库是建立在关系计算和布尔代数基础之上的，SQL是数据库的操作语言，通过关系运算，连接、联合等，来操作数据。

我们很容易的看出，面向对象模型和关系模型是不完全匹配的。比如

1. 对象可以存储到多张表，表也可以存储多个类的对象。

2. 对象之间的关系是双向的，而表之间的关系是单向的。

3. 对象之间有继承关系，表之间没有。

为了解决这种不匹配，人们定义了很多映射模式来建立两种模型间的对应关系。这些映射模式逻辑上解决了模型间的不匹配，使得面向对象程序能够正确地和关系关系型数据库进行交互，但是对于程序的开发，仍然有很多问题需要解决。

问题

对于设计人员来说，他们需要找到并且描述这两种模型元素间的映射关系，以便编程人员能够正确地实现数据的存储和查询。现在很多建模工具仅提供其中一种模型的支持，比如Together仅支持对象建模，ERWin仅支持数据建模。即使同时支持两种模型，这种支持也很不完整，比如Rose中的数据建模功能。分析设计人员常常需要两种不同的工具来进行建模，如果他们想描述这两种模型元素间的对应关系，他们只能通过文档或者表格的形式。这很容易产生错误，并且如果模型发生改变，这些文档需要手工更改，容易造成不一致，维护起来很困难。

对于编码人员，他们需要应用某种技术来实现模型的这种对应关系。如果通过语言提供的数据库访问接口，比如Java 的JDBC或者.Net的，对于每一个对象的每一个存储操作，编码人员需要编写存取操作的SQL，数据库控制和访问代码，这是一项繁琐、重复性的劳动。即使应用O/R 映射的框架，比如Hibernate, EJB 3.0或者.Net平台的NHibernate，他们需要编写映射文件或者通过标记来定义O/R映射框架所需要的映射元数据。这些映射元数据只不过是我们在设计阶段定义的映射关系另外一种表现方式，转换成XML或者标记的方式，无疑这种转换增加了错误的可能性和维护的难度。

PowerDesigner解决之道

PowerDesigner提供对于多达8种模型的支持，其中包括面向对象模型和关系数据模型。作为一个集成的企业建模工具，PowerDesigner并不是简单的将几种模型工具罗列在一起。各种模型相互之间可以建立关联，通过这种关联，它提供了企业模型统一、一致的视图。其中模型间的映射和自动生成是建立模型间关联重要的手段。

模型可以描述系统的静态特征和动态特征，而静态特征可以用来表述系统的持久状态，比如面向对象模型中的实体类，数据库模型的表，XML模型中的元素节点等。在PowerDesigner中，我们可以在各种可以描述持久状态模型间建立映射，比如XML模型到面向对象模型间的映射，面向对象模型到关系数据模型的映射等。下面我们就来看一下，PowerDesigner 是如何支持面向对象模型到关系模型的映射的。

1.1 对象/关系映射

下表列出了PowerDesigner中面向对象元素和关系模型元素间的对应关系：

OOM 元素PDM 元素

域域

类表

接口无

属性列

标识符键

操作（具有存储过程范型）存储过程

操作（具有存储功能范型）存储功能

关联外键或者表

关联类表和两个指向关联的类所生成表的外键

继承表或者外键

依赖无

实现无

引用无

在PowerDesigner中，我们可以通过三种方式来建立面向对象模型和关系模型间的映射：

1. 手工建立映射。

2. 自动模型生成。

它们分别适用于不同的开发需求，下面我们就来看如何通过这两种方式来建立映射。

1.2 手工建立映射

这种方式适用于以下几种情况：

1. 在已经存在的模型间建立映射。企业的信息系统是一个异构的环境，很多应用程序和数据库都是独立开发的，它们具有不同的模型，如果它们之间需要进行数据交互，则需要建立它们之间的映射，比如新的ERP系统中和企业原有的数据库间的映射。

2. 数据库和程序由不同的组负责设计。大型的企业应用程序可能包含很多业务子系统，每个业务子系统只考虑如何实现它自己的业务需求，而数据库设计要从整体出发，考虑整个应用程序的需求。对于每个业务模块，需要定义它的逻辑模型和数据库模型间的映射。

在建立映射之前，我们需要给面向对象模型创建数据源，然后添加要映射的数据库模型。表1中可以映射的面向对象元素

都有一个映射的定义窗口，比如下图所示的类的映射属性页。通过这个映射属性页，用户可以添加或者删除对应的数据库模型元素，这些元素只能是表1中该元素对应的类型。

像其他模型的元数据一样，PowerDesigner会把映射元数据存储在模型中，映射元数据通过快捷方式来记录对应的模型元素。如果对应的模型发生改变，比如表的名称发生改变，对于映射元数据没有影响。当用户需要得到对应元数据的属性的时候，PowerDesigner会解析快捷方式，找到目标元素，用户得到的是当前元素的信息，对比于文档或者表格，这种方式提高了一致性和可维护性。而且PowerDesigner提供了变更影响分析视图，它可以帮助用户在变更之前分析可能产生的影响，比如在改变列的类型之前，用户可以了解到是否会造成映射到此列的属性类型的不匹配。

也许用户认为这种操作方式太复杂，用户需要切换到每个面向对象的窗口来定义它的映射。从PowerDesigner 12开始，用户可以通过另外一种更加便捷的方式，映射编辑器，来定义元素间的映射关系。映射编辑器提供了一种All-In-One的操作方式，通过元模型和目标模型的树状视图，用户可以方便的通过托拽的方式来定义所有的映射。

1.3 模型自动生成

在很多时候我们要开发一个全新的系统，而数据库仅仅考虑这个系统的数据管理需求，或者开发新的应用程序访问已有的数据库。采用面向对象方法的软件开发通常采用自顶向下的开发过程，先建立企业的应用模型，然后再进行数据库设计。用户也可以采用自底向上的开发过程，也就是以数据为中心的开发过程，先进行数据库设计，或者应用已有的数据库模型，