面向对象数据库简介

面向对象数据库简介

数据模型是数据库系统的核心和基础。数据库系统的发展以数据模型为主线，以数据模型的进展为分代的主要依据。第一代数据库系统是支持层次和网状数据模型的数据库系统。第二代数据库系统是关系型数据库系统关系型数据库系统在商业领域取得巨大成功，已经成为数据处理应用的标准。然而，随着计算机技术的发展和应用的普及，人们要求数据库系统不仅能处理简单的数据类型，还要处理如图形、图像、音频、视频等更加复杂的信息。新一代面向对象的数据库系统是解决上述问题的有效途径。

在当今软件的世界里，面向对象技术一统天下，渗透到几乎所有软件设计领域、应用领域和工程领域。与此同时，在数据库领域中，虽然关系数据库占据了绝大部分的市场份额，Oracle、DB2、SQLServer、Infomix成为数据库中的霸主，但关系数据库究竟还是是数据的一种存储方式，它不属于面向对象领域。当以关系数据库为数据存储方式时，由于关系概念与面向对象概念是完全不同的两个概念，它们之间存在严重的“阻抗失谐（Impedance Mismatch）”。为了解决这个问题，面向对象技术和数据库技术自然而然开始交流和结合，应用上层的面向对象要求渗透到数据库，甚至是数据库底层，并开始影响未来数据库的发展。

1.关系数据库的存在的问题

1）关系数据库的局限性

关系型数据库有比我们想的更多的局限性。存储和表示一些相当普通的数据结构也是非常困难的。试想一条公交线路——简单，有序的一组站点。关系型数据库以无序的方式存放表，只有创建一个特殊的索引，才能提取有序的数据。对象数据库就没有这个问题，它有有序的数组，不需要索引——这种索引是因为关系数据结构的局限性而要求创建的人工索引。

另一个简单的例子是产品用料单。在制造系统中记录一个产品和它的组件。组件自身也许还有组件，组件的组件还有组件，以此类推。一个关系型数据表不能表达这种部件与部件的部件之间的关系。而这些关系却是重要的数据。查询一个产品数据库，它的所有组件应该是一目了然的。关系型数据库结构使得开发员花费很多的工作来回答这种简单的查询，非常的复杂、困难。与这个例子类似的

例子：地图和它的路、河、路标；网站和它的页面、链接以及图像。实际上，搜集的信息越复杂，等级层次和交叉层次就越多，在简单二维表的关系型数据库就越不可能表达清楚。对象数据库没有这样的限制，事实上，他们就是为了解决这个问题而设计的。

2）关系型数据库和“阻抗不匹配”障碍

关系型数据的一个问题是他们所使用的基本数据结构是一种二维形式的表。在关系理论中，数据应该被组织成规范的表——也就是数据应该按唯一的方式组织，使得程序员能够消除冗余，确保数据变化的一致性。这种设计技术的引入确保了关系表中的数据是一组独立的、通过键相关的数据。这种技术来自集合论的数学理论，但问题是集合论不能表达数据之间所有的关系和结构。

以规范的方式存储数据常常要求程序员在存入数据库之前分解对象，并且重新组织数据，但要使用它是，在使用SQL查询（多重连接）。就像在车库中存储车时，你把它的门、椅子、轮子等等分别卸下来存放。这是非常耗时的，而是也是没有任何意义的。

但面向对象的语言占主导地位时，问题就越发明显了。这个问题通常被称为对象－关系不匹配障碍。这个问题是由于面向对象语言和关系型数据库使用语言的方法不同导致的，结果这个问题只能有程序员自己来解决。事实上，大多数关系型数据库在使用的时候并不是完全规范的，但即使是这样，不匹配问题还是发生，对编程人员的工作造成了很大的困难。我们可以估计使用关系型数据库的面向对象开发员25％到40％的时间用于编写代码来解决对象与关系表的匹配问题。

也许这个根本性困难产生了对对象数据的强烈需求，但多数对象数据库也有一个很大的问题：他们对SQL的支持很少。而许多软件工具需要SQL接口，尤其是商业智能应用。甚至有SQL接口的对象数据库也不能创建用于管理商业智能应用所产生的这类查询机制。

2.面向对象数据库的发展

面向对象技术和数据库技术的结合，开拓出多种结合方式，出现了许多新兴的概念，创造出来许多优秀的产品，面向对象技术和数据库技术的结合沿着三种途径发展：

1）面向对象数据库管理系统（OODBMS）

面向对象数据库管理系统以一种面向对象语言为基础，增加数据库的功能，主要支持持久对象和实现数据共享。利用类来描述复杂对象，利用封装方法来模拟对象行为，利用继承性来实现对象的结构和方法的重用。但是这种纯粹的面向对象数据库管理系统不能支持SQL语言，不能和现有的数据库结合起来，在扩展性和通用性方面受到限制。

2）对象关系数据库管理系统（ORDBMS）

对象关系数据库管理系统既支持SQL语句，也支持面向对象技术，实现了传统数据库技术和面向对象技术的完美结合。全球的数据库生产商争相研发这种数据库产品，数据库生产商竞争的一个焦点是如何在现有的数据库中加入面向对象技术。

3）对象关系映射数据库系统（ORMDBMS）

对象关系映射数据库系统是在对象层和关系层之间建立一个映射层，使得数据源中的关系数据能够进入对象领域，并且作为对象供上层应用使用。

3.面向对象技术应用到数据库中的优势

关系型数据库不能对大对象提供支持，例如，文本、图像、视频以及地球空间对象等对象就不符合关系模型，而应用到数据库中的面向对象技术解决这个问题。虽然在关系模型中，这些大对象常被作为位（bit）的扩展,但是这对数据库是没有意义的，数据库只可以理解数字、字符串和逻辑值。一部分数据库生产商将关系型数据库产品进行扩展，甚至为用户或合作伙伴提供对大对象嵌入式的搜索和检索的支持，但是这些改进和扩展对于一个不在概念上包括对大对象支持的系统而言是一种不太合适的折衷方案。面向对象技术利用对象、类等技术手段可以满足对一些领域数据库的特殊需求，于关系型数据库相比，面向对象技术的优势主要体现在以下几个方面：

1）利用对象来支持复杂的数据模型

传统的关系型数据库不能支持复杂的数据模型，例如：文本、图像、声音、动画、图像等数据，缺乏对这些数据信息的描述、操纵和检索能力。而面向对象技术具有这些方面的优势，面向对象技术应用到数据库领域后，对象的使用就可以满足对这些类型数据的相关操作。