객체 데이터베이스 설계 객체 데이터베이스 설계

객체 데이터베이스 설계

객체 데이터베이스 설계

  새로운 데이데이터베이스 응용 새로운 데이데이터베이스 응용



전통적인 데이터베이스 응용들의 특성 전통적인 데이터베이스 응용들의 특성

 통일성 (uniformity)- 같은 데이터 아이템에 같은 크기

 레코드 중심 (record-oriented)- 고정 길이의 레코드

 원자 필드 (atomic field)- 레코드는 원자 값으로 구성

 단기 트랜잭션 (short transaction)- 짧은 실행 시간

 정적 스키마 (static schema)- 변경이 없거나 단순

  새로운 데이터베이스 응용 새로운 데이터베이스 응용 (2) (2)



새로운 응용들 새로운 응용들

 컴퓨터 이용 설계 (CAD, Computer-Aided Design)

 CAD 데이터베이스 , design components, versions

 컴퓨터 이용 소프트웨어 공학

(CASE, Computer-Aided Software Engineering)

 CASE 데이터베이스 , source code, definitions and uses

 멀티미디어 (Multimedia) 데이터베이스

 image, spatial data, audio/video data, geographical data

 사무 정보 시스템 (OIS, Office Information System)

 schedule, documents, document contents

 하이퍼텍스트 (hypertext) 데이터베이스 시스템

 world wide web, link-based document retrieval and query

  객체 지향 개념의 배경 객체 지향 개념의 배경



기존 관계 데이터 모델은 새로운 응용 영역에 부적합 기존 관계 데이터 모델은 새로운 응용 영역에 부적합



새로운 데이터 모델과 질의어 새로운 데이터 모델과 질의어 , , 트랜잭션 모델 트랜잭션 모델 (transaction (transaction model)

model) 을 요구 을 요구



객체 지향 프로그래밍 언어의 개념에 기반한 객체 지향 데 객체 지향 프로그래밍 언어의 개념에 기반한 객체 지향 데 이터 모델 등장

이터 모델 등장

 C++, Java, Smalltalk

  객체 데이터 모델 객체 데이터 모델



객체 지향 개념 객체 지향 개념 (object-oriented concepts) (object-oriented concepts)

 객체 및 객체 식별자 (object and object identifier)

 애트리뷰트와 메소드 (attributes and method)

 클래스 , 클래스 계층 (class and class hierarchy)

 상속 (inheritance)

 복합 객체 (complex object)



객체 데이터 모델 객체 데이터 모델 (ODM: object data model) (ODM: object data model)

 객체 지향 개념을 지원하는 데이터 모델

  객체 데이터 모델 객체 데이터 모델 (2) (2)



객체 데이터베이스 객체 데이터베이스 (object database) (object database)

 객체 데이터 모델에 따라 객체의 상태 (state) 와 행태 (behavior), 관계 (relationship) 가 정의되는 객체의 집합



객체 데이터베이스 관리 시스템 객체 데이터베이스 관리 시스템 (ODBMS, object DBMS) (ODBMS, object DBMS)

 객체 데이터 모델을 직접 지원하는 DBMS



객체 데이터베이스 시스템 객체 데이터베이스 시스템 (ODBS, object DBS) (ODBS, object DBS)

 객체 데이터베이스를 정의하고 처리할 수 있는 데이터베이스 시스템

▶ ▶ 객체와 객체 식별자 객체와 객체 식별자



객체 객체 (Object) (Object)

 유일한 식별 , 내포된 성질을 가지고 다른 객체들과 상호작 용 할 수 있는 실세계 개체 (entity) 의 추상적 표현

 개체는 구성요소와 관계성으로 정의

 객체 = entity( 데이터 ) + 연산자

 유일한 식별성 (identity)



객체 식별자 객체 식별자 (OID: Object IDentifier) (OID: Object IDentifier)

 객체의 유일성 표현

 관계 모델의 기본 키와 달리 변경할 수 없음 (user-defined value vs. system-defined value)

 객체 탐색의 수단

다른 객체의 OID 를 이용해 객체간 참조 관계를 표현

▶ ▶ 애트리뷰트와 메소드 애트리뷰트와 메소드



애트리뷰트 애트리뷰트

 인스턴스 변수 (instance variable) : 객체의 상태를 표현

 한 객 체 의 애 트 리 뷰 트 집 합 을 객 체 구 조 (object structure)

 유일한 이름과 도메인으로서의 데이터 타입을 가짐

Student 객체의 애트리뷰트

S_number Name

Date_of_birth Dept

Grade Address

Courses-taken Advisor

123-45-6789 홍길동

10/21/62

컴퓨터정보공학 3.1

관악구 신림동 56-1 PL; DB; DS; OS;

이 일 로

Student

▶ ▶ 애트리뷰트와 메소드 애트리뷰트와 메소드 (2) (2)



객체 상태 객체 상태 (Object State) (Object State)

 어느 한 시점에서 객체의 애트리뷰트들의 값  시간에 따라 변화



메소드 메소드 (method) (method)

 객체 상태를 처리하기 위해 수행되는 연산

 객체 행태 (object behavior)

 한 객체에 명세된 메소드 집합

 캡슐화 (encapsulation)

 객체의 내부 즉 애트리뷰트의 데이터 표현과

메소드 구현이 다른 객체에게 은닉된 상태

데이터

메소드 1

메소드

3

메소드

2

▶ ▶ 클래스 클래스 ( Class)(1) ( Class)(1)

 동일한 속성동일한 속성 (attributes(

attributes

포함하고 있는 객체 (object)(object) 들의 집합들의 집합

 똑같은 특성을 갖는 객체똑같은 특성을 갖는 객체 (( 인스턴스인스턴스 )) 의 모형의 모형 (template)(template)

 클래스 정의클래스 정의

 속성 (attributes) 과 행위 (methods) 의 명세

 클래스의 한 인스턴스 (instance) 가 객체 (object)

 클래스와 객체는 instance-of 관계

 한 클래스의 모든 인스턴스들을 그 클래스의 익스텐트한 클래스의 모든 인스턴스들을 그 클래스의 익스텐트 (extent)(extent) 라라 함 함

 클래스는 객체 데이터베이스의 클래스는 객체 데이터베이스의 질의의 대상질의의 대상

  클래스의 예 클래스의 예

인스턴스 변수 ( 애트리뷰트 ) 차재병

박정숙 채진영

S_number Name

Date_ of_birth Dept

Grade Address

Course_taken Advisor

Sgrade() Mail()

Student 클래스 Student 인스턴스 ( 객

체 ) 채진영

메소드

▶ ▶ 클래스 클래스 ( Class)(2) ( Class)(2)



메타 클래스 메타 클래스 (meta-class) (meta-class)

 특수 논리적 클래스 (logical class)

 클래스 자체를 객체로 취급할 필요가 있을 때 메타클래스의 인스턴스로 간주

 객체 생성 시 메시지 전달을 받는 객체 역할

 객체만 메시지를 전달 받을 수 있음

 클래스 애트리뷰트 (class attribute)

 그 클래스의 모든 인스턴스들이 공용하는 요약 정보 등을 표현

 클래스 메소드 (class method)

▶ ▶ 클래스 계층 클래스 계층



클래스 계층 클래스 계층 (class hierarchy) (class hierarchy)

 클래스들의 세분화 (specialization) 에 따라 계층 형성

 서브클래스 (subclass) 와 슈퍼클래스 (superclass)

 구조

 트리 (tree)

 격자 (lattice) : 비사이클 방향 그래프 (DAG, Directed Acyclic Graph)



일반화 일반화 (generalization) (generalization) 관계 관계

 슈퍼클래스는 서브클래스의 일반화 개념

 서브클래스는 슈퍼클래스의 세분화 개념

 서브클래스와 슈퍼 클래스는 ISA 관계

  클래스 계층의 예 클래스 계층의 예

Vehicle

Car Truck

Domestic Car Import Car

tree structure

▶ ▶ 상속 상속 (Inheritance) (Inheritance)

 클래스 계층 구조에 따라 상위 클래스의 애트리뷰트와 메소드클래스 계층 구조에 따라 상위 클래스의 애트리뷰트와 메소드 를 상속받는 것

를 상속받는 것

 구조 상속 (structural inheritance)

 애트리뷰트 ( 인스턴스 변수 ) 상속

 행태 상속 (behavioral inheritance)

 메소드 상속

 코드 재사용 (code reuse) 을 지원

 단일 상속 (single inheritance) : tree

 다중 상속 (multiple inheritance) : lattice

 폴 리 모 피 즘폴 리 모 피 즘 (polymorphism)/(polymorphism)/ 오 버 로 딩오 버 로 딩 (overloading)

(overloading)

  다중 상속 다중 상속 (multiple inheritance) : (multiple inheritance) : DAG DAG

rrno name

addr

sno dept year

eno sal dept

major advisor

Person

Student Employee

PartTimeStudent

lattice

▶ ▶ 다중 상속 다중 상속 (multiple inheritance) (multiple inheritance)



이름 충돌과 상속 범위 이름 충돌과 상속 범위

 서브클래스 우선

 서브클래스에서 정의된 같은 이름의 메소드 , 애트리뷰트는 상속 하 지 않음

 슈퍼클래스들 사이의 우선 순위

 다중 상속에서 슈퍼클래스들 충돌에서 발생하는 문제점

 슈퍼클래스들 사이에 명세된 우선 순위에 따라 상속

▶ ▶ 복합 객체 복합 객체 (Complex Object) (Complex Object)

 애트리뷰트 값애트리뷰트 값 : : 도메인으로 명세된 클래스의 인스턴스도메인으로 명세된 클래스의 인스턴스

 애트리뷰트의 도메인애트리뷰트의 도메인

 시스템이 정의한 기본 클래스 (primitive class)

 정수 , 스트링 : 인스턴스 ( 객체 ) 의 oid 가 없음

 애트리뷰트 값 : 정수 값 또는 스트링 값

 사용자 정의 클래스 (user-defined class)

 애트리뷰트 값 : 저장되는 값은 해당 인스턴스의 OID

 복합 객체복합 객체

 애트리뷰트 값으로 다른 객체의 oid 를 사용 : 객체 참조

 애트리뷰트의 도메인으로 사용자 정의 클래스가 사용됨

 클래스의 중첩 구조를 형성

 중첩 관계 모델 (nested relational model)

 클래스 구성 계층 (class composition hierarchy) 형성

 part-of 관계

 클래스 간의 상속과는 관계가 없음

Vehicle

ID weight engine

manufacturer

  클래스 구성 계층의 예 클래스 구성 계층의 예

Car Truck

DomesticCar ForeignCar DomesticAutoCo ForeignAutoCo

슈퍼클래스 / 서브클래스 링크

VehicleEngine

size

cylinder

Company

name location president

Employee

rrno name age city

  ODMG ODMG 의 의 ODBMS ODBMS



ODMG(Object Data Management Group) ODMG(Object Data Management Group)

 ODBMS 의 기술 표준화를 위한 국제 산업체 컨소시엄 OMG(Object Management Group) 산하 소그룹

 1993/1997/2000 년에 ODMG 1.0/2.0/3.0 표준

 ODBMS 를 위한 ODMG 구조의 주요 구성 요소

 객체 모델 (OM: Object Model), 객체 정의어 (ODL), 객체 질의어 (OQL), 객체 지향 언어 바인딩 (C++, Java, Smalltalk) 등 포함



표준화 표준화 (standardization) (standardization)

 이식성 (portability) – capability to execute applications on different system with minimal modifications.

 상호 운영성 (interoperability) – ability of applications to access multiple distinct systems.

▶ ▶ ODMG ODMG 객체모델 객체모델

 객체 모델객체 모델 (Object Model)(Object Model)

 객체 질의어 (OQL) 와 객체 정의어 (ODL) 의 기반이 되는 데 이터 모델

 기본 개념 : 객체 (object) 와 리터럴 (literal)

 객체객체 (Object) (Object)

- 4 개의 특성을 명세

1. 객체 식별자 (OID) : unique

2. 이름 (name) : optional, but unique

3. 수명 (lifetime) : 영속적 (persistent) 또는 일시적 (transient)

 객체가 DB 에 저장되느냐 아니면 프로그램 실행 동안만 존재

4. 구조 (structure) : 객체 생성자 (constructor) 에 의해 생성

▶ ▶ ODMG ODMG 객체모델 객체모델 (2) (2)



객체 타입 객체 타입

 집단 객체 타입 (collection object type)

 Set, Bag, List, Array, Dictionary

 Dictionary 는 <key, value> 쌍의 집합

 원자 객체 타입 (atomic object type)

 사용자 정의 객체 타입을 의미

 ODL 의 키워드 class 를 사용하여 정의



리터럴 리터럴 (literal) (literal)

 식별자 (oid) 없이 값만 존재

 객체를 구성하는 요소로 사용

 개별 참조는 불가

▶ ▶ ODMG ODMG 객체모델 객체모델 (3) (3)

 리터럴리터럴

( (

literal)

 원자 리터럴 (atomic literal) 타입

 long, short, char, string

 구조화 리터럴 (structured literal) 타입

 system-defined structure: date, time, timestamp, interval

 user-defined structure: struct 키워드를 사용

 집단 리터럴 (collection literal) 타입

 Set, Bag, List, Array, Dictionary

 클래스 정의클래스 정의

 애트리뷰트 (attribute)

 관계 (relationship)

 어떤 객체에 대한 참조 (reference) 나 참조의 집합을 표현

 ODMG 에서는 이원 관계 (binary relationship) 만 허용

 역 관계 (inverse relationship) 명세 가능

▶ ▶ ODL ODL



ODL(Object Definition Language) ODL(Object Definition Language)

 ODMG 데이터베이스 스키마를 정의

 객체의 명세 (specification) 를 정의하는 언어

 서로 다른 ODBMS 간에 데이터베이스 스키마를 쉽게 이식 (portability)

 객체 타입은 interface 와 class 정의로 명세



인터페이스 인터페이스 (interface) (interface) 정의 정의

 객체 타입의 추상적 행태 , 즉 연산 시그니쳐 (signature) 를 명세

 다른 인터페이스나 클래스가 상속 가능

 자체 인스턴스의 생성은 불가

  인터페이스 정의의 예 인터페이스 정의의 예

interface Object { ···

boolean same-as(in object other-object);

//in 은 매개변수 애트리뷰트로 out, inout 도 있음 object copy();

void delete();

···

};

interface Time : Object { //Object interface 를 상속 ···

unsigned short hours();

unsigned short minutes();

unsigned short seconds();

unsigned short milliseconds();

···

boolean equal(in Time other-time);

boolean greater(in Time other-time);

▶ ▶ ODL (2) ODL (2)



Class Class 정의 정의

 애트리뷰트 , 관계 , 연산을 명세

 객체 인스턴스 생성 가능

 클래스에 속하는 인스턴스 집합 이름 앞에 extent 로 명세



Relationship Relationship

 다른 객체의 참조 명세

 일대일 (1:1), 일대다 (1:n), 다대다 (n:m) 관계로 구분



클래스 계층 클래스 계층 (superclass/subclass) (superclass/subclass) 관계 관계

 extends 로 superclass/subclass 를 명세

 상태 ( 애트리뷰트 , 관계 )(state inheritance) 상속 및 행 태 상속 (behavior inheritance) 이 가능

  클래스 정의 예 클래스 정의 예

 extent : extent : 한 클래스에 속하는 객체한 클래스에 속하는 객체 (( 인스턴스인스턴스 )) 들의 집합을 총칭들의 집합을 총칭

class Student

( extent Students key sno )

{ struct Department { string dname, string location };

attribute integer sno;

attribute string sname;

attribute Department dept;

relationship set <Course> take inverse Course:: enrol;

}

  클래스 정의 예 클래스 정의 예



Course Course 클래스의 정의 클래스의 정의 class Course

( extent Courses key cno )

{ attribute string cno;

attribute string cname;

attribute string professor;

attribute integer credit;

relationship set <Student> enrol inverse Student:: take;

float noOfStudents();

}



Course Course 클래스의 서브클래스로 클래스의 서브클래스로 SeminarCourse SeminarCourse 정의 정의 class SeminarCourse extends Course

( extent SeminarCourses )

{ attribute integer maxAttendees; }

▶ ▶ 익스텐트의 익스텐트의 set/subset relationship set/subset relationship

 슈퍼클래스와 서브클래스 익스텐트 간의 관계는 set/subset 관 계가 유지

class Course

( extent Courses key cno )

{ attribute string cno;

……….

}

class SeminarCourse extends Course ( extent SeminarCourses )

{ attribute integer maxAttendees; }

 익스텐트 SeminarCourses 에 속하는 객체 집합은 반드시 익스 텐트 Courses 에 속하는 객체 집합의 부분집합이 됨 .

▶ ▶ OQL(Object Query Language) OQL(Object Query Language)



ODMG ODMG 객체 모델을 지원하는 객체 질의어 객체 모델을 지원하는 객체 질의어



SQL SQL 을 기반으로 객체 개념을 확장 을 기반으로 객체 개념을 확장



예제 예제

SELECT

SELECT S.sno

FROM FROM Students S

WHERE WHERE S.sname = ‘ 홍길동’

* From 절의 Students 는 Student 클래스의 extent 로 객체 집단을 표시

* 질의의 대상은 클래스의 객체 집단인 extent 임

* extent 의 객체는 반복 변수 (iterator variable) 로 반복적으로 접근

객체 집단 반복 변 수

▶ ▶ OQL (2) OQL (2)

 예제예제

수강생 수가 20 명 미만인 과목을 수강하는 학생의이름

(student_name), 소속학과명 (department), 과목명 (course_na me) 을 검색하라 .

SELECT student_name: S.sname, SELECT

department: S.dept.dname, course_name: C.cname

FROM FROM Students S, S.take C

WHERE WHERE C.noOfStudents() < 20

• S.take C 는 현재 바인딩된 S 가 수강 (take) 하는 Course(C) 를 바인딩

참조 연산 : SQL 의 JOIN 과 비 슷

결과 필드 이름

▶ ▶ OQL (3) OQL (3)



예제 예제

SELECT

avgNum: AVG( SELECT

AVG( SELECT

FROM

FROM

partition

FROM

GROUP BY

* partition 은 GROUP BY 결과로 만들어진 그룹들을 나타냄

* p 는 반복 변수

▶ ▶ OQL (4) OQL (4)



예제 예제

SELECT

SELECT low, high,

avgNum:

AVG( SELECT P.C.noOfStudents() AVG( SELECT FROM FROM partition partition P )

FROM FROM

GROUP BY GROUP BY

low: C.credit < 3, high: C.credit >= 3

* 2 개의 투플을 결과로 생성

* GROUP BY 는 low, high 두 그룹을 생성하고 partition 이 이들을 표현

*SELECT 절의 low 와 high 는 불리언 변수가 되어

noOfStudent() 가 실행하는 그룹에 따라 True 나 False 를 출

▶ ▶ OQL (5) OQL (5)



예제 예제

( SELECT C.cname

SELECT

FROM

ORDER BY

DESC

* ORDER BY * ORDER BY 절로 내림차 순으로 정렬된 원소는 절로 내림차 순으로 정렬된 원소는

인덱스 인덱스 0, 1, 2, .. 0, 1, 2, .. 등으로 접근 등으로 접근

* * 인덱스 인덱스 0 0 에서 에서 4 4 까지 상위 까지 상위 5 5 개의 과목 이름만 검색 개의 과목 이름만 검색