CN101241503A

CN101241503A - 数据库个性化方法

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Publication number: CN101241503A
Application number: CNA200810046610XA
Authority: CN
Inventors: 彭智勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-03
Filing date: 2008-01-03
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2028-01-03
Also published as: CN101241503B

Abstract

本发明公开的是一种使用计算机数据库并且基于对象代理模型来实现数据库个性化，具体是采用包括公共数据库的创建和个性化数据空间的创建，其中，公共数据库的创建包括基本类和代理类的创建；在公共数据库的基础上，通过创建各种类型的代理类以实现用户个性化需求的数据空间，包括不断反复创建基本类和代理类的过程，直到满足用户要求的个性化数据空间创建好。本发明通过代理对象能对公共数据库灵活的进行间接的拆分与重组，并能根据用户的需求任意扩展新的属性和操作方法形成新的数据模式，同时还有效的同时解决了虚拟视图存在查询效率低和物化视图存在数据冗余的问题。

Description

数据库个性化方法

技术领域

本发明涉及使用对象代理模型实现数据库个性化的方法。

背景技术

当数据库模式按数据内在联系和用户公共需求定义后，用户想要根据自身需要将公共数据库进行扩充或变更，从而生成个性化的数据空间，要达到此目的，现有方法是通过视图机制来实现。虚拟视图是个虚拟表，其内容由查询来定义。通过定义虚拟视图，用户得到来自不同表的，自己感兴趣的那部分数据。虚拟视图简化了用户对数据的理解，也简化了用户的操作，虚拟视图可以使应用程序和数据库表在一定程度上独立。但是，通过使用虚拟视图来实现数据库个性化存在一些不足：虚拟视图难以扩展新的属性，而且当虚拟视图是建立在多表连接上时，查询视图仍然转化为对多表进行费时的连接操作，查询效率得不到保证。物化视图能解决虚拟视图查询效率低的问题，但增加了数据的冗余。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种集传统的虚拟视图机制与物化视图机制的优势于一体并克服其不足，同时还能根据用户兴趣追加用户需要的属性和方法，这样一种新的数据库个性化方法。

本发明按下述技术方案解决其技术问题：

包括使用计算机数据库，其特征是基于对象代理模型来实现数据库个性化，具体是采用包括以下步骤的方法：

(1)公共数据库的创建：

公共数据库是指在不考虑用户个性化要求的基础上，根据数据内在本质联系，为实现系统公共需求所创建的数据库模式，包括基本类和代理类的创建。

基本类的创建：所创建的基本类不依赖任何其他类，是最基本的类，其所有的属性都是实属性，并拥有对该类数据进行操作的方法。

代理类的创建：在基本类上创建代理类，表现数据内在的本质联系和所有用户的公共需求。代理类源于一个或多个基本类，前者称为后者的源类；代理类以部分或全部方式继承源类的属性和方法，并可以追加自己的属性和方法；在代理类上可继续创建代理类，它源于一个或多个代理类，或者既源于基本类又源于代理类。

(2)个性化数据空间的创建：

在公共数据库的基础上，通过创建各种类型的代理类以实现用户个性化需求的数据空间，包括不断反复创建基本类和代理类的过程，直到满足用户要求的个性化数据空间创建好。

为了理解本发明所采用的“基于对象代理模型实现数据库个性化”，可参见本发明人先前发表的有关《对象代理模型》的论文(见参考文献[1])，现简单介绍如下。

对象代理模型是为了克服传统的关系数据模型和面向对象数据模型的先天不足，通过引入代理对象和代理类的概念，提出的一个新的数据模型。传统的关系数据模型很难用来实现复杂数据(如多媒体数据等)管理。而面向对象数据模型尽管可以很好的表现复杂对象的丰富语义，但是在灵活性及模拟现实实体的多面性和动态性方面还存在着严重的缺陷。对象代理模型的提出就是为了集成关系数据模型的灵活性和面向对象数据模型的丰富语义，提供一个统一的对象视图、角色和移动的实现，以满足复杂数据管理的需要。

对象代理模型的核心在于允许一个对象具有多个代理对象或多个对象共享一个代理对象。对象与其代理对象之间存在双向指针。代理对象继承其源对象的属性和方法，并可以追加新的属性和方法。继承通过切换操作实现，继承的属性不存储实际数据，这样以来，不但节省了空间，同时还能通过指针直接得到数据，也就保证了效率。它还可改变对象的属性和操作方法，这方便了用户实现自己的个性化要求。另外，对象更新迁移能够保证对象代理约束关系。对象代理模型的这些特征使其在数据库层面上实现基于用户需求的个性化具有先天的优势。

本发明与现有技术相比具有以下的主要突出优点：

本方法利用对象代理模型来实现数据库个性化。这种方法和传统的虚拟视图机制与物化视图机制比较，允许用户在数据库个性化过程中，根据需要追加新的数据属性和操作方法。同时，此方法既减少了数据冗余，又提高了查询效率。

附图说明

图1为源对象与代理对象的切换操作的示意图。

具体实施方式

本发明提供的是基于对象代理模型来实现数据库个性化，包括使用计算机数据库，具体是采用包括以下步骤的方法：

(1)公共数据库的创建：

公共数据库是指在不考虑用户个性化要求的基础上，根据数据内在本质联系，为实现用户公共需求所创建的数据库模式，包括基本类和代理类的创建，

基本类的创建：所创建的基本类不依赖任何其他类，是最基本的类，其所有的属性都是实属性，并拥有对该类数据进行操作的方法；

代理类的创建：在基本类上创建代理类，代理类源于一个或多个基本类，前者称为后者的源类；代理类以部分或全部方式继承源类的属性和方法，并可以追加自己的属性和方法；在代理类上可继续创建代理类，它源于一个或多个代理类，或者既源于基本类又源于代理类；

(2)个性化数据空间的创建：

本发明可采用以下方法创建基本类，包括：定义类名、属性名和属性类型；建立约束；创建操作方法、定义操作方法的名称、参数类型、返回类型以及函数体。

本发明可采用以下方法创建代理类，包括：定义代理类名、代理类型、实属性、操作方法以及代理规则。

定义一个代理类需要一个代理规则来定义对源类进行的间接变换，允许四种含语义约束的代理规则，分别为选择，合并，连接和分组代理：

(1)选择型代理类：只从一个类中选择源对象进行代理，这种代理用来为一个源类中满足选择条件的一部分源对象生成代理对象；

(2)合并型代理类：将若干个选择代理的结果并在一个代理类中，即为两个或两个以上的源类的并集生成代理类；

(3)连接型代理类：在几个类的连接结果中进行代理，即由两个或两个以上的源类按照连接条件进行连接生成的代理类，它用于为多个类的连接结果生成代理对象；

(4)分组型代理类：在一个类上进行分组，为每个满足分组条件的集合生成代理对象。

代理对象的生成过程即为个性化数据空间中生成数据的过程，包括：

(1)创建代理类时，检查其源类中是否有满足代理类的代理规则的对象；如果存在这样的对象，在新创建的代理类中生成若干对象作为这些对象的代理对象，即源类中满足某个代理类的代理规则的对象会自动生成其代理对象插入到这个代理类中；

(2)向源类中插入对象时，先检查对象是否满足某个代理类的代理规则，如果存在这样的代理类，则在代理类中生成这个对象的代理对象，即新插入的对象会自动生成代理对象插入到满足代理规则的代理类中；

(3)当一个对象被更新后，看它是否还满足已有其代理对象的代理类的代理规则，如果不满足要在代理类中删除这个代理对象；还看它是否满足更新前没有其代理对象的代理类的代理规则，如果更新后满足，要在代理类中新建这个对象的代理对象并插入其中。

代理对象根据代理规则从源对象中选择性地继承部分属性和方法，同时也定义属于代理对象本身的扩展属性和方法；代理对象中继承自源对象的属性是不占有任何存储空间的，称为“虚属性”，代理对象的扩展属性拥有自己的存储空间，称为“实属性”。

当对代理对象的虚属性进行读或写操作时，系统实际上是通过一种称为“切换操作，，的特殊方法，来读写其源对象中相应属性的值，通过切换操作，代理类将源类的数据进行各种语义形式上的变换。

下面结合具体实例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本发明的具体实施方案是以对象代理数据库TOTEM为例，来描述通过建立基本类和代理类的方式实现数据库个性化的方法。对象代理数据库TOTEM是基于对象代理模型研制的一种数据库管理系统。它提供对象代理数据库语言，用于定义基本类和代理类，创建满足用户个人需要的数据空间，实现数据库的个性化。

(1)定义基本类

基本类就是不依赖其他类所定义的类，其所有的属性都是实属性。在对象代理数据库系统中，它们是最先被创建出来的类，用来存储大部分的实际数据，是其它各种代理类的代理基础。

基本类在对象代理数据库中类似于关系数据库中的关系表，但是它拥有操作所属类数据的方法。基本类的定义过程包括：定义类名、属性名和属性类型；建立约束，如属性是否允许为空，属性的缺省值等；创建操作方法、定义操作方法的名称、参数类型、返回类型以及函数体。其形式定义如下：

CREATECLASS<class_name>

([ATTRIBUTE]({<column><type><attr_constrain>})，[<class_constrain>])

[METHOD{<method_definition>}]；

其中：

<class_name>：类的名字；

<column>：属性名；

<type>：属性的数据类型；

<attr_constrain>：各种列约束语句；

<class_constrain>：各种类(表)约束语句；

<method_definition>：操作方法定义子句。

一个操作方法定义子句中可以有多个方法定义体，它们之间用逗号隔开。如果不需要操作方法，则省略操作方法定义子句。操作方法定义体和数据库系统中定义函数的语句类似。其形式定义如下：

<method_definition>::＝

<method_name>({<parameter_type>})

RETURNS<retum_type>

AS‘<method_body>’

LANGUAGE‘<language>’

其中：

<method_name>：操作方法名；

<parameter_type>：函数参数的数据类型表；

<return_type>：函数返回的结果类型；

<method_body>：操作方法体(程序代码)；

<language>：操作方法体所使用的程序语言；

例1：定义一个基本类person表示所有的人。它有4个属性和一个方法person_age(用当前的年份减去出生的年份，计算人的年龄)。

CREATE PUBLIC CLASS person

ATTRIBUTE

(name CHAR() NOT NULL UNIQUE，

sex CHAR NOT NULL，

birth INT，

address CHAR(20)，

)

METHOD

(CREATE person_age(INT)RETURNS INT AS‘select CURYEAR-$1::INTEGER’LANGUAGE‘sql’)；

(注：CURYEAR表示当前的年份)

(2)定义代理类

代理类的定义基于对象代理代数，它包括以下六种操作：

a.选择操作用于从一个源类派生一个代理类，其实例为源类中根据选择谓词选择的实例的代理对象；

b.合并操作用于派生一个代理类，其外延由多个不同源类实例的代理对象组成；

c.连接操作用于从多个源类派生一个代理类，其实例是根据连接谓词连接源类的实例而产生的代理对象；

d.分组操作用于派生一个代理类，它的每个实例都是对源类中的对象根据分组谓词进行分组而产生的一个代理对象；

e.投影操作用于选择性地从源类继承部分属性和操作方法而派生代理类；

f.扩展操作的作用是在派生代理类时，为其实例增加额外的属性和操作方法；

通过对象代理代数操作，可以定义以下四种类型的代理类。

(1)选择型代理类：只从一个类中选择源对象进行代理，这种代理用来为一个源类中满足某一选择条件的一部分源对象生成代理对象；

(3)连接型代理类：在几个类的连接结果中进行代理，即由两个或两个以上的源类按照某个连接条件进行连接生成的代理类，它用于为多个类的连接结果生成代理对象；

代理类的定义包括定义代理类名、代理类型、实属性、操作方法以及代理规则。其定义形式如下：

CREATE

SELECTDEPUTYCLASS|JOINDEPUTYCLASS|

UNIONDEPUTYCLASS|GROUPDEPUTYCLASS

<class_name>

[[ATTRIBUTE]({<column><type>[attr_constrain]}，[<class_constrain>])]

AS<deputy_rule>；

[METHOD{<method_definition>}]

[WHITE({soruce.attr＝expression})]

WRITE子句用来定义写操作。它是一个等式，左边为源属性，右边为其对应虚属性的表达式。

定义中，<class_name>前的四个关键字分别对应了四种代理类型。“ATTRIBUTE”子句定义代理类的实属性，如果不进行属性扩展则省略该子句。定义代理类必须有代理规则，它是一个满足一定条件的select语句。具体定义如下：

<deputy_rule>::＝<select_deputy_rule>|<join_deputy_rule>|

<union_deputy_rule>|<group_deputy_rule>

选择代理规则的形式：

<select_deputy_rule>::＝

SELECT<expr>{，<expr>}

FROM<source_class_name>

WHERE<condition>

连接代理规则的形式：

<join_deputy_rule>::＝

SELECT<expr>{，<expr>}

FROM<source_class_name>{，<source_class_name>}

WHERE<conditon>

合并代理规则的形式：

<union_deputy_rule>::＝<select_deputy_rule>{UNION<select_deputy_rule>}

分组代理规则的形式：

<group_deputy_rule>::＝

SELECT<expr>{，<expr>}

FROM<source_class_name>

GROUPBY<attr_name>{，<attr_name>}

[HAVING<condition>]

其中：

<source_class_name>：被代理的源类的名字。

<conditon>：条件表达式。

<expr>：目标表达式。它定义了虚属性的模式，及其对源属性的切换操作。

切换操作(switching operation)是为实现虚属性读写所设计的一种特殊的方法。切换操作属于代理类中虚属性模式的一部分，当用户对某个虚属性发出读写请求时，系统实际上是通过调用对应的切换操作来读写其对应的源对象中的属性值。用户查询时，可通过指针直接取到数据，这样即便代理类对应多个源类，查询时也不需要连接操作，而是通过指针直接取数据，大幅度提高了查询性能。

切换操作分为读操作(read switching)和写操作(write switching)。读操作用来读取源属性的值，而写操作可以修改源属性的值。注意，任何虚属性都有读操作，但是不一定有写操作。如果一个虚属性上没有定义写操作，那么该属性是只读的。

如图1所示，代理对象中的虚属性D1，D2分别代理源对象中的属性S1，S2。其中D1上定义了读操作read1和写操作write1，因此D1即可读又可写；D2上只定义了读操作read2，因此它是只读的。A1为代理对象附加的实属性，因此不需要定义任何切换操作。当用户查询D1时，实际上看到的是read1(S1)的值，而用户在D1上进行更新时，实际上是将S1更新为write1(D1)的值。

切换操作的定义实际上是代理类定义的一部分。读操作的定义是在定义代理规则时隐含的完成的。代理规则是一个查询命令，而代理规则的目标表达式列表，实际上定义了代理类的各个虚属性的读操作。写操作对于虚属性而言是可选的，因此由专门的WRITE子句来定义。

例2：为person建立一个选择型代理类adult表示所有的成年人。它选择所有年龄大于18的person，直接继承其name，sex属性，并且由函数调用生成了age虚属性：

CREATE SELECTDEPUTYCLASS adult AS

SELECT name，sex，person_age(birth)AS age

FROM person

WHERE 18＜＝person_age(birth)；

例3：在adult上再建立一个选择代理类undergraduate表示本科生。实属性college表示学校名，major表示学生的专业。继承了name属性。并且用年龄减去18作为虚属性grade年级：

CREATE SELECTDEPUTYCLASS undergraduate

ATTRIBUTE

(college CHAR()，major CHAR())

AS

SELECT name，(age-18)AS grade

FROM adult

WHERE 19＜＝age＜＝22

(3)数据库个性化的实现过程包括：

a.公共数据库的创建。这里所说的公共数据库是指在表现数据内在本质联系的基础上，实现所有用户公共需求所创建的公共数据库模式。包括基本类和代理类的创建。

b.个性化数据空间的创建。在公共数据库的基础上，通过创建基本类及各种类型的代理类，建立数据空间，以实现用户个性化需求。包括不断反复创建基本类和代理类的过程，代理类上还可以建立代理类，直到满足用户要求的个性化数据空间创建好。

参考文献[1] 彭智勇，上林弥彦，面向对象数据库代理机制，美国电子电气工程学会第十一届国际数据工程学术会议论文集，333至340页，1995年(Zhiyong Peng，YahikoKambayashi，Deputy Mechanisms for Object-Oriented Databases，Proc.of IEEE 11thInternational Conference on Data Engineering，pp.333-340，1995.

Claims

1.一种数据库个性化方法，包括使用计算机数据库，其特征是基于对象代理模型来实现数据库个性化，具体是采用包括以下步骤的方法：

(1)公共数据库的创建：

(2)个性化数据空间的创建：

2.根据权利要求1所述的数据库个性化方法，其特征是采用以下方法创建基本类，包括：定义类名、属性名和属性类型；建立约束；创建操作方法、定义操作方法的名称、参数类型、返回类型以及函数体。

3.根据权利要求1所述的数据库个性化方法，其特征是采用以下方法创建代理类，包括：定义代理类名、代理类型、实属性、操作方法以及代理规则。

4.根据权利要求3所述的数据库个性化方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的数据库个性化方法，其特征在于代理对象的生成过程即为个性化数据空间中生成数据的过程，包括：

6.根据权利要求5所述的数据库个性化方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的数据库个性化方法，其特征在于：

当对代理对象的虚属性进行读或写操作时，系统实际上是通过一种称为“切换操作”的特殊方法，来读写其源对象中相应属性的值，通过切换操作，代理类将源类的数据进行各种语义形式上的变换。