面向对象的数据库技术.pdf

1、 面 向 对 象 程 序 设 计 语 言 结 课 论 文Guilin University of Technology, 作 者 简 介 ： 孟 媛 媛 （ 1990-） ， 硕 士 研 究 生 ， 主 要 研 究 方 向 为 模 糊 数 学 与 GIS 编 程 应 用 。 E-mail： 面 向 对 象 的 数 据 库 技 术孟媛媛1（1.桂林理工大学，广西桂林541004）摘 要 ：随着数据库技术的发展，数据库应用领域已从传统的商务数据处理扩展到许多新的应用领域。新的应用需求推动了数据库新技术的研究，其中最重要的研究方向之一就是面向对象技术与数据库技术相结合，研究新型的数据库管理系统面向对

2、象的数据库系统。利用类的设施来描述复杂对象，利用对象中封装的方法来模拟对象的复杂行为，利用继承性来实现对象结构和方法的重用。本文简要回顾了面向对象技术和数据库技术结合的发展历程和方向，探讨面向对象的GIS数据库应用，并展望面向对象技术和数据库技术结合发展前景。关 键 字 ：数据库技术；面向对象；GISObject oriented database technologyMENGYuan-yuan1(1.Guilin University of Technology , Guilin 541004,China)Abstract: With the development of database

3、technology, database application has been fromthe traditional business data processing expanded into many new application fields. Newapplication demand has promoted the study on new database technology, which is one of the mostimportant research direction of object-oriented technology and database t

4、echnology, thecombination of the new type of database management system, the object-oriented database system.Using the facilities of a class to describe the complex object, using the object encapsulationmethod to simulate the complex behavior of an object, use inheritance to achieve object structure

5、and the method of reuse. This paper briefly reviews the object-oriented technology and databasetechnology combining with the development and direction, and discusses the application of theobject-oriented GIS database. At last looking to object-oriented technology and databasetechnology combining wit

6、h development prospects.Keywords: database technology; object oriented; GIS0 引 言面 向 对 象 的 思 想 首 先 出 现 在 程 序 设 计方 法 中 。 这 一 思 想 指 导 下 产 生 的 面 向 对 象 技 术 是 一 种 按 照 人 们 对 现 实 世 界 习 惯 的 认 识论 思 维 方 式 来 研 究 和 模 拟 客 观 世 界 的 方 法学 。 面 向 对 象 方 法 学 所 引 入 的 对 象 、 方 法 、 面 向 对 象 程 序 设 计 语 言 结 课 论 文Guilin Universit

7、y of Technology消 息 、 类 、 实 例 、 继 承 性 、 封 装 性 等 一 系 列重 要 概 念 和 良 好 机 制 为 人 们 认 识 和 模 拟 客观 世 界 分 析 、 设 计 和 实 现 大 型 复 杂 系 统 奠 定了 良 好 的 科 学 技 术 基 础 。 其 中 ， 面 向 对 象 的数 据 库 系 已 成 为 当 今 数 据 库 领 域 研 究 和 发展 的 主 要 方 向 之 一 。数 据 库 技 术 与 面 向 对 象 技 术 相 结 合 已成 为 当 前 数 据 库 技 术 研 究 、 应 用 和 发 展 的 一个 重 要 方 向 。 将 面 向 对

8、 象 技 术 应 用 到 数 据 库系 统 中 。 使 数 据 库 管 理 系 统 能 够 支 持 面 向 对象 数 据 模 型 和 数 据 库 模 式 。 这 对 于 提 高 数 据库 系 统 拟 和 操 纵 客 观 世 界 的 能 力 ， 扩 大 数 据库 应 用 领 域 具 有 重 要 的 意 义 。纵 观 数 据 库 系 统 的 发 展 ， 面 向 对 象 (00)技 术 的 诞 生 为 数 据 库 的 发 展 带 来 了 希 望 。 尽管 目 前 面 向 对 象 数 据 库 技 术 的 实 际 发 展 与关 系 数 据 库 系 统 相 比 ， 它 的 理 论 研 究 和 形 式化 、

9、 标 准 化 等 方 面 还 不 完 备 和 成 熟 。 但 是 ，从 面 向 对 象 技 术 的 前 景 和 应 用 来 看 ， 面 向 对象 数 据 库 系 统 将 代 表 着 新 一 代 数 据 库 系 统的 发 展 方 向 。1 地 理 信 息 系 统 数 据 库1.1 GIS数 据 库 的 概 念数 据 库 ,是 在 计 算 机 存 储 设 备 上 合 理 存放 的 相 互 关 联 的 数 据 集 。 数 据 库 也 可 看 成 是与 某 方 面 有 关 的 所 有 文 件 的 集 合 。 一 般 来 讲数 据 库 的 数 据 集 合 存 放 有 下 面 几 个 要 求 1,2 :(

10、1)最 小 冗 余 度 原 则 :数 据 尽 可 能 不 重复 。 (2)应 用 程 序 对 数 据 资 源 的 共 享 原 则 :以最 优 的 方 式 服 务 于 一 个 或 多 个 应 用 程 序 。(3)数 据 独 立 性 原 则 :数 据 的 存 放 尽 可 能地 独 立 于 使 用 它 的 应 用 程 序 。(4)统 一 管 理 原 则 :能 够 用 一 个 软 件 统 一管 理 这 些 数 据 ,例 如 对 数 据 的 维 护 、 更 新 、 增删 和 检 索 等 一 系 列 操 作 。GIS数 据 库 则 是 对 某 区 域 内 关 于 一 定 地理 要 素 特 征 的 空 间

11、数 据 合 理 存 放 的 一 个 集合 ,主 要 涉 及 对 空 间 和 属 性 数 据 的 管 理 和 组织 3 。 GIS 数 据 库 与 一 般 的 数 据 库 相 比 ,具 有以 下 的 特 点 3,4 :(1)GIS 数 据 库 不 仅 有 与 一 般 数 据 库 性质 相 似 的 地 理 要 素 的 属 性 数 据 ,还 有 大 量 的空 间 数 据 ,即 描 述 地 理 要 素 空 间 分 布 位 置 的数 据 ,并 且 这 两 种 数 据 之 间 具 有 不 可 分 割 的联 系 。(2)GIS 是 一 个 复 杂 的 巨 系 统 ,要 用 数 据来 描 述 各 种 地 理

12、要 素 ,尤 其 是 地 理 的 空 间 位置 数 据 量 往 往 十 分 庞 大 。(3)一 个 GIS 数 据 库 的 服 务 范 围 相 当 广泛 。 如 科 学 研 究 、 环 境 保 护 、 土 地 利 用 和 规划 、 资 源 开 发 、 生 态 环 境 、 市 政 管 理 、 交 通运 输 、 税 收 、 商 业 、 公 安 等 许 多 领 域 。(4)GIS 数 据 库 是 一 个 共 享 或 分 享 式 的数 据 库 。 GIS 数 据 库 中 的 数 据 应 该 依 其 本 身的 特 点 进 行 组 织 ,而 不 应 使 用 目 的 的 不 同 而不 同 。 另 外 ,数

13、据 库 的 结 构 应 反 映 出 各 不 同 用户 的 要 求 ,支 持 各 种 应 用 程 序 和 目 的 。因 而 ,在 建 立 GIS 数 据 库 时 ,一 方 面 要 遵循 数 据 库 的 一 般 规 范 ,另 一 方 面 也 要 考 虑 地理 数 据 的 特 殊 性 ,采 取 一 些 特 殊 的 技 术 和 方法 ,来 解 决 一 般 数 据 库 所 不 具 备 的 管 理 空 间数 据 的 问 题 ,所 以 GIS 数 据 库 也 被 称 作 地 理数 据 库 3 。1.2 现 有 的 数 据 库 模 型数 据 库 由 许 多 文 件 和 文 件 中 的 数 据 组成 ,为 便

14、于 从 一 个 或 多 个 文 件 中 存 取 数 据 ,必须 用 某 种 方 式 来 组 织 数 据 。 目 前 数 据 库 领 域采 用 的 数 据 模 型 有 层 次 模 型 、 网 状 模 型 、 关系 模 型 ,其 中 应 用 最 广 泛 的 是 关 系 模 型 。 这 些 面 向 对 象 程 序 设 计 语 言 结 课 论 文Guilin University of Technology关 系 指 出 了 应 用 程 序 存 取 数 据 的 途 径 。 由 于不 同 的 数 据 模 型 包 含 不 同 的 数 据 链 接 ,因 而 ,每 种 模 型 都 有 优 缺 点 。表 1 现

15、 有 的 数 据 库 模 型 优 缺 点 比 较 4,5,6Tab1. The comparison of current DB Models优 点 缺 点层 次 模型 最 适 合 表 现 现 实世 界 中 的 层 次 关系 ;在 一 定 程 度上 支 持 数 据 的 重构 ;存 取 方 便 、 容易 理 解 ,数 据 的修 改 和 扩 充 都 较容 易 灵 活 性 差 ,容易 引 起 大 量 的冗 余 数 据 ,基本 不 具 备 操 作代 数 基 础 。网状 模 型 对 于 表 示 图形 数 据 具 有 很 大的 优 势 ;具 有 多对 多 类 型 的 数 据组 织 方 法 ;具 有一 定

16、数 据 独 立 性和 共 享 性 ,并 且运 行 效 率 较 高 指 针 数 据 项 使数 据 量 增 大 ,有 可 能 占 据 大量 的 数 据 存 储空 间 ,并 且 增加 了 用 户 查 询和 定 位 的 难度 ,基 本 不 具备 操 作 代 数 基础 。关系 模 型 能 够 以 简 单 、 灵活 的 方 式 表 达 现实 世 界 的 各 种 实体 及 其 相 互 关系 ,并 支 持 数 据的 重 构 ,其 数 据描 述 具 有 很 强 的一 致 性 和 独 立性 。 关 系 操 作 和 实 现 效 率 不高 ;描 述 对 象语 义 的 能 力 较弱 ,不 适 合 管理 复 杂 对 象

17、的要 求 ;模 型 的可 扩 充 性 较差 ;模 拟 和 操纵 复 杂 对 象 的关 系 演 算 具 有 非过 程 化 式 特 点 ,关 系 模 型 具 有 严密 的 数 学 基 础 和操 作 代 数 基 础 。并 且 与 一 阶 逻 辑理 论 密 切 相 关 ,具 有 一 定 的 演 绎功 能 能 力 较 弱 。2 面 向 对 象 的 GIS 数 据 库2.1 面 向 对 象 数 据 模 型面 向 对 象 数 据 模 型 是 将 面 向 对 象 的 概念 模 型 转 换 为 面 向 对 象 数 据 库 模 式 的 方 法和 工 具 的 总 和 。 面 向 对 象 模 型 是 一 种 语 义

18、关联 模 型 ,其 基 本 组 成 单 元 是 数 据 对 象 。 在 某 种意 义 上 讲 ,面 向 对 象 的 语 义 关 联 模 型 是 在 关系 模 型 、 网 状 模 型 和 层 次 模 型 的 基 础 上 发 展起 来 的 9 。2.2 面 向 对 象 数 据 模 型 在 GIS 中 应 用例 如 , 在 地 理 信 息 系 统 技 术 支 持 下 展 开地 籍 数 据 库 的 建 设 研 究 ， 通 过 将 图 形 数 据 和属 性 数 据 进 行 综 合 、 分 析 和 处 理 ， 建 立 了 空间 参 考 关 系 ， 最 终 实 现 了 城 镇 地 籍 图 和 农 村地 籍

19、图 的 无 缝 接 合 。 研 究 的 技 术 路 线 如 图 1 面 向 对 象 程 序 设 计 语 言 结 课 论 文Guilin University of Technology图 1 地 籍 数 据 库 建 设 的 技 术 路 线 图面 向 对 象 数 据 库 涉 及 程 序 设 计 语 言 和数 据 库 系 统 集 成 一 些 最 显 著 的 好 处 如 下 10 :(1)地 理 数 据 库 往 往 要 管 理 海 量 数 据 ,且数 据 类 型 复 杂 ,面 向 对 象 数 据 模 型 采 用 比 关系 数 据 模 型 更 为 先 进 的 簇 集 技 术 (ClusteringTe

20、chniques)对 数 据 库 进 行 优 化 访 问 ,使 它 往往 有 超 过 传 统 数 据 库 十 倍 乃 至 百 倍 的 效 率 。(2)采 用 面 向 对 象 数 据 模 型 ,能 较 好 的 保留 GIS 数 据 中 各 元 素 间 的 逻 辑 关 系 。(3)基 于 面 向 对 象 数 据 模 型 开 发 的 数 据库 通 过 增 加 软 件 模 块 的 功 能 减 少 了 开 发 系统 的 复 杂 性 ,同 时 利 用 其 可 继 承 性 加 速 了 系统 开 发 周 期 ,提 高 了 代 码 可 重 用 率 。3 GIS 数 据 库 的 发 展 趋 势面 向 对 象 数

21、据 库 技 术 的 发 展 并 不 是 取代 关 系 数 据 库 系 统 ， 而 是 可 望 成 为 继 关 系 数据 库 技 术 之 后 的 新 一 代 数 据 库 管 理 技 术 。 目前 为 止 ， 面 向 对 象 数 据 库 技 术 的 成 熟 仍 有 依赖 于 许 多 关 键 问 题 的 解 决 。1、 标 准 化 和 形 式 化 是 面 向 对 象 数 据 库技 术 研 究 和 发 展 的 一 个 重 要 方 向 。2、 面 向 对 象 数 据 库 应 具 有 很 强 的 建 模能 力 ， 即 可 在 单 一 共 同 模 型 下 支 持 多 种 数 据模 型 ： 面 向 对 象 设

22、 计 和 编 程 则 应 提 供 可 扩 充性 。 用 来 设 计 和 实 现 能 接 纳 新 型 数 据 库 的 异构 数 据 库 管 理 系 统 。3、 加 强 面 向 对 象 数 据 库 的 应 用 开 发 工具 的 研 制 和 推 广 。 面 向 对 象 数 据 库 模 型 丰 富的 建 模 能 力 一 方 面 能 使 用 户 建 模 容 易 ， 另 一方 面 也 使 面 向 对 象 数 据 库 模 式 复 杂 化 。4、 视 图 、 演 绎 能 力 、 语 义 建 模 和 长 事务 也 是 未 来 面 向 对 象 数 据 库 技 术 应 该 具 备的 数 据 库 特 征 。5、 加

23、强 面 向 对 象 数 据 库 技 术 与 关 系 数据 库 技 术 相 结 合 的 研 究 。面 向 对 象 技 术 是 近 20 年 来 计 算 机 技 术界 和 工 业 界 研 究 的 一 大 热 点 。 面 向 对 象 方 法与 先 进 的 数 据 库 技 术 相 结 合 已 成 为 当 今 数据 库 领 域 研 究 和 发 展 的 主 要 方 向 之 一 。 将 面向 对 象 技 术 应 用 到 数 据 库 系 统 中 。 使 数 据 库管 理 系 统 能 够 支 持 面 向 对 象 数 据 模 型 的 数据 库 模 式 。 对 提 高 数 据 库 系 统 模 拟 和 操 纵 客观

24、世 界 的 能 力 扩 大 数 据 库 应 用 领 域 具 有 重要 的 意 义 。 面 向 对 象 程 序 设 计 语 言 结 课 论 文Guilin University of Technology参 考 文 献 1 Ralph M Stair, George W Reynolds(美 ).信 息 系 统 原 理 M .北 京 :机 械 工 业 出 版社 ,2000. 2 David M Kroerke.数 据 库 处 理 :基 础 、 设计 与 实 现 M .北 京 :电 子 工 业 出 版 社 ,2008. 3 柴 晟 . 数 据 库 技 术 发 展 的 新 方 向 面 向 对 象 的

25、 数 据 库 系 统 J. 成 都 航 空 职 业技 术 学 院 学 报 ,2013(4). 4 张 超 .地 理 信 息 系 统 概 论 M .北 京 :高 等 教 育 出 版 社 ,2006. 5 陈 述 彭 ,鲁 学 军 ,周 成 虎 .地 理 信 息 系 统导 论 M .北 京 :科 学 出 版 社 ,2007. 6 Paul J Fortier.数 据 库 技 术 大 全 M .北 京 :电 子 工 业 出 版 社 ,2007. 7 Michael Zeiler. Modeling Our World M . ESRI PRESS, 1999. 8 Huang Bo. Explora

26、tion of theInterrelationship between Data Model andSystem Architecture of GeographicalInformation Systems(GIS) C .GeoInformatics.95 Hong Kong， 2009. 9 Zambelli, P, Gebbert, S, Ciolli, M. AnObject Oriented Python ApplicationProgramming Interface (API) for GeographicResources Analysis Support System (

27、GRASS)Geographic Information System(GIS)J.ISPRS INTERNATIONALJOURNAL OF GEO-INFORMATION2013,(2): 201-209. 10 王 功 明 ， 关 永 .面 向 对 象 数 据 库 发 展 和研 究 J .计 算 机 应 用 研 究 ,2006. 11 Bruce Eckel.Thinking In Java 4thM.北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,2006:1600. 12 Wan-Sup Cho, Ki-Hyung Hong andWoong-Kee Loh. Estmating neste

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