關(guān)系對象數(shù)據(jù)庫

1、Silberschatz, Korth and Sudarshan9.1Database System Conceptsn嵌套關(guān)系n復(fù)雜類型與面向?qū)ο髇復(fù)雜類型的查詢n創(chuàng)建復(fù)雜類型值及對象n面向?qū)ο笈c對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫的比較Silberschatz, Korth and Sudarshan9.2Database System Conceptsn通過引入面向?qū)ο蠹疤幚韽?fù)雜數(shù)據(jù)類型的構(gòu)造來擴(kuò)展關(guān)系數(shù)據(jù)模型.n允許元組屬性具有復(fù)雜類型, 包括非原子值(如嵌套關(guān)系).n保持關(guān)系基礎(chǔ), 尤其是對數(shù)據(jù)的描述性存取, 同時擴(kuò)展建模能力.n與現(xiàn)有關(guān)系語言向上兼容.Silberschatz, Korth and S

2、udarshan9.3Database System Conceptsn動機(jī):允許非原子域 (原子 不可分割)非原子域例: 整數(shù)集合, 元組集合對含有復(fù)雜數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以更直觀地建模n直觀定義:在原先只允許出現(xiàn)原子值(標(biāo)量)的地方可以出現(xiàn)關(guān)系 關(guān)系內(nèi)的關(guān)系保持關(guān)系模型的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)違反第一范式Silberschatz, Korth and Sudarshan9.4Database System Conceptsn例如: 圖書館信息系統(tǒng)n每本書具有書名, 作者集合,出版商,關(guān)鍵詞集合n非1NF 關(guān)系 booksSilberschatz, Korth and Sudarshan9.5Database S

3、ystem Conceptsn1NF version of booksflat-booksSilberschatz, Korth and Sudarshan9.6Database System Conceptsn假設(shè)flat-books 上有下列多值依賴:title authortitle keywordtitle pub-name, pub-branchn分解到4NF:(title, author)(title, keyword)(title, pub-name, pub-branch)Silberschatz, Korth and Sudarshan9.7Database System C

4、onceptsSilberschatz, Korth and Sudarshan9.8Database System Conceptsn4NF 設(shè)計使用戶查詢時需要連接.n通過連接4NF關(guān)系而定義的1NF視圖 flat-books:使用戶不必執(zhí)行連接,但丟失了元組與文檔的一一對應(yīng).具有大量冗余n嵌套關(guān)系表示法更自然.Silberschatz, Korth and Sudarshan9.9Database System Conceptsn對SQL的擴(kuò)展支持復(fù)雜類型, 包括:集合與大對象類型嵌套關(guān)系是集合類型的例子結(jié)構(gòu)類型類似符合屬性的嵌套記錄結(jié)構(gòu)繼承面向?qū)ο蟀瑢ο髽?biāo)識符和引用n我們主要基于SQ

5、L:1999標(biāo)準(zhǔn)介紹當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并沒有完全實現(xiàn)但某些特性在主要商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中都存在請參閱你的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的手冊看看他支持什么我們也介紹一些SQL:1999中沒有的特性這會明顯指出Silberschatz, Korth and Sudarshan9.10Database System ConceptsnSet 類型(SQL:1999不支持)create table books (.keyword-set setof(varchar(20)nSet 是集合類型的一種. 其他集合類型包括Array (SQL:1999支持)E.g. author-array varchar(20) array10

6、可按通常方式存取數(shù)組元素: E.g. author-array1Multiset (SQL:1999不支持)無序集合, 其中一元素可出現(xiàn)多次嵌套關(guān)系是元組集合SQL:1999 支持元組數(shù)組Silberschatz, Korth and Sudarshan9.11Database System Conceptsn大對象類型clob: 字符大對象 book-review clob(10KB)blob: 二進(jìn)制大對象 image blob(10MB) movie blob (2GB)nJDBC/ODBC 提供特別方法來以小片斷形式存取大對象類似于存取操作系統(tǒng)文件應(yīng)用獲取大對象的定位符, 然后再用宿主

7、語言操作大對象Silberschatz, Korth and Sudarshan9.12Database System ConceptsnSQL中可聲明并使用結(jié)構(gòu)類型 create type Publisher as (name varchar(20), branch varchar(20) create type Book as (title varchar(20), author-array varchar(20) array 10, pub-date date, publisher Publisher, keyword-set setof(varchar(20)注: SQL:1999不支

8、持setof用array 存儲作者使我們可以記錄作者順序n結(jié)構(gòu)類型可用來創(chuàng)建表 create table books of Book類似于前面的嵌套關(guān)系books, 但對作者用的是array而非 setSilberschatz, Korth and Sudarshan9.13Database System Conceptsn結(jié)構(gòu)類型可直接表示E-R圖中的復(fù)合屬性.nSQL:1999中還可用無名行類型來定義復(fù)合屬性E.g. 可以省略Publisher 類型的聲明, 而在類型Book 中用下列聲明 publisher row (name varchar(20), branch varchar(20

9、)n類似地, 集合類型可直接表示E-R圖中的多值屬性.Silberschatz, Korth and Sudarshan9.14Database System Conceptsn可以直接創(chuàng)建表, 而不需創(chuàng)建一個中間類型例如, 表books 可如下定義: create table books (title varchar(20), author-array varchar(20) array10, pub-date date, publisher Publisher keyword-list setof(varchar(20)n方法可以作為結(jié)構(gòu)類型定義的一部分: create type Empl

10、oyee as ( name varchar(20), salary integer) method giveraise (percent integer)n單獨(dú)定義方法體 create method giveraise (percent integer) for Employee begin set self.salary = self.salary + (self.salary * percent) / 100; endSilberschatz, Korth and Sudarshan9.15Database System Conceptsn結(jié)構(gòu)類型的值用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建E.g. Publis

11、her(McGraw-Hill, New York) 注: 值不是對象nSQL:1999 的構(gòu)造函數(shù)E.g. create function Publisher (n varchar(20), b varchar(20)returns Publisherbeginset name=n;set branch=b;end每個結(jié)構(gòu)類型都有一個缺省的無參數(shù)構(gòu)造函數(shù), 其他構(gòu)造函數(shù)可根據(jù)需要定義nrow 類型的值可通過在括號中列出值來構(gòu)造E.g. 給定row類型 row (name varchar(20), branch varchar(20)(McGraw-Hill,New York) 是上面類型的值

12、Silberschatz, Korth and Sudarshan9.16Database System Conceptsn構(gòu)造Array值 array Silberschatz,Korth,SudarshannSet 值 (SQL:1999不支持)set( v1, v2, , vn)n創(chuàng)建books 關(guān)系的元組 ( Compilers, arraySmith,Jones, Publisher(McGraw-Hill,New York), set(parsing,analysis)n將上面這個元組插入到關(guān)系books 中 insert into booksvalues (Compilers,

13、arraySmith,Jones, Publisher(McGraw Hill,New York ), set(parsing,analysis)Silberschatz, Korth and Sudarshan9.17Database System Conceptsn假設(shè)有下列類型定義:create type Person (name varchar(20), address varchar(20)n利用繼承定義student和 teacher類型 create type Student under Person (degree varchar(20), department varchar

14、(20) create type Teacher under Person (salary integer, department varchar(20)n子類型在類型聲明中可以用overriding method代替代替method來重定義方法Silberschatz, Korth and Sudarshan9.18Database System ConceptsnSQL:1999 不支持多重繼承n如果類型系統(tǒng)支持多值繼承, 可以如下定義助教類型:create type Teaching Assistant under Student, Teachern為避免兩個department 之間的

15、名字沖突可以重命名 create type Teaching Assistant under Student with (department as student-dept), Teacher with (department as teacher-dept)Silberschatz, Korth and Sudarshan9.19Database System Conceptsn表繼承通過允許一個實體同時存在于多個表中, 使得對象可具有多個類型.nE.g. people 表: create table people of Personn可定義people 的子表students 和 tea

16、cherscreate table students of Student under peoplecreate table teachers of Teacher under peoplen子表(students 與teachers)中的每個元組隱含地存在于其超表(people)中n多重繼承對于表也是可能的. create table teaching-assistants of Teaching Assistant under students, teachersSQL:1999不支持多重繼承Silberschatz, Korth and Sudarshan9.20Database Sys

17、tem Conceptsn表繼承對角色的建模很有用n允許一個值有多種類型, 而不必具有最具體類型(與類型繼承不同).例如, 對象可以同時存在于子表students 和teachers 中, 而不必存在于某個定義在students 和 teachers之下的子表student-teachers 中對象可以獲得/失去角色: 對應(yīng)于從子表中插入/刪除對象n注意注意: SQL:1999要求值具有最特殊類型因此上述討論不適用于SQL:1999Silberschatz, Korth and Sudarshan9.21Database System Conceptsn對子表與超表的一致性要求超表(e.g.

18、people)中的每條元組最多只能對應(yīng)于每個子表(e.g. students and teachers)中的一條元組SQL:1999中的附加約束:相互對應(yīng)的所有元組 (即, 對繼承來的屬性有相同值) 必須是從一條元組(插入到一個表中)派生的. 即, 每個實體必須具有最具體類型在people 中不能有一條元組對應(yīng)于students 和 teachers中的各一條元組Silberschatz, Korth and Sudarshan9.22Database System Conceptsn可選擇的存儲方式1.在子表中只存儲局部屬性和超表的主鍵繼承來的屬性通過與超表連接而得到2.每個表都保存所有繼承

19、來的屬性和局部定義的屬性超表隱含地包含其子表中的所有元組 (的繼承屬性)可快速存取元組的所有屬性: 不需連接如果實體必須具有最具體類型, 創(chuàng)建元組時只保存在一個表中H 否則可能有冗余Silberschatz, Korth and Sudarshan9.23Database System Conceptsn面向?qū)ο笳Z言提供創(chuàng)建和引用對象的能力. n在SQL:1999中引用是針對元組的, 并且引用必須有作用域, 即, 只能指向特定表中的元組Silberschatz, Korth and Sudarshan9.24Database System Conceptsn例如定義類型Department 具

20、有字段 name 和head (對Person 類型的引用并以表people 作為作用域) create type Department( name varchar(20), head ref(Person) scope people)n可如下創(chuàng)建表departments create table departments of Departmentn可從類型聲明中省略scope people, 而是在 create table語句中增加:create table departments of Department (head with options scope people)Silbersc

21、hatz, Korth and Sudarshan9.25Database System Conceptsn在Oracle中, 為創(chuàng)建帶有引用值的元組, 可以先創(chuàng)建具有空引用的元組, 然后再利用作用于一元組變量的函數(shù)ref(p)單獨(dú)對引用賦值n例如創(chuàng)建name為CS, head為John的系, 可用insert into departments values (CS, null)update departments set head = (select ref(p) from people as p where name=John) where name = CSSilberschatz, K

22、orth and Sudarshan9.26Database System ConceptsnSQL:1999 不支持ref() 函數(shù), 而是要求用一特殊的屬性來保存對象標(biāo)識符n自引用屬性的聲明: 在create table語句中增加ref is子句: create table people of Person ref is oid system generated這里 oid 是屬姓名, 而非關(guān)鍵字. n為取得對元組的引用, 在前面的查詢中可用select p.oid 取代 select ref(p)Silberschatz, Korth and Sudarshan9.27Database

23、System ConceptsnSQL:1999 允許由用戶生成對象標(biāo)識對象標(biāo)識符的類型必須作為被引用表的類型定義的一部分來指定, 且表定義必須指出該引用是用戶生成的E.g. create type Person (name varchar(20) address varchar(20) ref using varchar(20) create table people of Person ref is oid user generatedn當(dāng)創(chuàng)建元組時, 必須提供唯一的值給對象標(biāo)識符(假設(shè)是第一個屬性): insert into people values (01284567, John,

24、23 Coyote Run)Silberschatz, Korth and Sudarshan9.28Database System Conceptsn然后向departments 插入元組時即可使用該標(biāo)識的值不必用單獨(dú)的查詢來獲得標(biāo)識: E.g. insert into departments values(CS, 02184567)n甚至可以用現(xiàn)有的主鍵值作為標(biāo)識: 用ref from 子句并聲明引用是derived create type Person (name varchar(20) primary key, address varchar(20) ref from(name)cre

25、ate table people of Person ref is oid derivedn向departments 插入元組時, 可用insert into departments values(CS,John)Silberschatz, Korth and Sudarshan9.29Database System Conceptsn求所有系的系主任的姓名和地址:select head name, head addressfrom departmentsn形如 “headname” 的表達(dá)式稱為路徑表達(dá)式路徑表達(dá)式n路徑表達(dá)式避免了顯式的連接若head不是引用, 則需要連接departmen

26、ts 和people使查詢的表達(dá)對用戶更容易Silberschatz, Korth and Sudarshan9.30Database System Conceptsn求每本書的書名和出版商名. select title, from books 注意“點(diǎn)表示法”在訪問復(fù)合屬性(結(jié)構(gòu)類型) publisher 的字段時的用法Silberschatz, Korth and Sudarshan9.31Database System Conceptsn利用關(guān)鍵字unnest可將集合值屬性視為關(guān)系, 關(guān)系 books 具有數(shù)組值屬性author-array 和集合值屬性key

27、word-setn求所有具有關(guān)鍵詞“database”的書 select titlefrom bookswhere database in (unnest(keyword-set)注: 上述語法在SQL:1999中是合法的, 但SQL:1999 唯一支持的匯集類型是array n對每本書及其每個作者查詢 “title, author-name” select B.title, A from books as B, unnest (B.author-array) as ASilberschatz, Korth and Sudarshan9.32Database System Conceptsn利

28、用下標(biāo)可訪問數(shù)組的個別元素E.g. 如果知道某本書有三個作者, 可以寫出:select author-array1, author-array2, author-array3from bookswhere title = Database System ConceptsSilberschatz, Korth and Sudarshan9.33Database System Conceptsn將嵌套關(guān)系轉(zhuǎn)換成具有較少(或沒有)關(guān)系值屬性的形式, 稱為unnesting.nE.g. select title, A as author, as pub_name, pub

29、lisher.branch as pub_branch, K as keyword from books as B, unnest(B.author-array) as A, unnest (B.keyword-list) as KSilberschatz, Korth and Sudarshan9.34Database System ConceptsnNesting 與 unnesting正相反, 創(chuàng)建匯集值屬性n注: SQL:1999不支持nestingnNesting可以用與合計一樣的方式進(jìn)行, 只是用函數(shù)set() 代替合計函數(shù)來創(chuàng)建集合n對關(guān)系flat-books 的屬性keywor

30、d 進(jìn)行nesting :select title, author, Publisher(pub_name, pub_branch) as publisher, set(keyword) as keyword-listfrom flat-booksgroupby title, author, publishern同時對authors 和keywords進(jìn)行nesting : select title, set(author) as author-list, Publisher(pub_name, pub_branch) as publisher, set(keyword) as keyword

31、-listfrom flat-booksgroupby title, publisherSilberschatz, Korth and Sudarshan9.35Database System Conceptsn創(chuàng)建嵌套關(guān)系的另一種方法: 在select 子句中使用子查詢select title, ( select author from flat-books as M where M.title=O.title) as author-set, Publisher(pub-name, pub-branch) as publisher, (select keyword from flat-boo

32、ks as N where N.title = O.title) as keyword-setfrom flat-books as On在嵌套查詢中可用 order by 子句得到有序匯集從而與前面方法不同, 可以創(chuàng)建數(shù)組Silberschatz, Korth and Sudarshan9.36Database System ConceptsnSQL:1999支持函數(shù)與過程函數(shù)/過程可用 SQL本身編寫, 或用外部程序設(shè)計語言函數(shù)對專門的數(shù)據(jù)類型如圖像和地理對象尤其有用例如用函數(shù)檢查多邊形的重疊, 或者比較圖像的相似度有些數(shù)據(jù)庫支持表值函數(shù)表值函數(shù), 即返回關(guān)系作為結(jié)果nSQL:1999還支持

33、豐富的命令構(gòu)造, 包括循環(huán), if-then-else, 賦值n許多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對SQL做了不同于SQL:1999的專有的過程式擴(kuò)展Silberschatz, Korth and Sudarshan9.37Database System Conceptsn定義一個函數(shù), 對給定書名, 返回該書的作者數(shù)目(針對4NF關(guān)系模式books4 和authors). create function author-count(name varchar(20) returns integer begin declare a-count integer; select count(author) into a-

34、count from authors where authors.title=name return a=count; endn求所有由多個作者寫的書的書名.select namefrom books4where author-count(title) 1Silberschatz, Korth and Sudarshan9.38Database System Conceptsn方法可視為與結(jié)構(gòu)類型相關(guān)聯(lián)的函數(shù)它們具有隱含的第一個參數(shù)self, 設(shè)置成在其上方法被調(diào)用的結(jié)構(gòu)類型的值方法的代碼可以利用self 變量引用結(jié)構(gòu)類型值的屬性E.g. self.aSilberschatz, Korth a

35、nd Sudarshan9.39Database System Conceptsn函數(shù)author-count 也可寫成過程:create procedure author-count-proc (in title varchar(20), out a-count integer) begin select count(author) into a-count from authors where authors.title = title endn過程可利用call語句從SQL過程或嵌入式SQL調(diào)用.E.g. 從SQL 過程declare a-count integer;call autho

36、r-count-proc(Database systems Concepts, a-count);nSQL:1999 允許多個同名的函數(shù)/過程 (稱為名字重載重載), 只要參數(shù)數(shù)目不同, 或者參數(shù)類型不同Silberschatz, Korth and Sudarshan9.40Database System ConceptsnSQL:1999 允許使用用其他語言(如C或 C+)寫的函數(shù)及過程n聲明外部語言過程及函數(shù)create procedure author-count-proc(in title varchar(20), out count integer)language Cextern

37、al name /usr/avi/bin/author-count-proccreate function author-count(title varchar(20)returns integerlanguage Cexternal name /usr/avi/bin/author-countSilberschatz, Korth and Sudarshan9.41Database System Conceptsn外部語言函數(shù)/過程的好處: 對許多操作更高效, 表達(dá)能力更強(qiáng)n缺點(diǎn)實現(xiàn)函數(shù)的代碼可能需要加載到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中并在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的地址空間中執(zhí)行存在無意中破壞數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的風(fēng)險安全性風(fēng)險,

38、允許用戶存取未授權(quán)數(shù)據(jù)存在替代方法, 可以提供好的安全性但性能較差當(dāng)效率比安全性更重要時才直接在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的空間執(zhí)行Silberschatz, Korth and Sudarshan9.42Database System Conceptsn為處理安全性問題使用sandbox 技術(shù) 即, 使用一種類似Java的安全的語言, 它不能用來存取/損壞數(shù)據(jù)庫代碼的其他部分或者, 在一個單獨(dú)的進(jìn)程中運(yùn)行外部語言函數(shù)/過程, 不存取數(shù)據(jù)庫進(jìn)程的內(nèi)存通過進(jìn)程間通信交換參數(shù)和結(jié)果n兩者都有性能開銷n許多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持上述兩種方法, 以及在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)地址空間中直接執(zhí)行Silberschatz, Korth and

39、 Sudarshan9.43Database System ConceptsnSQL:1999 支持豐富的過程構(gòu)造n復(fù)合語句形如begin end, 在begin和end之間可能包含多條SQL語句.復(fù)合語句中可聲明局部變量nWhile與 repeat 語句declare n integer default 0;while n 10 do set n = n+1end whilerepeat set n = n 1until n = 0end repeatSilberschatz, Korth and Sudarshan9.44Database System ConceptsnFor循環(huán)允許在所

40、有查詢結(jié)果上迭代例如: 求Perryridge分行的所有余額總和 declare n integer default 0; for r as select balance from account where branch-name = Perryridge do set n = n + r.balance end forSilberschatz, Korth and Sudarshan9.45Database System Conceptsn條件語句 (if-then-else)E.g. 對三類賬戶的每一類求余額總和 (即balance =1000 and = 5000)if r.balance 1000 then set l = l + r.balanceelseif r.balance 5000 then set m = m + r.balanceelse set h = h + r.balanceend if nSQL:1999還支持 case 語句(與 C 的case語句類似)n例外條件的發(fā)出, 并聲明例外處理程序declare out_of_s