Bancos de Dados
Orientados a Objetos
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Informática
Prof. Benedito Ferreira
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Estrutura de
objetos e
construtores
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Identidade de objetos:
Um SGBDOO provê um identificador único
(IDO) para cada objeto independente
armazenado no BD.
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Propriedade essencial: ser imutável.
Propriedade desejável: um IDO não deve
ser reutilizado.
Então... IDOs não podem depender de
valores de atributos dos objetos.
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Objetos versus valores
A maioria dos SGBDOO permite a
representação de objetos e valores:
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- Objetos possuem identificador único
- Valores não possuem IDO. São
armazenados no interior de objetos e
não podem ser referenciados por outros
objetos.
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Construtores de tipos:
Definem operações básicas de
estruturação de dados, que podem ser
combinadas para formar estruturas
complexas.
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Construtores básicos: átomo, tupla,
conjunto.
Outros: lista, bolsa (bag), array.
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Ortogonalidade dos construtores
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Construtores ortogonais significa que
qualquer um deles pode ser aplicado a
qualquer objeto, seja ele atômico ou
resultante de aplicação anterior de
outro construtor.
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Ortogonalidade dos construtores
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Estrutura de objetos
Formalmente, um objeto pode ser representado por um trio (triple) (i,c,v), onde:
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i: IDO
c: construtor de tipo
v: estado (ou valor) do objeto
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Exemplo:
o1=(i1,atom, ‘Houston’)
o2=(i2,atom, ‘Bellaire’)
o3=(i3,atom, ‘Sugarland’)
o4=(i4,atom, 5)
o5=(i5,atom, ‘Research’)
o6=(i6,atom, ‘1988-05-22’)
o7=(i7,set, {i1,i2,i3})
o8=(i8,tuple, <DNAME:i5, DNUMBER:i4, MGR:i9,
LOCATIONS:i7, EMPLOYEES:i10, PROJECT:i11>)
o9=(i9,tuple,<MANAGER:i12, MGR_START_DATE:i6>)
o10=(i10,set,{i12,i13,i14})
o11=(i11,set{i15,i16,i17})
o12=(i12,tuple,<FNAME:i18,LNAME:i20,SSN:I21, . . . ,
SALARY:i26,SUPERVISOR:i27,DEPTO:i8>)
...
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Objetos como grafos...
Um objeto pode ser representado como um
grafo, construído pela aplicação recursiva de
construtores.
O grafo representando um objeto oi terá:
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- Um nó para oi (IDO + construtor)
- Um nó para cada valor atômico
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Objetos como grafos...
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 Se o objeto oi possui um valor atômico,
cria-se um arco dirigido do nó que
representa oi até o nó que representa seu
valor.
 Se o valor do objeto é estruturado, criase um arco dirigido do nó que representa
oi até o nó que representa o valor
estruturado.
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Igualdade versus
Identidade de objetos:
Dois objetos são ditos idênticos se os grafos
que representam seus estados são idênticos
em todos os aspectos, incluindo os IDO em
cada nível.
Ex: o1 = (i1,tuple, <a1:i4,a2:i6>)
o2 = (i2,tuple, <a1:i5,a2:i6>)
o3 = (i3,tuple, <a1:i4,a2:i6>)
o4 = (i4,atom,10)
o5 = (i5,atom,10)
o6 = (i6,atom,20)
 o1 e o2 são iguais (assim como o2 e o3)
 o1 e o3 são idênticos: igualdade profunda12
A construção de tipos
Construtores de tipos são empregados para
definir estruturas de dados para um
esquema de BD OO.
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Atributos que referem-se a outros objeto
são referências a outros objetos, servindo
para representar relacionamentos entre
tipos de objetos.
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Exemplo:
define type Empregado
tuple (
nome:
string;
snome:
string;
cpf:
string;
datanasc:
Data;
endereco:
string;
sexo:
char;
salario:
float;
supervisor: Empregado;
dept:
Departamento;
)
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Exemplo(cont.):
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define type Data
tuple (
ano:
mes:
dia:
integer;
integer;
integer;
)
define type Departamento
tuple (
nomed:
string;
numd:
integer;
gerente:
tuple ( ger: Empregado;
datainic: Data; );
localiz:
set(string);
empregados: set(Empregado);
projetos:
set(Projeto);
)
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Encapsulamento de operações
Em SBD tradicionais, a estrutura do BD é
visível aos usuários e programas externos.
Um conjunto de operações padrão é
aplicado a objetos de qualquer tipo.
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Ex (relacional): seleção, projeção,
inserção, etc.
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Encapsulamento de operações
Nos SBDOO...
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É possível definir o comportamento de um
tipo de objetos, através das operações que
podem ser aplicadas externamente aos
objetos daquele tipo.
 A estrutura interna do objeto
permanece escondida, e o acesso ao
mesmo se dá somente através das
operações definidas.
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Encapsulamento de operações
Operações mais comuns:
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-
criar um objeto
destruir um objeto
atualizar seu estado
recuperar dados do objeto
efetuar algum cálculo
 Em geral, a implementação de uma
operação pode ser especificada em uma
LPPG.
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Encapsulamento de operações
O usuário externo de um objeto estará
ciente apenas da interface do objeto:
nome e lista de parâmetros (assinatura) de
cada operação.
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 A estrutura de dados interna e as implementações das operações (métodos)
estarão ocultas.
 O usuário poderá invocar determinada operação através do envio das mensagens apropriadas.
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Relaxando o encapsulamento...
Para aplicações de BD, o encapsulamento
absoluto pode ser bastante limitante.
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Uma forma de relaxar esse princípio seria
dividir a estrutura de um objeto em duas
partes:
 Atributos visíveis
 Atributos escondidos
Em geral, aos atributos visíveis podese ter acesso direto para leitura, via
linguagens de consulta de alto nível.
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Alterações permanecem encapsuladas...
Em geral, operações que atualizam o estado de objetos devem ser encapsuladas.
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 Essa é uma forma de definir a semântica de atualizacão dos objetos (restrições de integridade são programadas nos
métodos)
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Especificando comportamento
dos objetos
define class Empregado:
type tuple ( nome:
snome:
cpf:
datanasc:
endereco:
sexo:
salario:
supervisor:
depto:
operations idade:
criar_emp:
excluir_emp
end Empregado;
string;
string;
string;
Data;
string;
char;
float;
Empregado;
Departamento;
integer;
Empregado;
boolean;
)
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Especificando comportamento
dos objetos
define type Departamento
type tuple( nomed:
string;
numd:
integer;
gerente:
tuple ( ger: Empregado;
datainic: Data; );
localiz:
set(string);
empregados: set(Empregado);
projetos:
set(Projeto);
);
operations num_empr integer;
criar_depto Departamento;
excluir_dept boolean;
associar_emp(e:Empregado): boolean;
remover_emp (e:Empregado): boolean;
end Departamento;
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Especificando persistência de
objetos
Nem todos os objetos são armazenados
permanentemente no BD
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Objetos transientes: existem durante a
execução de um programa.
Objetos persistentes: são armazenados no
BD.
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Especificando persistência de
objetos
Os dois mecanismos típicos para tornar um
objeto persistente são:
Nomeação (naming)
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Alcançabilidade (reachability)
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Nomeação
Atribuição de um nome ao objeto,
através do qual ele poderá ser
recuperado futuramente.
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 O nome deve ser único para um certo BD.
 Os objetos persistentes nomeados
funcionam como pontos de entrada para o
BD.
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Alcançabilidade
Este mecanismo torna persistentes todos
os objetos aos quais se possa chegar a
partir de outros objetos persistentes.
(persistência inferida)
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Ou seja...
Se a partir de um objeto persistente A,
por uma seqüência de referências, podese chegar ao objeto B, então B é
persistente.
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Exemplo...
define class ConjDepart:
type set (Departamento);
operations incluir_depto(d: Departamento) : boolean;
remover_depto(d: Departamento) : boolean;
criar_conj_depto: ConjDepart;
destruir_conj_depto: boolean;
end ConjDepartamentos;
...
Persistent name TodosDepart: ConjDepart;
...
d := criar_depto;
b := TodosDepart.incluir_depto(d);
 O objeto TodosDepart é denominado
extensão (extent) da classe Departamento. 28
Hierarquia de tipos e herança
Nos SBDOO, é possível a definição de novos
tipos a partir de outros tipos predefinidos.
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O conceito de subtipo é útil quando se
pretende criar um novo tipo que possui
similaridade com algum outro já existente.
O novo tipo herdará todas as funções
(atributos e operações) do primeiro, que
chamamos de supertipo.
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Hierarquia de tipos (exemplo 1)
PESSOA: Nome, Endereço, DataNasc, Idade, CPF
EMPREGADO subtype-of PESSOA: Salario, DataContrat
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ESTUDANTE subtype-of PESSOA: CG, Curso
 Em geral, um subtipo inclui todas as
funções definidas para seu supertipo, e
algumas funções adicionais, específicas (ou
locais) ao subtipo.
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Hierarquia de tipos (exemplo 2)
FIGURA_GEOM: Forma, Area, PontoReferencia
RETANGULO subtype-of FIGURA_GEOM: Larg, Alt
TRIANGULO subtype-of FIGURA_GEOM: Lado1, Lado2,
Angulo
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CIRCULO subtype-of FIGURA_GEOM: Raio
 A operação Area pode ser implementada
por diferentes métodos para cada subtipo.
 O atributo PontoReferencia pode ter
diferentes significados para cada subtipo.
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Estabelecendo uma restrição para um
subtipo...
FIGURA_GEOM: Forma, Area, PontoReferencia
RETANGULO subtype-of FIGURA_GEOM (Forma =
‘retângulo’): Larg, Alt
TRIANGULO subtype-of FIGURA_GEOM (Forma =
‘triângulo’): Lado1, Lado2, Angulo
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CIRCULO subtype-of FIGURA_GEOM (Forma =
‘círculo’): Raio
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Observações...
 A definição de tipos descreve objetos,
mas não os cria.
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 Um objeto pertencente a um subtipo
qualquer também pertencerá ao(s) seu(s)
supertipo(s)
o  t1  t2  ...
 Em uma aplicação de BDOO, um objeto,
tipicamente, pertencerá a uma ou mais
coleção de objetos persistentes (ou
extensão).
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Observações...
Considera-se que um SGBDOO possui um
sistema de tipos extensível:
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 Pode-se criar bibliotecas de novos tipos,
com sua estrutura e comportamento.
 Outras aplicações podem usar esses
tipos e modificá-los pela criação de
subtipos.
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Objetos Complexos
O interesse pela representação de objetos
complexos é a principal motivação para o
desenvolvimento de sistemas OO.
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Objetos complexos podem ser de dois tipos:
 Estruturados
 Não-estruturados
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Objetos Complexos
não-estruturados
São tipos de dados que requerem grande
quantidade de memória, como imagens ou
longos objetos textuais (documentos).
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Também conhecidos como BLOB’s (binary
large objects)
São não-estruturados no sentido de que o
SGBD não conhece sua estrutura (somente
a aplicação que deles faz uso pode
interpretar seu significado)
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Objetos Complexos estruturados
Possuem uma estrutura definida pela
repetida aplicação dos construtores de tipo
providos pelo SGBDOO.
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Diferentemente dos não-estruturados, sua
estrutura é definida e conhecida do SGBD.
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Exemplo...
define type Departamento
type tuple( nomed:
string;
numd:
integer;
gerente:
tuple ( ger: Empregado;
datainic: Data; );
localiz:
set(string);
empregados: set(Empregado);
projetos:
set(Projeto);
);
operations num_empr integer;
criar_depto Departamento;
excluir_dept boolean;
associar_emp(e:Empregado): boolean;
remover_emp (e:Empregado): boolean;
end Departamento;
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Referências Semânticas
Há dois tipos de referências semânticas entre
objetos complexos e seus componentes:
- pertencimento (ownership): sub-objetos são
considerados parte do objeto complexo.
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- referência: representa relacionamentos entre
objetos independentes.
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Polimorfismo
O mesmo nome de operação pode ser vinculado a
diferentes implementações, dependendo do objeto.
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Em hierarquias de tipos, pode-se definir um método
genérico para o supertipo, e versões otimizadas
para os subtipos.
Em sistemas não fortemente tipados,
poderemos ter amarração tardia (late binding)
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Herança múltipla
Ocorre quando um certo tipo é subtipo de
dois (ou mais) outros, herdando atributos e
métodos de todos os supertipos.
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Com a herança múltipla, temos, não só
uma hierarquia, mas uma grade (lattice) de
tipos: maior flexibilidade.
Ex: ENGENHEIRO_GERENTE pode ser subtipo
de ENGENHEIRO e de GERENTE.
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Problema típico
Ambiguidade: os vários supertipos podem
ter funções distintas com o mesmo nome.
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Supertipo comum: se os dois supertipos
têm, por sua vez, um supertipo comum, e
dele herdaram a função, então não há
ambiguidade.
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Resolução de conflitos
1- Na criação do subtipo, se houver
conflito, o usuário deverá explicitar sua
escolha.
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2- Adoção de uma solução padrão (default).
Ex: em caso de ambiguidade assumir a
função do primeiro supertipo listado.
3- Proibir herança múltipla se ocorrer
ambiguidade de nomes de funções (forçar
o usuário a ajustar os nomes)
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Versões
Muitas aplicações demandam a existência de
várias versões de um mesmo objeto.
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Ex: uma aplicação de eng. de software pode
requerer a manutenção de versões para:
- módulos de projeto;
- código fonte;
- informações de configuração;
- massa de teste, etc.
Enquanto novas versões não forem completamente validadas, as antigas são mantidas.
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Versões
Um SGBDOO dever ser capaz de
armazenar e gerenciar múltiplas versões
do mesmo objeto conceitual (alguns
mantêm um grafo de versões).
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Em geral, o SGBD oferece meios para
referência explícita para as várias versões.
Questões mais complexas (juntar e
conciliar várias versões, etc.) ficam
para os programas da aplicação.
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