Bài giảng Cơ sở dữ liệu nâng cao - Chương 2: Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng - Nguyễn Thị Mỹ Dung

 nhau theo cơ chế nạp chồng (Overloading). 
 Để thực hiện được những khái niệm trên thì ngôn ngữ 
lập trình phải hỗ trợ liên kết động. 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 24 
 CSDL đối tƣợng (3. tt) 
Đa trị (Polymorphism) 
 – Nạp chồng (Overloading) 
 – Viết đè (Overriding) 
 Shape 
 paint() 
 Rectangle 
 paint() 
 paint(Point x) 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 25 
 CSDL đối tƣợng (3. tt) 
Abstract Data Type (ADT) = 
 Representation + Operations 
Object Orientation = 
 Abstract DataTyping + Inheritance + Object Identity 
Object-Oriented Programming (OOP) = 
 Classes + Inheritance 
Object-Oriented Databases (OODB) = 
 Object Orientation + Database Capabilities 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 26 
 IV. Các hệ quản trị CSDLĐT 
 Hệ quản trị CSDLĐT là mở rộng sử dụng ngôn ngữ 
 lập trình hướng đối tượng: 
  Đảm bảo tính nhất quán dữ liệu (Persistent data) 
  Điều khiển sự truy cập tương tranh (Concurrency 
 Control) 
  Cho phép truy vấn kết hợp (Associative Queries) 
  Khôi phục dữ liệu (Data Recovery), v.v. 
 Việc lựa chọn hệ quản trị dữ liệu CSDLĐT phụ 
 thuộc vào ba yếu tố chính: 
  Nhu cầu nghiệp vụ 
  Đòi hỏi hiệu năng cao 
  Dữ liệu phức tạp 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 27 
 Các hãng phát triển ODBMS 
• Informix: Illustra (Informix-Universal Server) 
• Oracle: Oracle 8 
• Hewlett-Packard 
• Unisys: OSMOS 
• IBM: DB2 ver 3 
• Sybase: Adaptive Server (introduced Sept. ‘97) 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 28 
 V. Ƣu điểm của các CSDL ĐT 
 Hỗ trợ những kiểu dữ liệu được định nghĩa bởi NSD. CSDL 
 ĐT có khả năng lưu trữ các kiểu phức hợp, kiểu được định 
 nghĩa bởi NSD, các lớp và thao tác trên chúng một cách dễ 
 dàng. 
 Cung cấp một mẫu hình phát triển CSDL cho cả phân tích, 
 thiết kế và cài đặt ứng dụng. Bạn không phải chuyển từ mẫu 
 hình này sang mẫu hình khác như trong quá trình phát triển 
 phần mềm. 
 Cải tiến đáng kể về chất lượng dữ liệu. Có thể đưa ra nhiều 
 ràng buộc vào cấu trúc dữ liệu. Mô hình còn cho phép thể 
 hiện cả những ràng buộc không cấu trúc để chương trình 
 phải thoả mãn khi nó thực hiện trong CSDL. Một CSDLHĐT 
 có thể dẫn về một CSDLQH được chuẩn hoá. 
 Ƣu điểm (tt) 
Tốc độ phát triển phần mềm nhanh hơn. Cấu trúc 
 CSDL nhất quán và rõ ràng giúp cho lập trình ứng 
 dụng trở nên đơn giản và nhanh hơn. Những 
 người phát triển ứng dụng có kinh nghiệm thường 
 sử dụng những câu lệnh rất mạnh của các hệ QT 
 CSDL thay cho những đoạn chương trình của 
 NSD. 
 Tích hợp dễ dàng. Việc tích hợp nhiều hệ thống 
 độc lập có thể giảm bớt sự sao chép dữ liệu của 
 con người và mở rộng những câu truy vấn có thể 
 trả lời được. Mô hình hướng đối tượng cung cấp 
 cách biểu diễn thống nhất làm thuận tiện hơn cho 
 việc tìm hiểu và tích hợp thông tin. 
 Nhược điểm của các hệ QTCSDL HĐT 
 Thiếu cơ sở lý thuyết và chuẩn hoá. Các hệ CSDL QH được thiết kế và xây dựng 
 dựa trên mô hình đại số quan hệ rất chuẩn mực, trong khi các hệ QT CSDL HĐT 
 được cài đặt nhưng thiếu cơ sở lý thuyết hình thức. Hậu quả là các sản phẩm 
 QTCSDL HĐT rất khác nhau và gây ra nhiều trở ngại cho quá trình phát triển ứng 
 dụng khi không muốn phụ thuộc vào các hãng sản xuất phần mềm hệ thống. 
 Có thể sửa đổi làm sai lệch CSDL. Một số hệ QTCSDL HĐT thực hiện trong 
 không gian của tiến trình ứng dụng, kết quả là CSDL có thể là chủ điểm dẫn đến vi 
 phạm tính an ninh hoặc dữ liệu bị sửa đổi bởi những con trỏ, tham chiếu lạ. 
 Khó mở rộng logic. Các sản phẩm hiện nay đều không có sự độc lập dữ liệu cần 
 thiết và chưa có các quan sát (view) CSDL tương tự như các hệ QTCSDL QH. 
 Chưa hỗ trợ các siêu (meta) ứng dụng. Một số hệ QTCSDL HĐT dựa vào C++ 
 không thực hiện được liên kết động, liên kết lúc thực hiện, mà chỉ cung cấp liên 
 kết tĩnh, liên kết lúc dịch chương trình ứng dụng. Hạn chế này là do hạn chế của 
 ngôn ngữ. C++ sử dụng những khai báo về kiểu để sinh mã chương trình tối ưu 
 trong quá trình biên dịch và sau đó huỷ bỏ các khai báo đó. Ngược lại, hầu hết các 
 CSDL QH và những hệ QTCSDL HĐT dựa vào Smallalk hỗ trợ cho cả liên kết tĩnh 
 và liên kết động. 
 Nhƣợc điểm (tt) 
 Khó mở rộng logic. Các sản phẩm hiện nay đều không 
 có sự độc lập dữ liệu cần thiết và chưa có các quan 
 sát (view) CSDL tương tự như các hệ QTCSDL QH. 
 Chưa hỗ trợ các siêu (meta) ứng dụng. Một số hệ 
 QTCSDL HĐT dựa vào C++ không thực hiện được 
 liên kết động, liên kết lúc thực hiện, mà chỉ cung cấp 
 liên kết tĩnh, liên kết lúc dịch chương trình ứng dụng. 
 Hạn chế này là do hạn chế của ngôn ngữ. C++ sử 
 dụng những khai báo về kiểu để sinh mã chương trình 
 tối ưu trong quá trình biên dịch và sau đó huỷ bỏ các 
 khai báo đó. Ngược lại, hầu hết các CSDL QH và 
 những hệ QTCSDL HĐT dựa vào Smallalk hỗ trợ cho 
 cả liên kết tĩnh và liên kết động. 
 Hệ QTCSDL HĐT thích hợp với những ứng dụng mới: 
 Những ứng dụng thiết kế công nghệ. Các hệ QTCSDL 
 HĐT rất phù hợp cho những chương trình thiết kế ứng 
 dụng, như thiết kế với sự trợ giúp máy tính (CAD: 
 Computer-Aided Design), chế tạo với sự trợ giúp của 
 máy tính (CAM: Computer-Aided Manufacturing), chế 
 tạo tích hợp với máy tính (CIM: Computer-Integrated 
 Manufacturing), và kỹ nghệ phần mềm với sự trợ giúp 
 của máy tính (CASE: Computer-Aided Software 
 Engineering ). 
 Các ứng dụng đa phương tiện (Multimedia) như hệ 
 Jasmine. Các hệ QTCSDL HĐT rất thích hợp cho 
 những ứng dụng đa phương tiện với những đồ hoạ, 
 audio, video phức hợp. 
 Ứng dụng mới (tt) 
 Các cơ sở tri thức. Các luật của các hệ chuyên gia 
 rất khó lưu trữ trong các hệ CSDL QH. Mỗi khi có 
 một luật mới cần bổ sung thì phải kiểm tra toàn bộ 
 cơ sở luật xem tính phi mâu thuẫn và dư thừa của 
 hệ thống có bị vi phạm hay không. Hệ QTCSDL 
 HĐT có thể hỗ trợ để thực hiện công việc trên ở 
 mức thấp. 
 Những ứng dụng đòi hỏi xử lý phân tán và tương 
 tranh. Hệ QTCSDL cho phép thực hiện những truy 
 nhập cần thiết vào các dịch vụ mức thấp. 
 Các phần mềm nhúng. Hệ QTCSDL HĐT thích 
 hợp để tạo ra những phần mềm nhúng vào các 
 thiết bị điện, các thiết bị điều khiển, v.v. 
 VI. Chuyển đổi từ mô hình đối tƣợng sang mô 
 hình quan hệ 
 Có một số cách thức thực hiện: 
 Một trong các cách sử dụng phổ biến là là định 
nghĩa một bảng cho mỗi lớp, trong đó mỗi cột trong 
bảng đại diện cho một thuộc tính của lớp (đơn trị, 
hoặc đa trị) 
 Employee_Table 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 35 
 Chuyển đổi (tt) 
 Tất cả các thuộc tính của Employee được lưu trong 
 bảng Employee 
 Những thuộc tính trên cùng với các thuộc tính bổ 
 sung của HourlyEmployee sẽ được copy để lưu 
 bảng HourlyEmployee 
 Tương tự đối với bảng SalariedEmployee 
Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 36 
 Chuyển đổi (tt) 
 Nhận xét: 
 Việc chuyển mô hình đối tượng về quan hệ khi có 
 kế thừa sẽ phải copy các thuộc tính của lớp cha 
 sang lưu vào lớp con nên không bảo đảm được các 
 dạng chuẩn dữ liệu 
 Một khi các sơ đồ cần thiết đã được định nghĩa mã 
 chuyển đổi từ đối tượng sang quan hệ được ghi. 
 Mã này là cần thiết để có một đối tượng, khi nó 
 được tạo ra và xử lý trong các ngôn ngữ lập trình 
 và loại bỏ cấu trúc (deconstruct) để biểu diễn 
 chúng theo yêu cầu của cơ sở dữ liệu. 
Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 37 
 Chuyển đổi (tt) 
 Ngoài ra, khi cần tìm các đối tượng 
 HourlyEmployee trong CSDL thì phải kết nối các 
 bảng HourlyEmployee và Employee. Như vậy sẽ 
 tốn kém thời gian. 
 Vấn đề quan trọng nữa là khi cập nhật thông tin, 
 vì có nhiều mối quan hệ giữa các bảng thực thể 
 nên độ phức tạp sẽ càng tăng. 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 38 
 Chuyển đổi  (tt) 
 Mỗi tập thực thể của mô hình ER chuyển đổi 
thành một lớp đối tượng có cùng tên và cùng tập 
thuộc tính. Các thuộc tính đa trị và phức hợp của mô 
hình ER được chuyển thành các thuộc tính đa trị (sử 
dụng từ khoá set) và phức hợp (sử dụng từ khoá 
tuple) của mô hình hướng đối tượng. 
 Việc xác định các phương thức cho mỗi lớp đối 
tượng được thực hiện sau đó bởi người thiết kế hệ 
thống CSDL. 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 39 
 Các quy tắc 
Quy tắc 1. (Quy tắc chuyển đổi mối quan hệ is-a) 
 Nếu tập thực thể A là có mối quan hệ is-a với tập thực thể B 
thỡ lớp A sẽ kế thừa tất cả các thuộc tính trong lớp B (tức: lớp A là 
lớp con của lớp B). 
Ví dụ: 
 Mô hình ER Mô hình quan hệ 
 NGUOI(id, hoten, tuoi) 
 id NHANVIEN(id, luong) 
 NGUOI hoten 
 Mô hình hướng đối tượng 
 tuoi Class NGUOI 
 is-a Class NHANVIEN 
 properties 
 inherits: NGUOI; 
 Id: String; 
 properties 
 Hoten: String; 
 NHANVIEN Luong: Integer; 
 luong Tuoi: Integer; 
 End NHANVIEN. 
 End NGUOI. 
Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 40 
 Các quy tắc 
Quy tắc 2. (Quy tắc chuyển đổi mối quan hệ nhị nguyên không có 
thuộc tính) 
 Nếu 2 tập thực thể A và B có mối quan hệ R thì mỗi lớp tương 
ứng A và B sẽ được bổ sung thêm thuộc tính mối quan hệ R (khai báo 
thuộc tính đa trị/đơn trị là tuỳ thuộc vào bản số liên quan). Cụ thể: 
Xét hai trường hợp sau: 
* Trường hợp 1: Nếu chỉ số cực đại của cung nối A và R là 1, thì 
thuộc tính R trong lớp A sẽ được khai báo: 
: ; 
* Trường hợp 2: Nếu chỉ số cực đại của cung nối A và R là n, thì, 
thuộc tính R trong lớp A sẽ được khai báo: 
: set(); 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 41 
 Ví dụ: (Mối quan hệ 1-1) 
 Mô hình hướng đối tượng 
 Mô hình ER 
 id_tk Class TRUONGKHOA 
 properties 
 TRUONGKHOA 
 hoten Id_tk: String; 
 (1,1) 
 Hoten: String; 
 tuoi 
 quanly Tuoi: Integer; 
 id_k Quanly: KHOA; 
 (1,1) End TRUONGKHOA. 
 KHOA tenkhoa 
 Class KHOA 
 sodienthoai properties 
 Id_k: String; 
 Tenkhoa: String; 
 Mô hình quan hệ Sodienthoai: String; 
TRUONGKHOA(id_tk, hoten, tuoi) Quanly: TRUONGKHOA; 
KHOA(id_k, tenkhoa, sodienthoai, End KHOA. 
id_tk) 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 42 
 Ví dụ: (Mối quan hệ 1-nhiều) 
 M« h×nh thùcMô hthÓình - mERèi quan hÖ 
 id_gv Mô hình HĐT 
 Class GIAOVIEN 
 GIAOVIEN hoten properties 
 (1,1) Id_gv: String; 
 tuoi Hoten: String; 
 thuoc Tuoi: Integer; 
 Thuoc: KHOA; 
 id_k 
 (1,n) End GIAOVIEN. 
 Class KHOA 
 KHOA 
 tenkhoa properties 
 Id_k: String; 
 sodienthoai Tenkhoa: String; 
 Sodienthoai: String; 
 Mô hình quan hệ Thuoc: set(GIAOVIEN); 
 End KHOA. 
 GIAOVIEN(id_gv, hoten, tuoi, id_k) 
 KHOA(id_k, tenkhoa, sodienthoai) 
Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 43 
Ví dụ: (Mối quan hệ nhiều-nhiều) 
 Mô hình ER Mô hình hướng đối tượng 
 Class GIAOVIEN 
 id_gv 
 properties 
 GIAOVIEN 
 hoten Id_gv: String; 
 (1,n) Hoten: String; 
 tuoi Tuoi: Integer; 
 giang 
 Giang: set(MON); 
 (1,n) id_m End GIAOVIEN. 
 MON tenmon Class MON 
 properties 
 sotiet Id_m: String; 
 Tenmon: String; 
 Sotiet: Integer; 
 Mô h nh quan hệ 
 ì Giang: set(GIAOVIEN); 
 GIAOVIEN(id_gv, hoten, tuoi) End MON. 
 MON(id_m, tenmon, sotiet) 
 GIANG(id_gv, id_m) 
Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 44 
Quy tắc 3. (Quy tắc chuyển đổi mối quan hệ nhị 
nguyên n-n có kèm thuộc tính) 
 Nếu mối quan hệ R của hai tập thực thể A1 và A2 có kèm các 
thuộc tính, khi đó, ngoài 2 lớp A1 và A2 tương ứng, ta cần bổ sung 
thêm một lớp mới C đóng vai trò trung gian. Cụ thể: 
 Lớp C bao gồm các thuộc tính sau: 
Các thuộc tính của mối quan hệ R. 
Hai thuộc tính có khai báo: 
 : 
 : 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 45 
 Ví dụ: Mô hình hƣớng đối tƣợng 
 Mô hình ER Class GIAOVIEN 
 id_gv properties 
 Id_gv: allID; 
 GIAOVIEN hoten Hoten: String; 
 (1,n) Tuoi: Integer; 
 tuoi Giang1: set(GVIEN_KHOA); 
tongsotiet giang 
 End GIAOVIEN. 
 id_k Class KHOA 
 (1,n) 
 properties 
 KHOA tenkhoa Id_k: allID; 
 Tenkhoa: String; 
 sodienthoai Sodienthoai: String; 
 Giang2: set(GVIEN_KHOA); 
 End KHOA. 
 Class GVIEN_KHOA 
 properties 
 Mô hình quan hệ Id_gvien_khoa: allID; 
 GIAOVIEN(id_gv, hoten, tuoi) Tongsotiet: Integer; 
 KHOA(id_k, tenkhoa, sodienthoai) Giang1: GIAOVIEN; 
 GVIEN_KHOA(id_gv, id_k, tongsotiet) Giang2: KHOA; 
 End GVIEN_KHOA. 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 46 
Quy tắc 4. (Quy tắc chuyển đổi mối quan hệ tự thân) 
 Việc chuyển đổi được thực hiện tương tự như mối quan hệ 
nhị nguyên (bước 2 và bước 3). 
Ví dụ: (Mối quan hệ tự thân) Mô hình hƣớng đối tƣợng 
 Class NGUOI 
 id properties 
 NGUOI Id: allID; 
 hoten Hoten: String; 
 Tuoi: Integer; 
 tuoi 
 cha, me con Con: set(NGUOI); 
 (1,1) (0,n) 
 Cha, Me: NGUOI; 
 End GIAOVIEN. 
 Sinh 
 Mô hình quan hệ 
NGUOI(id, hoten, tuoi, id_cha, id_me) 
Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 47 
 Quy tắc 5. (Quy tắc chuyển đổi mối quan hệ đa nguyên) 
 Việc chuyển đổi được thực hiện tương tự như mối quan hệ nhị 
 nguyên n-n có thuộc tính (bước 3). 
 Id_gv 
VD: GIAOVIEN 
 Hoten 
 (0, n) 
 DAY 
 (1, n) (1, n) 
 Thoigian 
 LOP MONHOC 
 Id_lop Id_monhoc Sotiet 
Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 48 
 Kết quả chuyển đổi thành mô hình hƣớng đối 
 tƣợng 
 Class GIAOVIEN Class MONHOC 
 properties properties 
 Id_gv: String; Id_monhoc: String; 
 Hoten: String; Sotiet: Integer; 
 End GIAOVIEN. End MONHOC. 
 Class LOP Class LICHDAY 
 properties properties 
 Id_lop: String; Thoigian: String; 
 End LOP. Giang: GIAOVIEN; 
 Gomco: MONHOC; 
 Botri: LOP; 
 End LICHDAY. 
Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 49 
 VII. Phân tích, thiết kế CSDL HĐT với UML 
Quá trình thiết kế CSDL có thể thực hiện theo ba bước: 
1. Thiết kế mô hình (sơ đồ) khái niệm, 
2. Thiết kế sơ đồ CSDL chuẩn, 
3. Cài đặt CSDL ứng dụng: chọn ngôn ngữ và hệ quản trị 
 CSDL hướng đối tượng thích hợp 
 Thiết kế Chuẩn hoá 
 sơ đồ khái niệm sơ đồ 
 UML ODL 
 Cài đặt 
 ứng dụng 
 OODBMS 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 50 
6. Phân tích, thiết kế CSDL HĐT với UML 
(i) Thiết kế mô hình khái niệm – biểu đồ lớp (Class Diagram) 
Biểu đồ lớp mô tả cấu trúc tĩnh, mô tả mô hình khái niệm bao gồm các lớp 
 đối tượng và các mối quan hệ của chúng trong hệ thống hướng đối 
 tượng. 
Phân tích các yêu cầu của bài toán ứng dụng để xác định các lớp đối tượng, 
 mối quan hệ của chúng để xây dựng biểu đồ lớp. 
 Kế thừa 
 Lớp 
 Hàm Bao gói Quan hệ Cá thể 
 Đối tượng 
 Thông điệp 
 Đa xạ 
 Những khái niệm cơ bản của phƣơng pháp hƣớng đối tƣợng 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 51 
 Ví dụ: Biểu đồ lớp của hệ thống bán hàng 
 Ghi-nhận-hàng-bán 
 0..1 
 Được-mô-tả-bởi  
 DongBanHang 
 1 
 Chứa 
 1..* DanhMucMatHang MoTaMatHang 
 1 1..* 
 Chứa-trong 1 Được - sử-dụng-trong 1 
 Mô-tả 
 * 
 * 1 
 Có 1 
 1 CuaHang 1 * MatHang 
 Quản-lý 
 1 1 
 1..* Có 
 1..* 
 PhienBanHang Được-quản-lý-bởi 
 Thực-hiện 
 1 1 
 HBH NguoiQL 
 1 1 1 
 1 1 Được-thực-hiện-bởi 
Được-trả 1 
 Được-khởi-động-bởi Ghi-nhận-bán-hàn 
 1 
 1 1 
 ThanhToan KhachHang NguoiBan 
 1 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 52 
 Tổng kết chƣơng 
 - Giới thiệu CSDL HĐT 
 - Một số mô hình dữ liệu 
 - Giới thiệu các hệ quản trị CSDLHĐT 
 - Phương pháp chuyển đổi từ mô hình đối tượng 
sang mô hình quan hệ 
 - Tổng quan về phân tích, thiết kế CSDL HĐT với 
UML 
 Chương 2: CSDL Hướng đối tượng 53