Поколения СУБД

В конце 1960-х и в начале 1970-х годов существовали два основных подхода к созданию СУБД. Первый был основан на иерархической модели данных. Второй подход был основан на сетевой модели данных, исходя из которой предпринимались попытки создания стандарта базы данных и устранения таких недостатков иерархической модели, как невозможность эффективного представления составных связей. Вместе оба этих подхода образуют первое поколение СУБД.

Однако указанные модели обладают следующими фундаментальными недостатками;

- для ответа даже на простые запросы, при выполнении которых необходим доступ к записям, основанный на перемещении с одной записи на другую, приходилось создавать очень сложные программы;

- независимость от данных поддерживается в минимальной степени;

- для них не существует общепринятого теоретического фундамента.

В 1970 году Кодд опубликовал основополагающую статью о реляционной модели данных. Эта статья появилась в нужное время и помогла впоследствии устранить недостатки прежних подходов, в частности обеспечить независимость от данных. Позднее было создано много экспериментальных реляционных СУБД, а первые коммерческие продукты появились в конце 1970-х и в начале 1980-х годов. В настоящее время существует около 100 различных реляционных СУБД. Реляционные СУБД принято называть СУБД второго поколения.

Однако, реляционным СУБД также свойственны определенные недостатки, в частности ограниченные возможности моделирования. В течение многих лет для исследования методов решения этой проблемы прилагались значительные усилия. В 1976 году Чен представил модель типа " сущность-связь", которая в настоящее время является широко принятой технологией проектирования баз данных.

В 1979 году сам Кодд попытался устранить некоторые недостатки своей первоначальной работы в предложенной им расширенной реляционной модели. Попытки создания модели данных для наиболее полного представления «реального мира» получили общее название семантического моделирования данных.

В ответ на все возрастающую сложность приложений баз данных появились две новые модели: объектно-ориентированная модель данных (Object-Oriented Data Model — OODM) и объектно-реляционная модель данных (Object-Relational Data Model — ORDM), которая прежде называлась расширенной реляционной моделью данных (Extended Relational Data Model — ERDM). Обе эти модели представляют СУБД третьего поколения.

Между сторонниками объектно-ориентированных и реляционных СУБД в настоящее время идут горячие споры, которые напоминают дискуссии о сетевой и реляционной моделях в 1970-е годы. Обе стороны согласны, что реляционные СУБД в их современном состоянии не подходят для приложений определенных типов, но предлагают разные варианты наилучшего решения.

Сторонники объектно ориентированных СУБД заявляют, что реляционные СУБД удовлетворительно решают задачи стандартных деловых приложений, но не обладают способностью поддерживать более сложные приложения. Между тем сторонники реляционных систем заявляют, что реляционная технология является необходимой частью любой реальной СУБД, а для сложных приложений можно использовать расширения реляционной модели. В настоящее время еще не совсем ясно, какая из двух сторон одержит победу в этом споре, и какая система станет доминирующей, причем не исключено, что каждая из них может найти свою собственную нишу на рынке.

Конечно, если станут доминирующими объектно-ориентированные СУБД, то придется сломать сложившиеся представление о них как системах, предназначенных исключительно для сложных приложений, и показать, что они способны поддерживать стандартные деловые приложения с помощью таких же средств и таких же простых операций, как их реляционные аналоги. В частности, в них должен поддерживаться декларативный язык запросов, совместимый с языком SQL.

Резюме

Объектно-ориентированный подход является одним из современных подходов к созданию программного обеспечения. Базовым подходом объектно-ориентированной технологии является то, что все программное обеспечение должно (когда это возможно) создаваться на основе стандартных и повторно используемых компонентов.

Реляционная модель баз данных неспособна адекватно обслуживать такие сложные приложения, как системы автоматизированного проектирования, автоматизированной разработки программного обеспечения и геоинформационные системы.

Наиболее значительными недостатками реляционных баз данных являются:

- неадекватное представление сущностей реального мира;

- семантическая перегрузка;

- слабая поддержка ограничений целостности и корпоративных ограничений;

- однородная структура данных;

- ограниченный набор операций;

- сложности при обработке рекурсивных запросов;

- проблема рассогласования типов данных.

Основными понятиями объектно-ориентированного подхода являются абстракция, инкапсуляция и сокрытие информации.

Ключевой частью определения объекта является уникальность его идентификации. В объектно-ориентированной системе каждому объекту в момент его создания присваивается идентификатор объекта (Object Identifier — OID), который обладает следующими свойствами:

- генерируется системой;

- уникально обозначает этот объект;

- является неизменным в том смысле, что его нельзя изменить, пока объект продолжает существовать; после создания объекта его идентификатор OID не может быть использован повторно ни для какого другого объекта, даже после удаления данного объекта;

- не зависит от значений его атрибутов (два объекта могут иметь одинаковое состояние, но всегда обладают разными идентификаторами OID);

- скрыт от пользователя (в идеальном случае).

Вопросы для самопроверки

1. Приведите примеры предметных областей, в которых применение реляционных баз данных затруднительно.

2. Перечислите основные недостатки реляционных баз данных.

3. Что понимается под понятием «неадекватное представление сущностей реального мира»?

4. Что понимается под понятием «семантическая перегрузка реляционной модели»?

5. Что понимается под понятием «однородная структура данных в реляционной модели»?

6. В чем проявляется «сложность при обработке рекурсивных запросов» в реляционных СУБД.

7. Как в ОО СУБД реализуется идентификация объектов?

Глава 2. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ СУБД: КОНЦЕПЦИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В предыдущей главе кратко описаны недостатки реляционной модели данных, не позволяющие удовлетворить требования, предъявляемые новыми типами сложных специализированных приложений баз данных.

Кроме того, в них были рассмотрены концепции объектно-ориентированного подхода, применимые для решения некоторых классических задач разработки программного обеспечения.

Ниже перечислены основные преимущества объектно-ориентированного подхода к программированию.

3. Определение системы на основе объектов упрощает создание программных компонентов, которые очень достоверно эмулируют область их применения, облегчая, таким образом, понимание особенностей системы и ее проектирование.

4. Благодаря инкапсуляции и сокрытию информации использование объектов и сообщений способствует модульному проектированию, поскольку реализация одного объекта зависит не от внутренних особенностей других объектов, а только от их реакции на те или иные сообщения. Более того, условие модульности накладывается принудительно, поэтому позволяет создавать более надежное программное обеспечение.

5. Использование классов и механизма наследования способствует разработке повторно используемых и расширяемых компонентов при создании новых или модернизации существующих систем.

ООСУБД появились сначала в инженерно-конструкторских приложениях и лишь недавно получили признание у разработчиков финансовых и телекоммуникационных приложений. Хотя доля рынка ООСУБД все еще остается небольшой, они находят все новые области применения.