Bases de données avancées

Bases de données avancées

Khalid Nafil

[email protected]

Année universitaire : 2008/09

Historique de développement des bases de données (Sgbd)

 Première génération : 1960, modèle réseau ou hiérarchique (Total, IDMS, IDS 2, IMS 2)

 Deuxième génération : 1970, modèle relationnel (PostgreSql, Mysql, Oracle, Informix, Sybase, DB2, Ingres)

 Troisième génération : 1980, modèle relationnel objet et le modèle objet

 Quatrième génération : support d’Internet,

Pourquoi une troisième génération

 Apparution de nouvelles applications : CAO, PAO, GL, SIG

 Ce qui induit de nouveaux besoins

 Coût des mémoires secondaires en baisse

 Le modèle relationnel est incapable de répondre aux nouvelles exigences

Limites du modèle relationnel

 Le modèle de données est trop simplifié

 Difficulté de représenter les entités complexes du monde réel

 Ensemble limité de types de base

 Limitation de la première forme normale

 Incompatibilité de SQL avec les LGP

D’où besoin de développer un nouveau

Besoins des nouvelles applications

 Puissance de structuration

 Définition de nouveaux types

 Intégration d'un LPG dans un SGBD

 Méthodes de stockage, d'accès (spatiaux)

 Gestion des transactions (longue)

Le modèle orienté objet

 Cherche à répondre à ces nouveaux besoins

 Né de la convergence de deux domaines :

 Les bases de données

 Les langages de programmation OO

La programmation procédurale

 Style de la programmation à la Pascal

 Dichotomie données et traitements

 Conception dirigée par les traitements

 Données = variables typées

 Opérations = procédures paramétrées

Problèmes liés à la

programmation procédurale

 Comment partager (réutiliser) les structures de données et les opérations entre les

applications ?

 La cohérence globale des données entre les applications est-elle assurée ?

 Le sous-programme est-il un élément suffisant de modularité?

 Peut-on facilement maintenir et/ou étendre de

La programmation par objets

 Regrouper les données et les traitements

 Dirigée par les données

SGBD OO

 SGBD

 Persistance

 Méthodes de stockage

 Concurrence et fiabilité

 Langages de requêtes

 Contraintes d’intégrité

 LOO

 Identité d’objet

 Encapsulation

 Classe/Type

 Polymorphisme

 Héritage

Notion d’objet

 Un objet est une abstraction d’une entité du monde réel

 Un objet est défini par :

 Une structure = ensemble d’attributs valués

 Un comportement = ensemble d’opérations (méthodes)

Exemple d’objet

 Un objet E définissant l’entité employé peut être représenté ainsi :

E (nom=ali, prénom=hassan,

salaire=10000, afficher(), saisir(), augmenterSalaire())

Identité d’objet



Tout objet possède un identifiant unique et invariant (OID) qui est indépendant de sa valeur



Opérateur d'identité d'objets : ==

deux objets o1 et o2 sont identiques

s'ils ont le même OID

Opérateur d’égalité d’objets

 Soient o1 et o2 deux objets

 o1= o2 ssi tous les attributs de o1 et o2 ont la même valeur, que ce soient des attributs valeur ou des attributs

référence

OID : Modélisation

 Situation 1 : Ali a un fils qui s’appelle Hassan, Zineb a un fils qui s’appelle Hassan (le même fils)

 Situation 2 : Ali a un fils qui s’appelle Hassan, Zineb a un fils qui s’appelle Hassan (un fils différent)

Encapsulation des objets

 Les modèles à objets permettent

d’encapsuler les structures des objets par des opérations (méthodes)

 Le principe d’encapsulation cache les structures de données et le code des méthodes en ne laissant visible que les opérations publiques

Intérêt de la notion d’objet

 Bonne abstraction des entités du monde réel

 Structure + comportement

 Sécurité des manipulations

 mécanisme d’encapsulation

 Partage des informations

 Concept d’OID

 Modélisation des données complexes

 Graphe de composition des objets

Interface d’objet

 Ensemble des signatures des

opérations qui sont applicables depuis l’extérieur sur un objet

 Les opérations invisibles à l’extérieur de l’objet sont appelés opérations privées

Le concept de CLASSE

 Définition « usuelle »

 Ensemble des objets possédant même structure et même comportement

 Exemple : classe Employé

 Les trois aspects d'une classe :

 Description de la structure et du comportement des objets

==> Intention de la classe c-à-d un Type

 Modèle à partir duquel les objets sont créés ==> mécanisme d'Instanciation

 Ensemble des objets créés ==> Extension de la classe

Mécanisme d’instanciation

 Un objet est une instance de classe

 Un objet est créé à l'aide d'un opérateur new automatiquement associé à la classe

 Exemple :

 e : Employé;

 e := new Employé;

 Lien d’instanciation entre e et Employé

Mécanisme d’instanciation

 Chaque objet de la classe Employé possède une copie de la structure décrite dans la classe

 Tous les objets de la classe Employé se partagent les opérations décrites dans la classe

Exemple de classe

classe Employé publique

Saisie;

Afficher;

AugmenterSalaire (Pourcen : Entier);

privée attributs

Nom : Chaine;

Adr : Chaine;

Age : Entier;

Sal : Reel;

méthodes

methode AugmenterSalaire (Pourcen : Entier)

Organisation des classes

 Liens de spécialisation/généralisation

 Employé est une généralisation de Ingénieur et Commercial

 Ingénieur et Commercial sont des spécialisations de Employé

 un Ingénieur Commercial est à la fois Ingénieur et Commercial

Graphe des classes

Le mécanisme d’héritage

 Terminologie

 Employé est la super-classe de Ingénieur

 Commercial est une sous-classe de Employé

 Héritage simple par spécialisation

 Une sous-classe hérite des propriétés de sa super-classe (attributs + opérations)

 Une sous-classe peut avoir des propriétés supplémentaires qui lui sont propres

 Autres formes d'héritage

 Héritage multiple

 Héritage par généralisation

Redéfinition, Surcharge et Polymorphisme

 Redéfinition

 Spécification d’une méthode existante dans une super-classe au niveau d’une sous-classe, avec une implémentation différente

 Surcharge

 Possibilité de définir plusieurs codes pour une même opération d’une classe

 Polymorphisme

Intérêt des notions de classe et d’héritage

 Modularité

 une classe = un module

 Réutilisation

 Attributs et opérations d'une classe héritées dans ses sous classes

 Eviter la redondance de code

 Construction d'une nouvelle classe de manière incrémentale

 Modélisation

 Organisation des classes via les liens d’héritage

Les Collections d’objets

 Container typé désigné par un nom, contenant des éléments multiples

organisés selon une structure

particulière, auxquels on accède par des opérations spécifiques au type du container

Principales collections

 L’ensemble (Set) : définit des

collections non ordonnées sans doubles

 Le sac (Bag) : définit des collections non ordonnées avec doubles

 La liste (List) : définit des collections ordonnées avec doubles

 Le tableau (Array) : définit des

collections ordonnées et indexées

Collection

Collections imbriquées

class Phrase {

List <Array <char>> Sequence; };

class Paragraphe {

Phrase Theme;

List <Phrase> Details;

Phrase Conclusion; };

class Texte {

List <Paragraphe*> Contenu; };

Communication par envoi de messages

 Les objets communiquent entre eux par des envois de messages

 Message :

 le nom de l'objet récepteur

 le nom d'une opération connue par l'objet

 les arguments (éventuels) de l'opération

Schéma de bases de données à objets

 C’est une description d’une base de données à objets particulière incluant les définitions de classes, d’attributs et d’opérations ainsi que les liens entre classes

Exemple de schéma de BOO

Illustration C++ du schéma

Class Etudiant {

Class caricature {

Cercle* tete, oeild, oeilg;

Figure* nez, bouche;

Void sourire();

Void pleurer();

Graphic Dessiner (int echelle); }

Class Cercle {

Point Centre;

Le Manifesto de 1989 (13 règles d’or)

OO (1-8), BD (9-13) : 1. objets complexes 2. identité d'objets

3. encapsulation des objets 4. types ou classes

5. héritage via la hiérarchie de classes ou de types 6. surcharge, redéfinition et liaison dynamique

7. langage de programmation 8. extensibilité

9. persistance

10. gestion de la MS

Le Manifesto (suite)

 Aspects Optionnels

 héritage multiple

 contrôle de types et inférence de types

 Répartition

 transactions longues et/ou imbriquées

 gestion des versions

 Aspects ouverts

 interfaces avec les LPG

 structures de données

 types génériques

 "tout objet" ou pas

 Aspects non traités

 vues et données dérivées

 Administration de la BD

Définition de la persistance

 Un objet est persistant ssi :

 Stocké dans la base, sa durée de vie est supérieure au programme qui le crée

 Un objet est transient ssi :

 Restant en mémoire, sa durée de vie ne dépasse pas celle du programme qui le crée

Gestion de la persistance

 En environnement de programmation : constructeur et destructeur

 En BDOO, nécessité d’assurer la

persistance des objets sur disque pour pouvoir les retrouver ultérieurement

Gestion de la persistance

 Solution :

 Donner un nom à chaque objet persistant

 Fournir une fonction permettant de faire persister un objet préalablement construit en mémoire

 Signature de la fonction peut être : Oid=Persist (<nom>,<ref>)

 Ref est la référence en mémoire de l’objet

 Oid est l’identifiant attribué à l’objet dans la base

Persistance par héritage

 Cache au programmeur les mouvements d’objets entre la base et la mémoire

 Profiter de l’héritage pour assurer la persistance automatiquement

 Le système offre une classe racine des objets persistants, nommée Pobject

Persistance par héritage

Persistance par héritage

 La classe Pobjet intègre des appels aux fonctions persist et unpersist

 Tout objet d’une classe qui hérite de Pobjet est persistant

Persistance par référence

 Tout objet peut être une racine de

persistance à condition d’être déclaré comme tel

 Tout objet pointé par un objet persistant est persistant

Exemple de déclaration

 employe * emp=new persistant employe(“toto”)

 Persistant int x; //permet de rendre x persistant

Persistance par référence

(catalogue)

Algèbre pour objets complexes

 Les algèbres pour objets complexes résultent d’extensions de l’algèbre relationnelle aux objets complexes

Expressions de chemins et de méthodes

 Besoin d’appliquer des opérations sur les objets

 Besoin de référencer les identifiants

 Deux types d’expressions valuables

 Expression de chemin

 Expression de méthodes

Expression de chemin

 C’est une séquence d’attributs de la forme A1.A2…An tel que :

 Chaque attribut Ai de la classe Ci référence un objet de la classe Ci+1 dont le suivant est membre, à l’exception du dernier

 Exemple : Represente.Tete.centre.x est une expression de chemins

Expression de méthodes

 C’est une séquence d’appels de

méthodes de la forme M1.M2…Mn avec d’éventuels paramètres pour certaines méthodes Mi de la forme Mi(P1,P2,

…,Pj)

Groupage et Dégroupage des

Relations

Groupage

 Opération qui consiste à transformer une relation en créant pour chaque

valeur des attributs de groupement un ensemble de valeurs des attributs

groupés

Groupage : exemple

A 1

A 7

B 3

B 8

C 2

Pièce Type Numéro

Groupage : exemple

A {1,7}

B {3,8}

C 2

Pièce Type {Numéro}

Dégroupage

 Opération qui consiste à transformer une relation à attributs groupés en relation plate, en créant pour cela un tuple pour chaque valeur du groupe en dupliquant les valeurs des autres

attributs

Algèbre d’Encore

 Proche de l’algèbre relationnelle

 Supporte les types abstraits et les identifiants d’objets

 Les opérations accèdent des collections typées d’objets en invoquant l’interface publique du type

Opérations de l’algèbre d’Encore

 Sélection d’objets

 Image d’une collection

 Projetion d’une collection

 Groupage et dégroupage d’une collection

 Aplatissage d’une collection

 Jointure de collections

Algèbre Lora

 Opérations de recherche

 Opérations ensemblistes

 Opérations de mise à jour

 Opérations de groupe

 Arbres d’opérations algébriques

Conclusion