- Đào Văn Tâm TRUY VẤN CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG BIỂU THỨC ĐƯỜNG DẪN CHUYÊN NGHÀNH : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. - Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng . - Khái niệm cơ bản trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng . - Định danh đối tượng. - Thuộc tính đối tượng. - Trạng thái đối tượng. - Hành vi đối tượng. - Lớp đối tượng. - Đối tượng phức hợp. - Hệ quản trị cơ sở dữ liệu hướng đối tượng . - 23 Chương 2 – XỬ LÝ TRUY VẤN TRONG HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG . - Các vấn đề liên quan đến truy vấn trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng . - CSDL hướng đối tượng là giải pháp cho các vấn đề trên. - Các dữ liệu không lưu trữ đơn thuần, mà cả các hành vi của đối tượng dữ liệu cũng được lưu trữ trong CSDL. - Mục đích của luận văn là nghiên cứu về xử lý truy vấn biểu thức đường dẫn trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng và kỹ thuật xử lý truy vấn lồng nhau. - Chương 1 trình bày các khái niệm cơ bản trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng và hệ cơ sở dữ liệu hướng đối tượng, tiếp theo là Chương 2 trình bày về xử lý truy vấn biểu thức đường dẫn trong cơ sở dữ liệu hướng và các phương pháp xử lý truy vấn. - Chương 3 trình bày về kỹ thuật xử lý truy vấn cho các truy vấn lồng nhau trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng và cuối Chương 4 là kết luận với một số ý kiến, công việc đạt được và hướng nghiên cứu tiếp theo. - CSDL hướng đối tượng được xem là phù hợp với những đòi hỏi của các ứng dụng này. - Việc tiếp cận hướng đối tượng tạo ra tính linh động để xử lý một số yêu cầu mà không bị hạn chế bởi các kiểu dữ liệu và các ngôn ngữ truy vấn có sẵn trong các hệ CSDL truyền thống. - Object-Oriented Database (OODB) được thiết kế để có thể tích hợp trực tiếp với phần mềm được xây dựng bằng những ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. - Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng (Object – Oriented Database) là một kiểu CSDL, mà trong đó các dữ liệu được lưu trữ dưới dạng các đối tượng. - Hay Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng được xây dựng bằng các kết hợp các yếu tố của Cơ sở dữ liệu và các kĩ thuật của Lập trình hướng đối tượng nhằm mục đích lưu trữ các đối tượng dữ liệu. - Hình 1.1 Các thành phần của CSDL hướng đối tượng - 13 - 1.2. - Khái niệm cơ bản trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng Thuật ngữ hướng đối tượng (Object Oriented - OO) có nguồn gốc từ ngôn từ lập trình hướng đối tượng (Object Oriented Programming Language - OOPL). - Một đối tượng (Object) đặc trưng thường có hai thành phần: trạng thái (State) và hành vi (Behaviour). - Do đó, OODB cung cấp một đối tượng định danh (Object Identifier- OID) duy nhất do hệ thống phát sinh (OID) cho mỗi đối tượng. - Những hệ thống hướng đối tượng cho phép định nghĩa các thao tác hay hàm ( hành vi) áp dụng lên kiểu đối tượng cụ thể. - Điều này bắt buộc một sự đóng gói hoàn chỉnh các đối tượng. - nghĩa là giá trị OID của một đối tượng nhất định không thay đổi. - Điều này giúp bảo toàn ý nghĩa của một đối tượng thực tế. - Tuy vậy, một số hệ thống vẫn sủ dụng địa chỉ vật lý làm OID để tăng cường hiệu quả trong truy vấn đối tượng. - Thuộc tính đối tượng Các đối tượng chứa một tập thông tin nhất định về đối tượng gọi là thuộc tính của đối tượng. - Mỗi thuộc tính có một tên duy nhất trong đối tượng và giá trị được biểu diễn trong miền giá trị của một kiểu dữ liệu nào đó. - Trạng thái của đối tượng có thể thay đổi theo thời gian, tương ứng với sự thay đổi giá trị của các thuộc tính đối tượng. - Tập hợp tất cả các trạng thái có thể của đối tượng được gọi là mạng trạng thái. - Một hành vị đối tượng có thể được gọi từ đối tượng bằng cách sử dụng dấu chấm. - Mỗi đối tượng là một thể hiện cụ thể của lớp, có các thuộc tính và hành vị được khai báo trong lớp. - Điều này nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của đối tượng (được trình bày ở phần sau), che giấu thông tin, và được gọi là đóng gói dữ liệu (Data Encapsulation). - Các đối tượng khác không thể truy cập và cập nhất giá trị các thuộc tính đã được đóng gói trong đối tượng. - Đóng gói là một trong các đặc điểm chính của CSDL hướng đối tượng và không được sử dụng trong các kiểu CSDL truyền thống. - Do đó, việc sử dụng lại và mở rộng một kiểu dữ liệu hay kiểu đối tượng có sẵn là rất cần thiết và quan trọng. - Điều này có thể được thực hiện trong các hệ thống hướng đối tượng bằng cách sử dụng kĩ thuật thừa kế. - Do đó việc sử dụng lại và mở rộng một kiểu dữ liệu hay kiểu đối tượng có sẵn là rất cần thiết và quan trọng. - Điều này có thể thực hiện trong các hệ thống hướng đối tượng bằng cách sử dụng kỹ thuật thừa kế. - Bất kỳ lớp đối tượng nào cũng đều có thể sử dụng và cho phép thừa kế bởi các lớp đối tượng khác. - Vì vậy, cấu trúc đối tượng được định nghĩa và được nhận biết đối với các hệ quản trị CSDL hướng đối tượng. - Hai kiểu ngữ nghĩa tham chiếu tồn tại giữa một đối tượng phức hợp và những thành phần của nó ở mỗi mức. - ¾ Kiểu đầu tiên, chúng ta có thể gọi là ngữ nghĩa quyền sở hữu, áp dụng khi các đối tượng con của một đối tượng phức hợp của đối tượng phức hợp. - Chúng không cần có các xác định đối tượng và chỉ có thể được truy cập như phương thức của đối tượng đó. - Chúng bị xoá nếu như chính đối tượng đó bị xoá. - Trong nhiều trường hợp, cấu trúc đối tượng được cất nên đĩa theo kiểu phi thông dịch. - Chúng ta gọi chúng là lắp ghép đối tượng phức hợp. - Ví dụ, xét những đối tượng là hình ảnh bitmap hai chiều. - Hệ quản trị cơ sở dữ liệu hướng đối tượng 1.3.1. - Hệ quản trị OODB Trong một CSDL hướng đối tượng, thông tin được thể hiện dưới dạng một đối tượng (objects) như khi sử dụng một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. - Hệ quản trị cơ sở dữ liệu hướng đối tượng ODBMS (object database management system) là sự kết hợp của OODB với OOPL. - ODBMS cho phép cơ sở dữ liệu được thể hiện như là các đối tượng được sử dụng trong lập trình hướng đối tượng. - Các cấu trúc dữ liệu phức hợp trong bộ nhớ được ánh xạ 1-1 tới đối tượng của cơ sở dữ liệu. - Một mô hình hướng đối tượng an toàn an ninh nhiều tầng trong đó mỗi 1 đối tượng (phương thức, thuộc tính, và ràng buộc) có mức truy cập khác nhau. - Chương tiếp theo sẽ trình bày về xử lý truy vấn biểu thức thức đường dẫn trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng bao gồm các vấn đề kiến trúc xử lý truy vấn đã được phát triển và thử nghiệm, xác định các phương pháp xử lý truy vấn, các phương pháp tiếp cận khác nhau để tối ưu hóa các biểu thức truy vấn đối tượng. - 26 - Chương 2 – XỬ LÝ TRUY VẤN TRONG HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG Một trong những chức năng cơ bản của hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMSs) là để có thể xử lý các truy vấn người dùng khai báo. - Thế hệ đầu tiên của DBMSs hướng đối tượng đã không cung cấp khả năng truy vấn khai báo. - Trong chương này sẽ thảo luận về kỹ thuật mà đã được phát triển cho các xử lý truy vấn hướng đối tượng. - Các vấn đề liên quan đến truy vấn trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng Một trong những khiếm khuyết với thế hệ đầu tiên hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu hướng đối tượng (OODBMSs) là họ thiếu khả năng truy vấn khai báo. - Kỹ thuật tối ưu hóa truy vấn là phụ thuộc vào mô hình truy vấn và ngôn ngữ, kỹ thuật tối ưu hóa chi phí dựa trên việc làm trong quan hệ cũng như một số hệ thống hướng đối tượng. - Hầu như tất cả các đối tượng xử lý truy vấn đề xuất kỹ thuật tối ưu hóa sử dụng ngày phát triển cho các hệ thống quan hệ . - Ngược lại, hệ thống đối tượng có loại hệ thống phong phú hơn. - Kết quả của toán tử đại số đối tượng thường được đặt ra đối tượng (hoặc các bộ tập hợp) mà các phần tử có thể được các loại khác nhau. - Nếu các ngôn ngữ đối tượng được đóng theo các toán tử đại số, các bộ không đồng nhất của các đối tượng có thể là toán hạng cho các hệ thống khác. - Điều này đòi hỏi sự phát triển của các loại lược đồ suy luận phức hợp để xác định các phương pháp có thể được áp dụng cho tất cả các đối tượng trong thiết lập như vậy. - Những người khác đề xuất một cơ chế theo đó các đối tượng "tiết kiệm" chi phí như là một phần của giao diện. - Đối tượng phức hợp và thừa kế : Đối tượng thường có cấu trúc phức hợp, tham chiếu các đối tượng khác. - Truy cập các đối tượng phức hợp liên quan đến biểu thức đường dẫn. - Tối ưu hóa biểu thức đường dẫn là một vấn đề khó khăn và trung tâm trong ngôn ngữ truy vấn đối tượng. - Hơn nữa, các đối tượng thuộc về các loại liên quan thông qua phân cấp thừa kế. - Hiệu quả truy cập vào các đối tượng thông qua phân cấp thừa kế là một vấn đề khác mà phân biệt hướng đối tượng từ xử lý truy vấn quan hệ. - Có nhiều thử nghiệm với xử lý truy vấn đối tượng theo con đường hoàn toàn khác nhau, cùng một mức độ nhất định nhưng không tương thích. - Trong mục 2.3, sẽ thảo luận về các phương pháp tiếp cận khác nhau để tối ưu hóa các truy vấn sử dụng biểu thức đường dẫn trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng. - Hình 2.1 Phương pháp xử lý đối tượng truy vấn Các biểu thức bình thường sau đó được chuyển đổi thành một biểu thức đại số tương đương với đối tượng. - Cuối cùng, một kế hoạch thực hiện sẽ đưa vào triển khai tính toán đối tượng được tạo ra từ các biểu thức đại số tối ưu. - Phương pháp này giả định sự tồn tại của một ngôn ngữ dựa trên tính toán đầy đủ các quy định và đại số đối tượng. - Mỗi khái niệm, bao gồm các loại, các lớp , tập hợp, thông tin meta, vv là một đối tượng đầu tiên. - Tính thống nhất của mô hình đối tượng mở rộng mô hình truy vấn, xử lý các truy vấn như first-class objects. - TIGUKAT truy vấn tối đưa ra hệ thống các khái niệm như đại diện cho các đối tượng là dọc theo. - Không gian tìm kiếm, các chiến lược chức năng tìm kiếm và chi phí được mô hình như là đối tượng (xem hình 2.3). - Việc đưa các thành phần này của tối ưu hóa các loại vào hệ thống cung cấp mở rộng thông qua các nguyên tắc hướng đối tượng cơ bản của sub typing. - Kỹ thuật tối ưu hóa Các kỹ thuật tối ưu hóa cho các truy vấn đối tượng có hai hướng cơ bản sau. - Biểu thức đường dẫn đại diện cho chỗ giao nhau đường dẫn giữa các đối tượng và là duy nhất trong OODBMSs. - do đó, có thể sử dụng ngữ nghĩa của các mối quan hệ trong tối ưu hóa truy vấn hướng đối tượng để đạt được một số biến đổi bổ sung. - Việc một phần ba là một quy tắc chuyển đổi đặc biệt cho một toán tử đại số đối tượng cụ thể được xác định với một ngữ nghĩa cụ thể. - Quy tắc 4 ví dụ là đúng bởi vì mô hình đối tượng hạn chế mỗi đối tượng chỉ thuộc về một lớp. - quy tắc 5 giữ vì các mô hình hồi giấy phép truy vấn các đối tượng ở mức độ sâu của tầng lớp mục tiêu. - Điều này có thể là một mối quan tâm quan trọng để tối ưu hóa truy vấn đối tượng là tốt. - Như đã chỉ ra trong phần giới thiệu, có một tranh trong cộng đồng nghiên cứu là để cho dù các tối ưu truy vấn sẽ có thể phá vỡ của các đối tượng đóng gói và nhìn vào cấu trúc dữ liệu được sử dụng để thực hiện. - Nếu cơ cấu nội bộ của các đối tượng thường không thể thấy những ưu truy vấn, chi phí của mỗi nút (đại diện cho một hoạt động đại số) phải được xác định. - Cách tiếp cận này cũng có thể phù hợp tốt với các phương pháp mô tả trong hình 2.1 bằng cách sử dụng một tối ưu hóa tôn trọng các đóng gói của đối tượng. - Quản lý đối tượng sau đó có thể so sánh các lựa chọn thay thế (tại thời gian chạy) dựa trên đặc điểm thực hiện của họ. - Tối ưu hóa biểu thức đường dẫn Hầu hết các ngôn ngữ truy vấn cho phép các truy vấn có liên quan đến vị từ điều kiện về tiếp cận đối tượng dọc theo chuỗi tham chiếu. - Biểu thức đường dẫn cung cấp một cơ chế thống nhất cho việc xây dựng các truy vấn liên quan đến thành phần đối tượng và kế thừa thành viên chức năng. - Mn(an) là một biểu thức đường dẫn, trong đó p là một biến đại diện cho một trường hợp đối tượng
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt