面向对象数据库
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该数据对象 有无显式封锁与之冲突 所有上级结点 检查本事务的显式封锁是否与该数据对象上的隐 式封锁冲突：(由上级结点封锁造成的） 所有下级结点 看上面的显式封锁是否与本事务的隐式封锁 （ 加到下级结点的封锁）冲突。
24
意向锁（intention lock）
例：事务T对类C 加X锁，系统必须检查其所有超类 结点有无冲突、所有子类有无冲突，如果有冲突 ，则T等待。
引进意向锁目的
– 提高对数据对象加锁时系统的检查效率
引入意向锁，在某对象实例上加S或X锁前，先在其 祖先结点上加意向锁 ，事务T对类C请求 加X锁时， 只要检查该类上的意向锁即可。
25
意向锁
什么是意向锁 对任一结点加基本锁，必须先对它的上层结 点加意向锁
如果对一个结点加意向锁，则说明该结点的 下层结点正在被加锁
例而仅更新少数实例的情况。 否则，若仅加IX锁，对只
需读操作的那些实例为防止其它事务写都要加 S锁，增加 了锁的开销。
29
共享锁(S)： 加S锁表示该事务读类中实例。
排它锁(X)：该事务要修改类中的实例，请
求X锁。
30
锁 类 型 的 相容性 矩阵 S S Y X N IS IX Y N SIX N
18
8.4
面向对象数据库系统的查询(续)
OODB 语言标准，大多采用了扩充 SQL 语言的方法，
称为OSQL。
例： 检索作者为严亮的“数据库原理”书的出版社名。
SELECT b. published_by.publi_name
FROM b IN book
WHERE b.book_name = “数据库原理”
35
8.6.1 ORION的数据模型 ORION支持面向对象的核心概念： 对象、类、消息、方法。 ORION采用多重继承，一个类可以有多个超类。 解决同名冲突的方法： (1) 类与超类间的同名冲突按子类优先处理； (2) 多个超类间的同名冲突，按说明超类的先后取 第一个超类中的定义； (3) 提供显式方法: 从多个冲突的实例变量或方法 中继承一个；继承多个，在类定义中重新命名。
由识别他们的应用程序解释执行；
(4)查询实现复杂，连接优化降低了存取效率。
下下
3
OODB vs RDB
OODBMS
Original
Stored
Recovered
RDBMS Original Recovered
Stored
4
89年1月，在美国ANSI /X3/SPARC的数据库系统研究 组(DBSSG)下成立了面向对象数据库任务组(OODBTG)， 专门对对象数据管理的标准化进行了研究。90年高级 DBMS功能委员会发表了《第三代数据库系统宣言》的文 章，文章中提出了第三代DBMS应具有的基本特征： (1)支持面向对象的数据模型，支持复杂数据类型； (2)具有第二代数据库系统的优点，即高效、安全、方便
32
• 例：
已知学校人员的类层次结构，若事务T要修改
李伟峰教授的属性值，则不同层次的加锁顺序和锁类型。 (1) 给类人加IX锁， (2) 给类教职工加IX锁， (3) 给类教师加IX锁， (4) 给类教授加IX锁， (5) 给对象李伟峰加X锁。 解锁的顺序：李伟峰、教授、教师、教职工、人。 若要查询其他教授的信息，则对类教授改加SIX锁其 它锁不变。
33
ORACLE的锁：
（1）RS 行共享锁 （2）RX 行排它锁 可以上SRX、RS、RX、S锁 可以上RS、RX锁 LOCK TABLE <表名>IN ROW SHARE MODE LOCK TABLE <表名>IN ROW EXCLUSIVE MODE
（3） S 共享表锁
可以上RS、S锁
可以上RS锁
LOCK TABLE <表名>IN SHARE MODE （4）SRX 共享行排它表锁 （5）X 排它表锁 EXCLUSIVE MODE
34
LOCK TABLE <表名>IN SHARE ROW EXCLUSIVE MODE
LOCK TABLE <表名> IN
8.6 ORION的系统结构
消息处理子系统 对象子系统 存储子系统 事务管理子系统
20
8.5 面向对象数据库系统的并发控制
多粒度锁，锁的粒度有：
RDBS中的锁粒度：
逻辑单元（属性、元组、表、数据库），
物理单元（数据页、索引页、数据块）。
OODBMS中锁的粒度：
数据库、类、对象、属性、物理页等。
21
多粒度封锁
允许类层次中的每个结点单独加锁 对一个结点加锁，其下层结点也被加以同样类 型的隐式锁。
X
SIX S IX
X
IS
N
Y
N
N
N
Y
N
Y
N
Y
IX N
SIX N
N
N
Y
Y
Y
N
N
N
IS
锁强度的关系
31
在OODBS中多粒度加锁的规则：
(1). 若事务对类层次中的某个粒度上加 S锁，则在其所
有祖先上都要加IS锁。
(2). 若事务对类层次中的某个粒度上加X锁，在该粒度 的所有祖先粒度上要加IX锁或SIX锁。 (3). 若事务已获得对一个类的某个锁，则该类的所有子 孙也隐含获得同样的锁。 (4). 加锁从类层次的根开始依此往下进行直到事务申请 锁的那个粒度，而解锁时的顺序则是由下而上的。
若在auth_name上建立book的嵌套属性索引，可 找到某个作者的所有书，以加快查找速度。
下下17
定义图书类：
class book{ book_no: string; book_name: string; written_by: author; publisher_by: publisher; date_of_publation: date; new(); …… }; class author{ …… }; class publisher{ …… };
AND b. written_by.auth_name = “严亮”;
19
8.5 面向对象数据库系统的并发控制
在OODBS中的更新处理：
(1) 当一个事务访问某个类的实例时其它事务不能对这
个类的任何超类进行修改。
(2) 一个事务在查询计算时其它事务也不能修改该类的
所有子类。 查询一个类时要对该类和所有子类进行评估。 在 OODBMS 中需要提供更复杂的锁机制，需要锁更多的 语义信息。
(1)消息处理子系统。 负责处理发给 页缓冲管理 磁盘段管理 对象的所有消息； (2) 对象子系统。 对象的存取操作、版本管理、查询优化、多媒体信息管理； (3) 事务管理子系统。 提供并发控制和恢复机制； (4) 存储子系统。 该子系统包括页缓冲区管理和磁盘管理二个子系统 ，负责存储在磁盘上对象的存取。
第八章
面向对象数据库
1
本章主要内容： 面向对象数据模型 面向对象数据库的查询 面向对象数据库的并发控制 面向对象数据库管理系统 对象—关系数据库系统
2
8.1 新应用的需求 和传统数据库的局限性
关系数据库系统的不足：
(1)关系模型结构简单，不能很好模拟复杂对象 (2)数据类型简单，没有定义抽象数据类型的能力 (3)结构与行为完全分离，使数据库中的信息仅能
意向排它锁(IX)：
在类上加IX锁表示事务可能对类中实例显式请求X或S锁。
28
共享意向排它锁(SIX)
SIX=S+IX，在类上加SIX锁表示对类中所有实例都隐
式地加了S锁。表示该事务要读类中实例，还可能对一些
实例请求 X 锁。因此，仅允许其它事务读但不允许更新
类中的实例。
SIX锁的引入是必要的。合适于需要查询类中的大量实
同一操作有不同的实现，取决于具体对象。如“＋”法
滞后联编
对对象操作的编译推迟到运行时实现，称滞后联编。
例：在同一个超类的不同子类上执行同一个操作。 如同一个显示操作可以显示不同的数据类型： 人的信息、图象
对象的嵌套 复合类层次结构
书：书号、书名、作者、出版社、出版日期。 作者：作者名、地址、电话
子类继承超类的属性和方法。 单继承和多继承
解决同名冲突的方法：
– 子类与超类间的同名冲突按子类优先处理；
– 多个超类间的同名冲突，按说明超类的先后取第一 个超类中的定义 或 规定继承的超类； – 提供显式方法: 从多个冲突的实例变量或方法中继 承一个；继承多个，在类定义中重新命名。
13
多态性
OO模型的核心概念
对象
属性集合 方法集合
消息集合
收和响应 简单对象、
描述对象的状态、组成和特征 描述对象的行为特征 是对象向外提供的界面，由对象接 复杂对象
9
对象标识
每个对象都有一个内部标识符OID，OID在整个
系统中 是唯一的，一旦生成就不能改变。 OID的表示
值标识
7
面相对象数据库系统在许多应用中取得了进展：
（1）计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）； （2）计算机集成制造（CIM）； （3）计算机辅助软件工程（CASE）； （4）地理信息系统（GIS）； （5）企业资源规划（ERP）; （6）能源管理系统（EMS）。
8
8.3
面向对象数据模型
OO数据模型 用面向对象的观点描述现实世界对象的逻辑组织、 对象之间的限制、联系的模型称为OO数据模型。
出版社：出版社名、地址、负责人
14
8.4
面向对象数据库系统的查询
一般提供：
对单一类中对象的查询
以类为根的类层次上的查询。
二类索引：
类层次索引
嵌套属性索引
15
8.4
面向对象数据库系统的查询
建立在类 C 的属性A 上的一个类层次 在单一类
类层次索引
索引，是以该类为根的类层次中所有类在属性A 上的单一 索引，属性A称为索引属性，类C称为索引类。 上建立的索引称为单一索引。
26
常用意向锁
意向共享锁(Intent Share Lock，简称IS锁)
意向排它锁(Intent Exclusive Lock，简称IX锁)
共享意向排它锁(Share Intent Exclusive Lock，简
称SIX锁)
27
意向锁
意向锁:
IS、IX、SIX
意向共享锁(IS)： 对一个数据对象加IS锁，表示事务可能对类中的实例 显式请求S锁。
(3) 具有开放性，即支持数据库标准 (SQL)、网络协议、
适应多种软硬件平台 。
5
8.2
面向对象程序设计语言
面向对象程序设计的特点
支持模块化设计 以主体数据（对象）为中心，以数据上的操作作为界 面进行设计（结构化的方法：数据输入－处理－数据 输出） 软件复用
对象封装使程序员可以通过界面理解和操作对象 对象继承允许对象实现复用具有相同特征的其它对象代码
类层次
一组相关类形成类层次结构 子类、超类 子类和超类的关系体现了“is
A”的语义
11
类层次的例子
人 教职工 教师 助教 讲师 教授 行政人员 工人 学生 本科生 研究生
在职研究生
类层次 一组相关类形成类层次结构 子类、超类 子类和超类的关系体现了“is A”的语义
12
继承 子类和超类间具有继承关系
在多粒度封锁中一个数据对象可以两种方式封锁： 显式封锁和隐式封锁－>
22
多粒度封锁
显式封锁 通过上锁命令（LOCK）直接加到数据对象 上的封锁； 隐式封锁 该数据对象没有独立加锁，是由于其上级结 点加锁而使该数据对象隐式加了锁。 隐式锁和显式锁的作用是一样的
23
对某个数据对象加锁 时系统检查的内容
由对象的属性组成对象标识
指针标识 指向物理存储位置的指针作为对象标识 代用品法（surrogate），与对象的内部属性无关。 <类标识，实例标识>
10
封装 每个对象都是其状态和行为的封装体。 类 具有相同特征对象的集合；对象为类中的实例。 类本身看作对象，称为类对象。
面向对象数据库模式是类的集合，形成类层次结构
Байду номын сангаас
软件维护
面向对象的软件开发，从分析、设计、实现和测试等阶段
都是基于对象的概念，在开发和维护阶段，软件系统的结 构都是一致的，易于维护。
6
面向对象程序设计方法在计算机多个领域产生深远影响
程序设计语言 人工智能 软件工程 信息系统设计 计算机硬件设计 数据库 面向对象数据库系统：ObjectStore、O2、Orion、 Versant、Gemstone、Itasca
教职工
教师 行政人员 工人 人
学生
本科生 研究生
教职工：职务、工资、参加工作时间
16
嵌套属性索引
在复合类层次的某个类的
属性上建立索引。这种索引是以索引类为根的类复
合层次中某个类的属性，该属性称为索引类的嵌套
属性。 书：书号、书名、作者、出版社、出版日期。 作者：作者名、地址、电话 出版社：出版社名、地址
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意向锁（intention lock）
例：事务T对类C 加X锁，系统必须检查其所有超类 结点有无冲突、所有子类有无冲突，如果有冲突 ，则T等待。
引进意向锁目的
– 提高对数据对象加锁时系统的检查效率
引入意向锁，在某对象实例上加S或X锁前，先在其 祖先结点上加意向锁 ，事务T对类C请求 加X锁时， 只要检查该类上的意向锁即可。
25
意向锁
什么是意向锁 对任一结点加基本锁，必须先对它的上层结 点加意向锁
如果对一个结点加意向锁，则说明该结点的 下层结点正在被加锁
例而仅更新少数实例的情况。 否则，若仅加IX锁，对只
需读操作的那些实例为防止其它事务写都要加 S锁，增加 了锁的开销。
29
共享锁(S)： 加S锁表示该事务读类中实例。
排它锁(X)：该事务要修改类中的实例，请
求X锁。
30
锁 类 型 的 相容性 矩阵 S S Y X N IS IX Y N SIX N
18
8.4
面向对象数据库系统的查询(续)
OODB 语言标准，大多采用了扩充 SQL 语言的方法，
称为OSQL。
例： 检索作者为严亮的“数据库原理”书的出版社名。
SELECT b. published_by.publi_name
FROM b IN book
WHERE b.book_name = “数据库原理”
35
8.6.1 ORION的数据模型 ORION支持面向对象的核心概念： 对象、类、消息、方法。 ORION采用多重继承，一个类可以有多个超类。 解决同名冲突的方法： (1) 类与超类间的同名冲突按子类优先处理； (2) 多个超类间的同名冲突，按说明超类的先后取 第一个超类中的定义； (3) 提供显式方法: 从多个冲突的实例变量或方法 中继承一个；继承多个，在类定义中重新命名。
由识别他们的应用程序解释执行；
(4)查询实现复杂，连接优化降低了存取效率。
下下
3
OODB vs RDB
OODBMS
Original
Stored
Recovered
RDBMS Original Recovered
Stored
4
89年1月，在美国ANSI /X3/SPARC的数据库系统研究 组(DBSSG)下成立了面向对象数据库任务组(OODBTG)， 专门对对象数据管理的标准化进行了研究。90年高级 DBMS功能委员会发表了《第三代数据库系统宣言》的文 章，文章中提出了第三代DBMS应具有的基本特征： (1)支持面向对象的数据模型，支持复杂数据类型； (2)具有第二代数据库系统的优点，即高效、安全、方便
32
• 例：
已知学校人员的类层次结构，若事务T要修改
李伟峰教授的属性值，则不同层次的加锁顺序和锁类型。 (1) 给类人加IX锁， (2) 给类教职工加IX锁， (3) 给类教师加IX锁， (4) 给类教授加IX锁， (5) 给对象李伟峰加X锁。 解锁的顺序：李伟峰、教授、教师、教职工、人。 若要查询其他教授的信息，则对类教授改加SIX锁其 它锁不变。
33
ORACLE的锁：
（1）RS 行共享锁 （2）RX 行排它锁 可以上SRX、RS、RX、S锁 可以上RS、RX锁 LOCK TABLE <表名>IN ROW SHARE MODE LOCK TABLE <表名>IN ROW EXCLUSIVE MODE
（3） S 共享表锁
可以上RS、S锁
可以上RS锁
LOCK TABLE <表名>IN SHARE MODE （4）SRX 共享行排它表锁 （5）X 排它表锁 EXCLUSIVE MODE
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LOCK TABLE <表名>IN SHARE ROW EXCLUSIVE MODE
LOCK TABLE <表名> IN
8.6 ORION的系统结构
消息处理子系统 对象子系统 存储子系统 事务管理子系统
20
8.5 面向对象数据库系统的并发控制
多粒度锁，锁的粒度有：
RDBS中的锁粒度：
逻辑单元（属性、元组、表、数据库），
物理单元（数据页、索引页、数据块）。
OODBMS中锁的粒度：
数据库、类、对象、属性、物理页等。
21
多粒度封锁
允许类层次中的每个结点单独加锁 对一个结点加锁，其下层结点也被加以同样类 型的隐式锁。
X
SIX S IX
X
IS
N
Y
N
N
N
Y
N
Y
N
Y
IX N
SIX N
N
N
Y
Y
Y
N
N
N
IS
锁强度的关系
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在OODBS中多粒度加锁的规则：
(1). 若事务对类层次中的某个粒度上加 S锁，则在其所
有祖先上都要加IS锁。
(2). 若事务对类层次中的某个粒度上加X锁，在该粒度 的所有祖先粒度上要加IX锁或SIX锁。 (3). 若事务已获得对一个类的某个锁，则该类的所有子 孙也隐含获得同样的锁。 (4). 加锁从类层次的根开始依此往下进行直到事务申请 锁的那个粒度，而解锁时的顺序则是由下而上的。
若在auth_name上建立book的嵌套属性索引，可 找到某个作者的所有书，以加快查找速度。
下下17
定义图书类：
class book{ book_no: string; book_name: string; written_by: author; publisher_by: publisher; date_of_publation: date; new(); …… }; class author{ …… }; class publisher{ …… };
AND b. written_by.auth_name = “严亮”;
19
8.5 面向对象数据库系统的并发控制
在OODBS中的更新处理：
(1) 当一个事务访问某个类的实例时其它事务不能对这
个类的任何超类进行修改。
(2) 一个事务在查询计算时其它事务也不能修改该类的
所有子类。 查询一个类时要对该类和所有子类进行评估。 在 OODBMS 中需要提供更复杂的锁机制，需要锁更多的 语义信息。
(1)消息处理子系统。 负责处理发给 页缓冲管理 磁盘段管理 对象的所有消息； (2) 对象子系统。 对象的存取操作、版本管理、查询优化、多媒体信息管理； (3) 事务管理子系统。 提供并发控制和恢复机制； (4) 存储子系统。 该子系统包括页缓冲区管理和磁盘管理二个子系统 ，负责存储在磁盘上对象的存取。
第八章
面向对象数据库
1
本章主要内容： 面向对象数据模型 面向对象数据库的查询 面向对象数据库的并发控制 面向对象数据库管理系统 对象—关系数据库系统
2
8.1 新应用的需求 和传统数据库的局限性
关系数据库系统的不足：
(1)关系模型结构简单，不能很好模拟复杂对象 (2)数据类型简单，没有定义抽象数据类型的能力 (3)结构与行为完全分离，使数据库中的信息仅能
意向排它锁(IX)：
在类上加IX锁表示事务可能对类中实例显式请求X或S锁。
28
共享意向排它锁(SIX)
SIX=S+IX，在类上加SIX锁表示对类中所有实例都隐
式地加了S锁。表示该事务要读类中实例，还可能对一些
实例请求 X 锁。因此，仅允许其它事务读但不允许更新
类中的实例。
SIX锁的引入是必要的。合适于需要查询类中的大量实
同一操作有不同的实现，取决于具体对象。如“＋”法
滞后联编
对对象操作的编译推迟到运行时实现，称滞后联编。
例：在同一个超类的不同子类上执行同一个操作。 如同一个显示操作可以显示不同的数据类型： 人的信息、图象
对象的嵌套 复合类层次结构
书：书号、书名、作者、出版社、出版日期。 作者：作者名、地址、电话
子类继承超类的属性和方法。 单继承和多继承
解决同名冲突的方法：
– 子类与超类间的同名冲突按子类优先处理；
– 多个超类间的同名冲突，按说明超类的先后取第一 个超类中的定义 或 规定继承的超类； – 提供显式方法: 从多个冲突的实例变量或方法中继 承一个；继承多个，在类定义中重新命名。
13
多态性
OO模型的核心概念
对象
属性集合 方法集合
消息集合
收和响应 简单对象、
描述对象的状态、组成和特征 描述对象的行为特征 是对象向外提供的界面，由对象接 复杂对象
9
对象标识
每个对象都有一个内部标识符OID，OID在整个
系统中 是唯一的，一旦生成就不能改变。 OID的表示
值标识
7
面相对象数据库系统在许多应用中取得了进展：
（1）计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）； （2）计算机集成制造（CIM）； （3）计算机辅助软件工程（CASE）； （4）地理信息系统（GIS）； （5）企业资源规划（ERP）; （6）能源管理系统（EMS）。
8
8.3
面向对象数据模型
OO数据模型 用面向对象的观点描述现实世界对象的逻辑组织、 对象之间的限制、联系的模型称为OO数据模型。
出版社：出版社名、地址、负责人
14
8.4
面向对象数据库系统的查询
一般提供：
对单一类中对象的查询
以类为根的类层次上的查询。
二类索引：
类层次索引
嵌套属性索引
15
8.4
面向对象数据库系统的查询
建立在类 C 的属性A 上的一个类层次 在单一类
类层次索引
索引，是以该类为根的类层次中所有类在属性A 上的单一 索引，属性A称为索引属性，类C称为索引类。 上建立的索引称为单一索引。
26
常用意向锁
意向共享锁(Intent Share Lock，简称IS锁)
意向排它锁(Intent Exclusive Lock，简称IX锁)
共享意向排它锁(Share Intent Exclusive Lock，简
称SIX锁)
27
意向锁
意向锁:
IS、IX、SIX
意向共享锁(IS)： 对一个数据对象加IS锁，表示事务可能对类中的实例 显式请求S锁。
(3) 具有开放性，即支持数据库标准 (SQL)、网络协议、
适应多种软硬件平台 。
5
8.2
面向对象程序设计语言
面向对象程序设计的特点
支持模块化设计 以主体数据（对象）为中心，以数据上的操作作为界 面进行设计（结构化的方法：数据输入－处理－数据 输出） 软件复用
对象封装使程序员可以通过界面理解和操作对象 对象继承允许对象实现复用具有相同特征的其它对象代码
类层次
一组相关类形成类层次结构 子类、超类 子类和超类的关系体现了“is
A”的语义
11
类层次的例子
人 教职工 教师 助教 讲师 教授 行政人员 工人 学生 本科生 研究生
在职研究生
类层次 一组相关类形成类层次结构 子类、超类 子类和超类的关系体现了“is A”的语义
12
继承 子类和超类间具有继承关系
在多粒度封锁中一个数据对象可以两种方式封锁： 显式封锁和隐式封锁－>
22
多粒度封锁
显式封锁 通过上锁命令（LOCK）直接加到数据对象 上的封锁； 隐式封锁 该数据对象没有独立加锁，是由于其上级结 点加锁而使该数据对象隐式加了锁。 隐式锁和显式锁的作用是一样的
23
对某个数据对象加锁 时系统检查的内容
由对象的属性组成对象标识
指针标识 指向物理存储位置的指针作为对象标识 代用品法（surrogate），与对象的内部属性无关。 <类标识，实例标识>
10
封装 每个对象都是其状态和行为的封装体。 类 具有相同特征对象的集合；对象为类中的实例。 类本身看作对象，称为类对象。
面向对象数据库模式是类的集合，形成类层次结构
Байду номын сангаас
软件维护
面向对象的软件开发，从分析、设计、实现和测试等阶段
都是基于对象的概念，在开发和维护阶段，软件系统的结 构都是一致的，易于维护。
6
面向对象程序设计方法在计算机多个领域产生深远影响
程序设计语言 人工智能 软件工程 信息系统设计 计算机硬件设计 数据库 面向对象数据库系统：ObjectStore、O2、Orion、 Versant、Gemstone、Itasca
教职工
教师 行政人员 工人 人
学生
本科生 研究生
教职工：职务、工资、参加工作时间
16
嵌套属性索引
在复合类层次的某个类的
属性上建立索引。这种索引是以索引类为根的类复
合层次中某个类的属性，该属性称为索引类的嵌套
属性。 书：书号、书名、作者、出版社、出版日期。 作者：作者名、地址、电话 出版社：出版社名、地址