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Informática UFPA BDOO 1 Bancos de Dados Orientados a Objetos Prof. Benedito Ferreira Contribuições: Prof a. Carla Alessandra Lima Reis Prof. Rodrigo Quites.

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1 Informática UFPA BDOO 1 Bancos de Dados Orientados a Objetos Prof. Benedito Ferreira Contribuições: Prof a. Carla Alessandra Lima Reis Prof. Rodrigo Quites Reis

2 Informática UFPA BDOO 2 INTRODUÇÃO 1

3 Informática UFPA BDOO 3 Evolução dos Sistemas de BD Sistemas de Arquivos Modelo Hierárquico Modelo Rede Modelo Relacional SGBD 3 a Ger. 1. Evolução dos Sistemas de BD

4 Informática UFPA BDOO 4 - Independência de dados - Suporte a múltiplas visões - Controle centralizado Principais vantagens do enfoque SGBD As aplicações da tecnologia de bancos de dados estão se expandindo continuamente, uma vez que dados ocupam papel central em qualquer sistema de informações

5 Informática UFPA BDOO 5 CICLO DE VIDA DE UM SISTEMA DE INFORMAÇÃO (em cascata)

6 Informática UFPA BDOO 6 FASES DO PROJETO DE BANCOS DE DADOS

7 Informática UFPA BDOO 7 Premissas Básicas - Todo aluno pertence a um (e somente um) curso; - Cada curso deve ter no mínimo 10 alunos; - Todo professor pertence a um (e somente um) departamento; - Cada departamento deve ter no mínimo 10 professores; - Cada departamento possui um chefe; - Todo curso possui um professor coordenador; - Um curso é constituído de várias disciplinas (não exclusivas); - Cada disciplina pode ser ofertada em várias turmas; - O aluno possui registro das disciplina já cursadas. Exemplo de Projeto de BD Relacional (Universidade)

8 Informática UFPA BDOO 8 1. Evolução dos Sistemas de BD

9 Informática UFPA BDOO 9 (Universidade) Mapeamento ER- Relacional Departamento(coddep, nome,..., cod-chefe) Professor(codprof, nome, endereco...., cod-depto) Curso(codcurso, nome,..., cod-coorden, cod-depto) Aluno(matrícula, nome,..., cod-curso) Disciplina(coddisc, nome, cred, ch) 1. Evolução dos Sistemas de BD

10 Informática UFPA BDOO 10 (Universidade) Mapeamento ER- Relacional Turma(numturma, cod-discipl, sala, horario, cod-professor) Grade-Curric(cod-curso, cod-disciplina) Histórico(mat-aluno, cod-disciplina, semestre, nota) Matrícula-aluno(mat-aluno, cod-discipl, numturma) 1. Evolução dos Sistemas de BD

11 Informática UFPA BDOO Exemplos de tabelas para o BD Universidade Aluno Professor Departamento Curso Disciplina JáCursou_ Disciplina 1. Evolução dos Sistemas de BD

12 Informática UFPA BDOO 12 Exemplos de Consultas SQL Qual o endereço do Prof. Lucas Almeida? SELECT ENDERECO FROM PROFESSOR WHERE NOME = LUCAS ALMEIDA 1. Evolução dos Sistemas de BD

13 Informática UFPA BDOO 13 Qual o nome do departamento onde trabalha o Prof. Joel Freitas? SELECT DEPARTAMENTO.NOME FROM PROFESSOR, DEPARTAMENTO WHERE COD-DEPTO = CODDEP AND PROFESSOR.NOME = Joel Freitas 1. Evolução dos Sistemas de BD SELECT NOME FROM DEPARTAMENTO WHERE CODDEP IN ( SELECT COD-DEPTO FROM PROFESSOR WHERE NOME = Joel Freitas )

14 Informática UFPA BDOO 14 SELECT P.NOME FROM PROFESSOR P, CURSO, ALUNO A WHERE COD-CURSO = CODCURSO AND COD-COORDEN = CODPROF AND A.NOME = Jonas Lobo 1. Evolução dos Sistemas de BD Qual o nome do coordenador do curso em que estuda Jonas Lobo ?

15 Informática UFPA BDOO 15 SELECT C.NOME FROM PROFESSOR C P, DEPARTAMENTO WHERE P.COD-DEPTO = CODDEP AND COD-CHEFE = C.CODPROF AND P.NOME = JÚLIO SERRÃO 1. Evolução dos Sistemas de BD Qual o nome do chefe do departamento em que trabalha Júlio Serrão ?

16 Informática UFPA BDOO 16 Sistemas e modelos de BD tradicionais apresentam limitações no projeto e implementação dos chamados BD não convencionais. BDOO - Motivação básica

17 Informática UFPA BDOO 17 Manifestos de SGBDOO n 1 o Manifesto: –The Object-Oriented Database System Manifesto [Atkinson et al.1989] –Motivação: l Falta de modelo de dados comum l Falta de fundamentos formais l Grande atividade experimental –Proposta: l Características obrigatórias l Opcionais l Em aberto SGBDOO + SGBDOO + SGBD Sistema OO Sistema OO 1. Evolução dos Sistemas de BD

18 Informática UFPA BDOO 18 Manifestos de SGBDOO n 1 o Manifesto: –Obrigatórias: l Objetos Complexos l Identidade de Objetos l Encapsulamento l Tipos e Classes l Hierarquia de classes e tipos l Ligação dinâmica e reescrita l Completeza computacional l Extensibilidade l Persistência l Gerência de armazenamento l Concorrência l Recuperação l Facilidade de consulta –Opcionais: l Herança múltipla l Checagem de tipos l Transações (longas ou aninhadas) l Versões 1. Evolução dos Sistemas de BD

19 Informática UFPA BDOO 19 n 2 o Manifesto: –Third Generation Data Base System Manifesto [Committee for Advanced DBMS Function, 1990] –Princípios: l Suporte a estruturas de objetos mais ricas e regras l Não regredir os avanços do modelo relacional (acesso não procedural e indep. de dados) l Sistemas Abertos 1. Evolução dos Sistemas de BD Manifestos de SGBDOO

20 Informática UFPA BDOO 20 n 2 o Manifesto: –13 proposições: l Sistema de tipos rico l Herança simples e múltipla l Funções e encapsulamento em ling. de alto nível l Identificadores únicos somente se não houver chave primária l Regras forçadas pelo SGBD l Acesso ao BD através de ling. não procedural (alto nível) 1. Evolução dos Sistemas de BD l Especificação de coleções l Visões atualizáveis l Acessibilidade a partir de múltiplas linguagens l Persistência suportada por extensões ao compilador l SQL = linguagem universal l Consultas e respostas devem ser o menor elemento de comunicação cliente/servidor Manifestos de SGBDOO

21 Informática UFPA BDOO 21 (mais comuns no ambiente tipicamente comercial) Processamento de arquivos grandes, de estrutura simples e repetitiva. Aplicações convencionais Em geral, são facilmente desenvolvidas com o auxílio de SGBDs convencionais (1a. E 2a. gerações)

22 Informática UFPA BDOO 22 Aplicações convencionais n Características: –Uniformidade: grande número de itens de dados estruturados –Orientação a registros –Itens de dados pequenos –Campos atômicos (1 a forma normal) –Transações curtas –Esquemas conceituais estáticos

23 Informática UFPA BDOO 23 Novas aplicações, cujos requisitos, em geral, excedem a capacidade dos SGBDs convencionais. Aplicações não-convencionais Requisitos e características: - estrutura mais complexa para os objetos; - transações longas; - armazenamento de imagens e grandes ítens textuais; - novas operações (não padronizadas).

24 Informática UFPA BDOO 24 - Eng. de software: ferramentas CASE; - CAD/CAM e CIM - telecomunicações - sistemas cartográficos - BD multimídia - BD textuais / automação de escritórios - Aplicações médicas e científicas - Sistemas Especialistas: dados + regras Exemplos...

25 Informática UFPA BDOO 25 Tendência moderna: um modelo deve representar a estrutura dos objetos modelados, seu comportamento, e também um conjunto de restrições de integridade. Modelos de dados

26 Informática UFPA BDOO 26 - Deve ser feita através de conceitos o mais próximo possível da aplicação; Modelagem: representação - Naturalidade: modelo deve espelhar a realidade da aplicação e não o contrário.

27 Informática UFPA BDOO 27 Anos 60: modelos hierárquico e de redes (1a. geração) Evolução dos modelos: Anos 70: modelo relacional (2a. geração) - base formal, - homogeneidade, - simplicidade na representação da realidade - álgebra relacional

28 Informática UFPA BDOO 28 As limitações do modelo relacional em termos do poder de expressão semântica despertaram o interesse por modelos semânticos. - Modelo E-R (Chen, 1976); - Modelo Hierárquico Semântico; - Modelo de Dados Semântico; - Modelo rm/t. Modelagem Semântica

29 Informática UFPA BDOO 29 Os desafios das novas aplicações tem levado as pesquisas na área de BD a aproximar essa tecnologia cada vez mais a conceitos de outras áreas Ex: linguagens de programação (particularmente orientação a objetos) e inteligência artificial (sistemas de bases de conhecimento). Tendências das soluções

30 Informática UFPA BDOO 30 1.Gerência de dados 2.Gerência de objetos 3.Gerência de conhecimento As novas aplicações possuem 3 dimensões:

31 Informática UFPA BDOO 31 BDOO BDOO foram propostos visando atender as necessidades das aplicações não- convencionais. Característica chave: permite ao projetista especificar estrutura e comportamento de objetos complexos.

32 Informática UFPA BDOO 32 Protótipos experimentais - ORION (MCC) - OPENOODB(Texas Instruments) - IRIS (HP) - ODE (AT&T Bell) - ENCORE/ObServer (Brown University)

33 Informática UFPA BDOO 33 Sistemas disponíveis comercialmente - GEMSTONE/OPAL - ONTOS - Objectivity - Versant - ObjectStore - ARDENT - POET

34 Informática UFPA BDOO 34 Importante meta dos BDOO: Manter uma correspondência direta entre o mundo real e os objetos do BD, de tal modo que os objetos não percam sua integridade e identidade e possam facilmente ser identificados e submeti- dos a operações.

35 Informática UFPA BDOO 35 Origem de OO O termo Orientado a objetos (OO) teve sua origem em linguagens de programação hoje... - Engenharia de Software - Bases de conhecimento - Inteligência artificial - etc.

36 Informática UFPA BDOO 36 Classe: agrupa a estrutura de dados interna de um objeto Na linguagem SIMULA... Tipos abstratos de dados: escondem a estrutura de dados interna e especificam as operações externas que podem ser aplicadas a um objeto. ENCAPSULAMENTO Objeto estado(valor) + comportamento(operações)

37 Informática UFPA BDOO 37 Classes de objetos: Implementação do mecanismo de abstração de classificação Outras implementações desse mecanismo: - entidade (E-R) - relação (Relacional) - arquivo (sistemas tradicionais)

38 Informática UFPA BDOO 38 Exemplo informal: Classes: ALUNO CURSO DEPARTAMENTO Objetos George CBCC Estatística Ana Pedagogia Didática...

39 Informática UFPA BDOO 39 Objetos X Variáveis Objetos podem possuir uma estrutura arbitrariamente complexa: aplicação ortogonal de construtores (array, tupla, conjunto, etc.) Objetos podem possuir operações para si especificadas (definidas pelo projetista/programador). Objetos: estado + comportamento

40 Informática UFPA BDOO 40 Encapsulamento Operações embutidas nos objetos são definidas em duas partes: - Assinatura ou interface: nome + argumentos (parâmetros) - Método ou corpo: implementação da operação Operações são invocadas através do envio de uma mensagem ao objeto.

41 Informática UFPA BDOO 41 Encapsulamento Encapsulamento possibilita independência de dados e operações: Modificações na estrutura interna de um objeto e na implementação de operações sem repercussões nas aplicações que interagem com aquele objeto.

42 Informática UFPA BDOO 42 Alguns modelos OO exigem que todas as operações que um usuário possa aplicar a um objeto devem ser pré-definidas: encapsulamento absoluto Encapsulamento Rigidez muito grande que, em muitos casos, é relaxada: - Especificação de seleções pelo usuário; - Consultas ad hoc.

43 Informática UFPA BDOO 43 BDOO X tradicionais Nos BDOO as informações sobre um objeto (incluindo operações) tendem a estar reunidas. Nos BD tradicionais essas informações costumam ficar pulverizadas em várias tabelas e registros.

44 Informática UFPA BDOO 44 LPOOs puras: explicitamente projetadas para serem orientadas a objetos Ex: Smaltalk LPOOs híbridas: incorporação dos conceitos de OO em uma linguagem já existente. Ex: C++ LPOO

45 Informática UFPA BDOO 45 LPOO Objetos são transientes: existem somente durante a execução de um programa. BDOO Objetos são persistentes: são armazenados permanentemente. LPOO X BDOO

46 Informática UFPA BDOO 46 IDENTIFICADORES ÚNICOS OID versus chave primária: Se os valores da CP mudam, teremos uma nova tupla. No mod. relacional, um mesmo objeto pode ter diferentes nomes para a CP, em diferentes relações. BDOO devem prover um identificador único (OID) para cada objeto.

47 Informática UFPA BDOO 47 Padrão para linguagens e modelos À medida que SGBDOO tornam-se disponíveis, surge a necessidade de um padrão ODMG: Object Database Management Group

48 Informática UFPA BDOO 48 ODMG (Object Database Management Group) –Consórcio formado por fabricantes de SGBDOO –Padrão de interface para SGBDOO –Versões: ODMG 1.0 (93), ODMG 1.2 (95), ODMG 2.0 (97), ODMG 3.0 (2000) –Componentes: l Modelo de Objetos l ODL - Object Definition Language l OQL - Object Query Language (baseado em SQL-92) l Ligações (bindings) com LPOO: C++, Smalltalk, Java (mais recente) 1. Evolução dos Sistemas de BD

49 Informática UFPA BDOO 49 Hierarquias de classes/tipos Nos modelos OO, podemos construir novas classes (ou tipos) a partir de outras previamente definidas. Herança: As subclasses herdam tanto estrutura como operações da(s) classe(s) base.

50 Informática UFPA BDOO 50 Hierarquias de classes/tipos Benefícios: - Torna-se mais fácil desenvolver os tipos/classes incrementalmente. - Reutilização dos esquemas.


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