UML與數(shù)據(jù)庫設計

UML與數(shù)據(jù)庫設計UML模型與數(shù)據(jù)庫設計之間的關(guān)系UML中的類映射為數(shù)據(jù)庫表的策略UML中的類關(guān)系的映射策略在理想情況下，組織對象數(shù)據(jù)庫的最好方式是直接存儲對象及其屬性、行為和關(guān)聯(lián)。這種數(shù)據(jù)庫稱為面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫。面向?qū)ο笮蛿?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)〔ODBMS〕在理論是可用的，但還存在相對有限的有效性等問題，而傳統(tǒng)型的數(shù)據(jù)庫其理論已經(jīng)相當成熟，其性能非?？煽坎⑶乙呀?jīng)被廣泛應用。1、UML模型與數(shù)據(jù)庫設計之間的關(guān)系數(shù)據(jù)庫目前面臨的問題數(shù)據(jù)處理中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應用具有簡單數(shù)據(jù)類型相對較少的數(shù)據(jù)類型,第一范式成立近年來復雜數(shù)據(jù)類型越來越重要例如:地址可處理為單個字符串,或者為每個子局部用一單獨的屬性,或者復合屬性(不屬于第一范式)例如:允許直接存儲多值屬性而不是創(chuàng)立單獨的第一范式關(guān)系存儲通常更方便1、UML模型與數(shù)據(jù)庫設計之間的關(guān)系應用CAD,CASE多媒體與圖像數(shù)據(jù)庫文檔/超文本數(shù)據(jù)庫1、UML模型與數(shù)據(jù)庫設計之間的關(guān)系1、UML模型與數(shù)據(jù)庫設計之間的關(guān)系隨著面向?qū)ο蠹夹g(shù)的開展，E-R模型有諸多的局限性；傳統(tǒng)的E-R模型結(jié)構(gòu)簡單，一般只針對數(shù)據(jù)進行建模。隨著數(shù)據(jù)庫規(guī)模的擴大，簡單的E-R模型結(jié)構(gòu)無法清晰地分析和描述問題，導致系統(tǒng)開發(fā)難度系數(shù)增大。把UML與關(guān)系數(shù)據(jù)庫設計相結(jié)合，將數(shù)據(jù)庫設計統(tǒng)一于面向?qū)ο蟮能浖治鲈O計過程中，以提高系統(tǒng)開發(fā)的效率。UML不僅可以完成E-R圖可以做的所有建模工作，而且可以描述其不能表示的關(guān)系。E-R圖表示法存在的問題1、UML模型與數(shù)據(jù)庫設計之間的關(guān)系E-R圖只描述實體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，而UML對象之間的關(guān)系不僅僅是關(guān)聯(lián)關(guān)系，還有泛化、組合和聚合等更為復雜的描述。由于E-R模型結(jié)構(gòu)與關(guān)系型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是同構(gòu)的，所以上述統(tǒng)一建模過程的關(guān)鍵在于將更為復雜的UML數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如何轉(zhuǎn)化為關(guān)系型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。UML在對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行邏輯建模時，一般采用類模式來實現(xiàn)。

類模式是UML建模技術(shù)的核心，數(shù)據(jù)庫的邏輯視圖由UML類圖衍生。基于UML中的類圖生成數(shù)據(jù)庫1、UML模型與數(shù)據(jù)庫設計之間的關(guān)系現(xiàn)在的開發(fā)環(huán)境大多是面向?qū)ο蟮模鎯C制往往是基于功能分解的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，同時在DBMS(DatabaseManagementSystem)支持的數(shù)據(jù)庫模型中，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是最普遍的，目前較為流行的對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型也是關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型的一個擴展。ORACLE8iDB2-52、UML中的類映射為數(shù)據(jù)庫表的策略類圖是面向?qū)ο笙到y(tǒng)的建模中最常見的圖之一。類圖顯示了一組類、接口、協(xié)作以及它們之間的關(guān)系，主要用于對系統(tǒng)靜態(tài)設計視圖建模。其中，類是面向?qū)ο笙到y(tǒng)組織結(jié)構(gòu)的核心，表示被建模的應用領域中的離散概念，是具有相同結(jié)構(gòu)、行為和關(guān)系的一組對象的描述符號。2、UML中的類映射為數(shù)據(jù)庫表的策略2.1對象標識映射為主鍵設計數(shù)據(jù)庫模型，合理選擇主鍵是一個關(guān)鍵的問題。一般定義主鍵可以有兩種方法：(1)為每個類增加一個對象標識符(OID)屬性，將其映射為數(shù)據(jù)庫中相應類表的主鍵。2、UML中的類映射為數(shù)據(jù)庫表的策略其中<<pk>>(primarykey)表示主鍵。對象標志符作為單獨屬性，所占空間較小而且大小相同，簡化了主鍵選擇方案，使得數(shù)據(jù)庫更新時不會產(chǎn)生完整性問題，同時方便了數(shù)據(jù)庫操作。EmployeeOIDNameSalaryPhone2、UML中的類映射為數(shù)據(jù)庫表的策略(2)根據(jù)客觀事實，將某個屬性或?qū)傩缘慕M合作為主鍵。該主鍵具有實際意義，容易進行維護；缺點在于涉及到外鍵，一旦其他類發(fā)生變化，更改比較困難。2、UML中的類映射為數(shù)據(jù)庫表的策略2.2屬性類型映射為域類的屬性描述了其所有對象共有的特性。屬性的類型可以是根本數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)、實數(shù)、布爾型等，也可以是用戶自定義類型。屬性類型對應于數(shù)據(jù)庫中的域，域的使用可使數(shù)據(jù)庫設計更具一致性，優(yōu)化了數(shù)據(jù)庫應用的移植性。一般來說，實現(xiàn)簡單域比較方便，只須定義相應的數(shù)據(jù)類型和空間大小2、UML中的類映射為數(shù)據(jù)庫表的策略2.3類映射為表通常，一個類映射為一張類表，類的屬性映射為表的各列，類的對象那么映射為表中的各個記錄。值得注意的是存在以下兩種特殊情況：(1)類的屬性中某些屬性只是暫時性使用，不需要在數(shù)據(jù)庫中永久保存，那么該類屬性無須映射。(2)類的屬性如果是多值，那么該屬性映射為多個列。另外，由于附加對象標志符OID或附加關(guān)聯(lián)關(guān)系等原因，需要在表中增加一些新的列。3、UML中類關(guān)系的映射策略類圖由一系列類、接口和它們之間的關(guān)系(依賴、泛化、關(guān)聯(lián)和實現(xiàn)等)所組成。在將UML模型向關(guān)系數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換時，不僅需要轉(zhuǎn)換模型中的類，還需要轉(zhuǎn)換類與類之間的關(guān)系，例如，關(guān)聯(lián)關(guān)系、泛化關(guān)系等。聚合關(guān)系和組合關(guān)系是特殊的關(guān)聯(lián)。在設計數(shù)據(jù)庫之前，對UML類圖進行簡化，去除一些冗余的關(guān)系。3、UML中類關(guān)系的映射策略3.1關(guān)聯(lián)關(guān)系映射UML中的關(guān)聯(lián)關(guān)系描述了系統(tǒng)中對象或?qū)嵗g的離散連接，是一種結(jié)構(gòu)關(guān)系，規(guī)定了一種事物的對象可以與另一事物的對象相關(guān)聯(lián)。當類參與關(guān)聯(lián)時，類在關(guān)聯(lián)關(guān)系中扮演一個特定的角色。3、UML中類關(guān)系的映射策略(1)一對一關(guān)聯(lián)：表示A的一個對象與B的一個對象關(guān)聯(lián)。在這種情況下，可在兩個類中任意選擇一方，在其所對應的類表中添加一個外鍵<<fk>>(foreignkey)，指向另一方所對應類表中的主鍵，從而實現(xiàn)兩張類表之間的連接，將關(guān)聯(lián)關(guān)系成功映射到數(shù)據(jù)庫中。需要注意的是，不要在兩個表中均放置對方的主鍵，這樣會造成冗余。AB113、UML中類關(guān)系的映射策略(2)零或一對一關(guān)聯(lián)：AB0..1*這說明B的一個對象可與0個或1個A對象發(fā)生關(guān)聯(lián)，一般在A類(即對象個數(shù)為零或一的那一方)所對應的表中添加一個外鍵，指向另一方B類所對應的類表中的主鍵，建立兩表之間的連接。3、UML中類關(guān)系的映射策略projectOID（mainKey）Project_NameStartdatecontactpersonOID(foreignKey)contactpersonOID（mainKey）PhoneFaxemail3、UML中類關(guān)系的映射策略(3)一對多關(guān)聯(lián)：表示A的一個對象與B的多個對象關(guān)聯(lián)，這種關(guān)聯(lián)關(guān)系可以通過在B類(即具有多個對象的類)所對應的類表中增加一個外鍵，指向另一方A類的主鍵，從而建立兩個表之間的關(guān)聯(lián)。AB1*3、UML中類關(guān)系的映射策略projectOID（mainKey）Project_NameStartdateTaskOID（mainKey）Task_nameStartdateenddateprojectOID(foeignKey)3、UML中類關(guān)系的映射策略(4)多對多關(guān)聯(lián)：AB**實現(xiàn)多對多關(guān)聯(lián)，通常需要建立一個關(guān)聯(lián)表，映射關(guān)聯(lián)對象，從而將多對多關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)化為兩個一對多關(guān)聯(lián)。實現(xiàn)時，在新建的關(guān)聯(lián)表中設置一個對象標志符OID，同時增加兩個外鍵，分別指向初始關(guān)聯(lián)的兩個類對應表的主鍵。3、UML中類關(guān)系的映射策略studentOID（mainKey）student_NameenroldatecourseOID（mainKey）Course_nameTextbookStu&CouOID（mainKey）studentOID(foreignKey)courseOID(foreignKey)3、UML中類關(guān)系的映射策略3.2泛化關(guān)系映射泛化關(guān)系是一種存在于一般元素和特殊元素之間的分類關(guān)系，它只使用在類型上，而不是實例上。在類中，一般元素被稱為超類或父類，而特殊元素被稱為子類。從實現(xiàn)的角度來看，UML的泛化表達了分類與繼承原那么，與面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言中的繼承性概念相關(guān)。一個子類繼承超類的全部屬性和方法，一個子類本身又可以有自己的子類，從而構(gòu)成復雜的一般／特殊結(jié)構(gòu)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型中沒有直接的方法實現(xiàn)泛化，可以通過3種方法實現(xiàn)其映射。3、UML中類關(guān)系的映射策略(1)類層次映射為單個表通過這種方法，將泛化關(guān)系中所有類都映射在單個表中，所有類的屬性都保存在該表中；同時在表中增加一個對象標志符OID，以及一個對象類型，用以標識角色類型Person_OID（mainKey）objectTYPENamestu_idsalary3、UML中類關(guān)系的映射策略(2)每個子類映射為單張表將超類屬性分別復制到各個子類中，這樣每個子類既包含自身屬性，又包含超類屬性，同時在各個子類中增設各自的對象標志符OID，從而實現(xiàn)映射。在這個過程中，超類不需要參與映射。Stu_OID（mainKey）NameTeacher_OID（mainKey）namesalary3、UML中類關(guān)系的映射策略(3)每個類映射為單張表為每個類都建一張表，但每張表中的對象標志符OID都設為超類的類表中的OID。在子類的類表中，OID既是主鍵又是外鍵，各自屬性不變。person_OID（mainKey）NamePerson_OID（main&ForeignKey）salaryPerson_OID（main&ForeignKey）stu_id3、UML中類關(guān)系的映射策略3.3聚集關(guān)系映射聚集是一種特別類型的關(guān)聯(lián)，用于描述“總體到局部”的關(guān)系。在根本的聚集關(guān)系中，局部類的生命周期獨立于整體類的生命周期。屬于“hasa”關(guān)系較弱的情況。將這種關(guān)系映射到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，可分為兩種情況：一種是聚集關(guān)系較為緊密的情況下，可將其映射在一張表