6-Data Management Design.ppt

Persistence Mechanisms and Architecture  Persistence Mechanisms  Files hold data  Database management systems DBMS hold tables of data relational DBMS or objects object DBMS  DBMS us

Data Management Design

 How to design data management objects

 How to extend sequence diagrams to

include data management objects

Persistence Mechanisms and Architecture

 Persistence Mechanisms

 Files hold data

 Database management systems (DBMS) hold tables of data (relational DBMS) or objects (object DBMS)

 DBMS use files to store data or objects, but they hide the physical processes for storing data beneath a layer of abstraction

 Objects can also be serialized directly to files

Persistence Design Questions

 Can files be used for some storage?

 Will the system use an existing DBMS?

 Will it use a relational DBMS?

 Will it use an object DBMS?

 What is the logical layering of the system?

 What is the physical layering of the system?

 Is the system distributed? Does this include distributed data storage?

 What protocols will be used to communicate within the system?

12345678901234567890123456789012345 Simon Bennett Leicester GB 213

67890123

”Simon”,”Bennett”,”Leicester”,”GB”, 213,”22-01-2002”

 Fixed length (padded) – easy to process, but wastes storage

 Variable length (delimited) – more difficult to process (looking for

delimiters), but saves storage space

 Header and detail – allows for structure in data, may need line type and line no.

 Tagged data (XML) – self-describing, but storage overhead for tags.

Database Management Systems (DBMS)

 Problems with files:

 Redundancy (Dư thừa): number of files grows with

applications, and data is duplicated

 Inconsistency (Không nhất quán): data is updated in one application’s files, but not in another’s

 Maintenance problems (Vấn đề bảo trì) : changes to data structures mean changes to many programs

 Difficulty combining data (Khó liên kết dữ liệu): business needs may mean users want data from different

applications

The logical model of data that is

separate from how it is used.

The physical storage of data in files and indexes.

DBMS Features

 Data Definition Language (DDL)

 Data Manipulation Language (DML)

Advantages & Disadvantages of DBMS

 Advantages

 Eliminate unnecessary duplication of data

 Enforce data integrity through constraints

 Changes to conceptual schema need not affect external schema

 Changes to internal schema need not affect the conceptual schema

 Many tools are available to manage the database

 Disadvantages

 Cost of investing in the DBMS

 Running cost, including staff (Database Administrators) to manage the DBMS

 Processing overhead in converting data to format required by programs

 Relational DBMS– represent data in tables

 tables consist of rows of data organized in columns

 e g Oracle, MySQL, sybase,DB2

 Object-relational DBMS – hybrid databases that can store data in tables but can also store objects in tables

 e.g PostgreSQL, Oracle-X

Types of DBMS

Types of DBMS

 Object DBMS– store objects as objects

 designed to handle complex nested objects for graphical and multimedia applications

e.g Jusmine, Ontos, ObjectStore

 Object Data Management Group (ODMG) standard

 Not all object databases conform to the standard

 Object databases are closely linked to programming

languages

 Some may transparently "materialize" objects

 Operations are not stored with classes

Using OODBMS for OBJECTS

Advantages

 Seamless Transition – no overhead

 Object in RAM and Objects in OODBMS behaves same -

no separate mechanisms

 Can store any object as it is (e.g picture)

 Levels of abstractions - gates to chips

 Can store association straight

Then, why still RDBMS is used to store objects ?

Why RDBMS is still used for objects ?

 Many companies already committed to some RDBMS (huge investment)

 RDBMS is robust and in use for a long time

 ODBMS is yet to include some features

Using Relational DBMS for OBJECTS

 Most modern business application development projects use object technology and relational databases to store the data.

 There is an impedance mismatch between object and

relational technology.

 To store objects in a relational database, the objects have to be

"flattened" into tables

 Complex objects have to be taken apart and the parts stored in different tables

 When retrieved from the database, the object has to be reassembled from the parts in different tables

 O-R Mapping

 "Mapping" will be used to refer to how objects and their relationships

Mapping Entity Class

 Ánh xạ trực tiếp thành một quan hệ (bảng)

 Các thuộc tính đơn giản được ánh xạ thành các cột của bảng

 Các thuộc tính tạm thời dùng trong chương trình (thuộc tính suy dẫn) không cần lưu trữ, ngoại trừ để tăng hiệu quả xử lý.

 Ví dụ: thuộc averageMark của Student.

address : String Student (StuID, Name, DateOfBirth, Address, PhoneNo)

Khóa đại diện

Mapping Collection

EMPLOYEE (EmployeeID , Name, Address, …)

EMPLOYEEPHONE ( EmployeeID , PhoneNumber)

Employee

name : String address : String phoneList : List<String>

…

firstName lastName 1

Mapping Association 1-1

 Khởi tạo khóa chính của một quan hệ vào quan hệ còn lại.

 Được gọi là khóa ngoại (Foreign Key)

…

TAIXE (MaTX, TenTX, SoDT, …)

XE (SoDKXe, HieuXe, …, MaTX TAIXE (MaTX, TenTX, SoDT, …, SoDKXe constraint unique)

Mapping Association 1-1 dùng Join Table

…

TAIXE (MaTX, TenTX, SoDT, …) XE (SoDKXe, HieuXe, …,)

TAIXE_XE(MaTX constraint unique, SoDKXe constraint unique)

name location

…

STAFF (StaffID, Name, Sex…, DepID)

Mapping Association 1-n dùng Join table

Order

Customer

has

0 n 1

name address

…

orderedDate shipDate

…

CUSTOMER (CustomerID,

Name, Address, …) ORDER (OrderID, OrderedDate, ShipDate…)

Biểu diễn quan hệ n-n

 Mối quan hệ n-n được biểu diễn bằng một quan hệ mới có

khóa chính là tổ hợp các khóa chính của 2 quan hệ gốc.

…

startDate daysTimes

…

LECTURE (LectureID, Name, Email, …)

TEACH (LectureID, OfferingID )

Biểu diễn quan hệ n-n

STUDENT (studentID, Name, Address, …)

Mapping Aggregation

 Agregation là quan hệ Assocition đặc biệt:

 Quan hệ whole-part giữa 2 đối tượng

 Có sự phụ thuộc tồn tại của các đối tượng của một lớp thực thể vào các đối tượng của lớp thực thể khác

 Ánh xạ giống như quan hệ Assocition

…

startDate daysTimes

…

description price

… 0 n 1

 Quan hệ Composition

 Thực thể yếu phụ thuộc tồn tại vào thực thể cha.

 Khóa chính của quan hệ biểu diễn thực thể cha được dùng làm một bộ phận khóa chính của quan hệ biểu diễn thực thể yếu.

Mapping Composition

Record relationship by storing key of one side in the table on the many side

Loan

loanNumber customerNumber amountBorrowed

Payment

date amount 0 n

… 0 1

EMPLOYEE (EmployeeID, Name, Sex,…, PartnerID unique)

EmployeeID Name Sex … PartnerID

Quan hệ đệ quy 1-n

CUSTOMER (CustomerID, Name, …, IntroducerID)

CustomerID Name … IntroducerID

introduced

person

Biểu diễn quan hệ đệ quy n-n

PART

contain

0 n

description madeIn

… 0 n

quantity

Quan hệ Generalization - Specialization

Có 3 chiến lược cài đặt quan hệ tổng quát hóa – Đặc biệt hóa:

1. Chỉ cài đặt một bảng cho lớp cha bao gồm tất cả các thuộc

tính của lớp con.

2. Cài đặt các bảng cho cả lớp cha và các lớp con và chia sẻ

chung một khóa chính.

3. Chỉ cài đặt các bảng cho các lớp con, lập lại các thuộc tính

của lớp cha trong từng bảng.

Quan hệ Generalization - Specialization

tenSV gioitinh diachi

Quan hệ Tổng quát hóa – Đặc biệt hóa

name address hiredDate

SALARY

billingRate

CONSULTANT

 Giải pháp 1:

EMPLOYEE (EmployeeID, Name, Address, HiredDate, EmployeeType,

HourLyRate, AnnalSalary, StockOption, ContractNumber, BillingRate)

 Giải pháp 2:

EMPLOYEE (EmployeeID, Name, Address, HiredDate)

HOURLYEMPLOYEE (EmployeeID, HourlyRate)

SALARYEMPLOYEE (EmployeeID , AnnalSalary, StockOption)

CONSULTANT (EmployeeID, ContractNumber, BillingRate)

Các quan hệ đặc biệt khác

 Đối xử như quan hệ 1:N

 PLAYER (playerID, name, …, teamID)

 TEAM (teamID, name, coachName, …)

…

name coachName

…

Các quan hệ đặc biệt khác

 Đối xử như quan hệ N:N

 LECTURE (LectureID, Name, Email…)

 OFFERING (OfferingID, StartDate, DayTimes …)

 TEACH (LectureID, OfferingID)

 Đối xử như quan hệ 1:N

 LECTURE (LectureID, Name, Emailm, …)

…

startDate daysTimes

…

Object DBMS

 ODBMS have the advantage that objects can be stored directly

 Object Data Management Group (ODMG) standard

 Not all object databases conform to the standard

 Object databases are closely linked to programming

languages with ways of navigating through the database

Designing Data Management Classes

Alternatives (two in bold are covered here):

 add save and retrieve operations to classes

 make save and retrieve class-scope methods

 allow all persistent objects to inherit from a PersistentObject superclass

 use collection classes to manage persistence

 use broker classes to manage persistence

 use a parameterized class (generic) to handle persistence for different classes

Using a Framework

 O-R Mapping: Hibernate

 J2EE Application Servers

 Enterprise JavaBeans (EJBs) can be used – Entity Beans for business objects

 Container-Managed Persistence (CMP) is a framework for J2EE containers to handle the persistence of instances of entity beans

 Use J2EE Patterns (Alur et al., 2001)