Desenvolvimento de sistema de gerenciamento de banco de dados, orientada a objeto

Hoje, o banco de dados orientados a objeto é um fator emergente que integra banco de dados e a tecnologia de orientação a objetos. Por um lado, a necessidade de realizar manipulações complexas para os banco de dados existentes e uma nova geração de aplicações de banco de dados geralmente requisitam mais diretamente um banco de dados orientado a objeto. Por outro lado, aplicações de linguagens orientadas a objeto e sistemas estão exigindo capacidades de banco de dados, tais como continuidade, simultaneidade e transações, dos seus ambientes. Estas necessidades estão levando à criação de sistemas poderosos, chamados banco de dados orientados a objeto.

Os bancos de dados orientados a objeto iniciaram-se primeiramente em projetos de pesquisa nas universidade e centros de pesquisa. Em meados dos anos 80, eles começaram a se tornar produtos comercialmente viaveis. Hoje, eles são mais de 25 produtos no mercado.

6.1.1 Conceitos Básicos

O desenvolvimento dos Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados Orientado a Objetos (SGBDOO) teve origem na combinação de idéias dos modelos de dados tradicionais e de linguagens de programação orientada a objetos.

No SGBDOO, a noção de objeto é usada no nível lógico e possui características não encontradas nas linguagens de programação tradicionais, como operadores de manipulação de estruturas, gerenciamento de armazenamento, tratamento de integridade e persistência dos dados.

Os modelos de dados orientados a objetos tem um papel importante nos SGBDs porque, em primeiro lugar, são mais adequados para o tratamento de objetos complexos (textos, gráficos, imagens) e dinâmicos (programas, simulações). Depois, por possuírem maior naturalidade conceitual e, finalmente, por estarem em consonância com fortes tendências em linguagens de programação e engenharia de software. O casamento entre as linguagens de programação e banco de dados é um dos problemas que estão sendo tratados de forma mais adequada no contexto de orientação a objetos.

Apresenta-se adiante os conceitos básicos de modelos de dados e SGBDs orientados a objetos.

6.1.1.1 Modelos de Dados Orientados a Objetos

Superficialmente, pode-se dizer que orientação a objetos corresponde à organização de sistemas como uma coleção de objetos que integram estruturas de dados e comportamento. Além desta noção básica, a abordagem inclui um certo número de conceitos, princípios e mecanismos que a diferenciam das demais. Seus principais conceitos são apresentados em seguida.

Abstração

É a consideração apenas das propriedades comuns de um conjunto de objetos, omitindo os detalhes, utilizada com freqüência na definição de valores similares e na formação de um tipo a partir de outro, em diferentes níveis de abstração. O uso de abstrações permite a geração de tipos baseada em hierarquias de tipos e de relacionamentos.

Os principais conceitos de abstração utilizados em banco de dados são generalização e agregação. A generalização corresponde à associação "é um" onde, a partir de propriedades comuns de diferentes entidades, é criada uma outra entidade. O processo inverso é a especialização. A agregação corresponde a associação "parte de".

Objeto

Os objetos são abstrações de dados do mundo real, com uma interface de nomes de operações e um estado local que permanece oculto. As abstrações da representação e das operações são ambas suportadas no modelo de dados orientado a objetos, ou seja, são incorporadas as noções de estruturas de dados e de comportamento. Um objeto tem um estado interno descrito por atributos que podem apenas ser acessados ou modificados através de operações definidas pelo criador do objeto. Um objeto individual é chamado de instância ou ocorrência de objeto. A parte estrutural de um objeto (em banco de dados) é similar à noção de entidade no modelo Entidade-Relacionamento.

Identidade de Objeto

Num modelo com identidade de objetos, estes têm existência independente de seus valores correntes e dos endereços de armazenamento físico. A identidade do objeto é geralmente gerada pelo sistema. A impossibilidade de garantir a identificação de objetos exclusivamente através de suas propriedades estruturais e comportamentais motivou a definição de identificadores únicos de objetos, que persistem no tempo de forma independente ao estado interno do objeto.

A identidade de objetos elimina as anomalias de atualização e de integridade referencial, uma vez que a atualização de um objeto será automaticamente refletida nos objetos que o referenciam e que o identificador de um objeto não tem seu valor alterado.

Objetos Complexos

Os objetos complexos são formados por construtores (conjuntos, listas, tuplas, registros, coleções, arrays) aplicados a objetos simples (inteiros, booleanos, strings). Nos modelos orientados a objetos, os construtores são em geral ortogonais, isto é, qualquer construtor pode ser aplicado a qualquer objeto. No modelo relacional este não é o caso, visto que só é possível aplicar o construtor de conjuntos às tuplas e o construtor de registro a valores atômicos.

A manutenção de objetos complexos, independente de sua composição, requer a definição de operadores apropriados para sua manipulação como um todo, e transitivos para seus componentes. Exemplos destas operações são: a atualização ou remoção de um objeto e cópia profunda ou rasa.

Encapsulamento

O encapsulamento possibilita a distinção entre a especificação e a implementação das operações de um objeto, além de prover a modularidade que permite uma melhor estruturação das aplicações ditas complexas, bem como a segurança dentro do sistema. Em banco de dados se diz que um objeto está encapsulado quando o estado é oculto ao usuário e o objeto pode ser consultado e modificado exclusivamente por meio das operações a ele associadas.

Existe uma certa discussão sobre as consultas em banco de dados quando está incorporada a noção de encapsulamento: Deve-se tornar visível apenas as operações e deixar ocultos os dados e as implementações ? É interessante relaxar o encapsulamento apenas para as consultas ? Como deve ser realizada a otimização de consultas em SGBDOO com encapsulamentos ?

Tipo de Objetos

O tipo de objeto pode ser visto como a descrição ou especificação de objetos. Um tipo possui duas partes, interface (visível para o usuário do tipo)