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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von
objektorientierten Schnittstellen, um den Zugriff von neuen Anwendungen,
die in objektorientierten Umgebungen entwickelt worden sind, auf vorhandene
relationale Datenbanken zuzulassen. Außerdem betrifft sie ein Verfahren,
das von der Vorrichtung ausgeführt
wird.
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Um
Daten einfacher darzustellen lassen und eine höhere Produktivität der Entwickler
und der Anwender zu ermöglichen,
wird häufig
im Allgemeinen das relationale Datenmodell verwendet, denn es ermöglicht eine
Tabellendarstellung sowohl von Objekten als auch von Beziehungen
zwischen Objekten. In diesem Fall stellt sich eine relationale Datenbank
als eine Gesamtheit von Relationen dar, woher der Name des Modells stammt,
wobei diese Relationen auch als Tabellen bezeichnet werden. Einer
Datenbank ist ein Konzeptionsschema zugeordnet, das die Struktur
und den Typ der Daten, die sie enthält, und gegebenenfalls, und
dies ist bei der vorliegenden Anwendung der Fall, die Bedingungen
oder Regeln, die immer verifiziert sein müssen, beschreibt, wobei die
Datenbank selbst durch ein Datenbanken-Steuersystem gesteuert wird.
Auch jede Relation besitzt ein Schema, das ihre Struktur beschreibt,
sowie eine Erweiterung, die dem Zustand dieser Relation zu einem
bestimmten Zeitpunkt entspricht. Das Schema einer Tabelle ist aus
einer Gesamtheit von Attributen (oder Spalten) gebildet, wovon eine
Teilmenge den Schlüssel
bildet, der ermöglicht,
die weiteren Attribute der Relation oder ein Element (n-Tupel) der
Relation zu identifizieren. Die Erweiterung einer Relation ist aus
einer Menge von n-Tupeln (oder Zeilen) gebildet. Ein n-Tupel entspricht
einer Menge von Werten, die von den Attributen einer Tabelle angenommen
werden, um ein Objekt oder eine Beziehung zwischen Objekten der realen
Welt darzustellen. Zwei Relationen, die Attribute desselben Feldes
gemeinsam haben, können
miteinander verbunden werden, wobei dann von einem Verbinden der
Relationen gesprochen wird, wobei dieses Verbinden entsprechend
einem oder mehreren dieser Attribute, die als Verbindungsattribute
bezeichnet werden, verwirklicht wird. Das Verbinden von zwei Tabellen
kann auf diese Weise erzielt werden; es ermöglicht, durch Vergleichen der
Werte der Spalten dieser zwei Tabellen einen Zusammenhang zwischen
diesen beiden Tabellen herzustellen. Die für den Vergleich verwendeten
Spalten werden als Verbindungsspalten bezeichnet. Das Ergebnis dieser
Verbindung ist eine dritte Tabelle, deren Spalten aus den zwei Tabellen
stammen, wobei die Zeilen diejenigen der beiden Tabellen sind, die
das Vergleichskriterium bestätigen.
In diesem Sinne scheint der Gebrauch einer Standardsprache zur Definition
und Manipulation von Daten, wie beispielsweise der Sprache SQL (Structured
Query Language), für
die Definition und die Manipulation von relationalen Datenbanken sehr
vorteilhaft zu sein. Das Modell ermöglicht außerdem, zusätzliche semantische Informationen über die
Attribute der Relationen zu liefern, indem referentielle Integritätsbedingungen
zugewiesen werden. Die Schlüssel betreffend
ermöglicht
folglich ein Attribut, das als Primärschlüssel definiert ist, eindeutig
das n-Tupel zu bestimmen, dem er angehört, da ein gegebener Wert für dieses
Attribut nicht in zwei verschiedenen n-Tupeln angetroffen werden kann. Außerdem ermöglicht ein
Attribut, dass als Fremdschlüssel
definiert ist, den Primärschlüssel einer
weiteren Tabelle zu bezeichnen. Es ist dann möglich, mittels des Fremdschüsselattributs
und des bezeichneten Primärschlüssels einen
Zusammenhang zwischen diesen beiden Tabellen zu definieren.
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Neben
der Einfachheit und der Verbesserung der Leistungsfähigkeit,
die auf die Verwendung des relationalen Datenmodells zurückzuführen sind,
hat die Normung einer Sprache, wie etwa der Sprache SQL, die einfach
im Gebrauch ist, zu einer raschen Verbreitung von relationalen Datenbanken
beigetragen. So sind bis heute die meisten der entwickelten Anwendungen,
und dies seit mehr als einem Jahrzehnt, Anwendungen, die dafür vorgesehen
sind, von Systemen zum Steuern von relationalen Datenbanken benutzt
zu werden. Die aktuelle Tendenz ist jedoch eher eine Entwicklung
in Richtung der Konzeption von Anwendungen, die von objektorientierten
Verfahren Gebrauch machen. Gleichwohl müssen diese beiden Techniken
nebeneinander bestehen können,
und die vorhandenen relationalen Datenbanken müssen weiterhin in den verschiedenen
Systemen benutzt werden können,
wodurch sich das Problem des Zugriffs von Anwendungen, die in objektorientierten
Umgebungen entwickelt worden sind, auf relationale Datenbanken stellt.
Folglich wird es unerlässlich
und dringend, eine zweckmäßige und
effiziente Lösung
für dieses
Zugriffsproblem zu finden.
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Um
dieses Problem zu beheben sind mehrere Lösungen vorgeschlagen worden,
darunter die zwei folgenden:
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Die
erste Lösung
(vom Fachmann auf dem Gebiet als "eingebettetes SQL" bezeichnet) besteht darin, SQL-Anfragen
in dem Objektprogramm einzuschließen, wie dies bei der gemeinsamen
Verwendung des Steuersystems für
relationale Datenbanken und der herkömmlichen Programmiersprache
möglich
ist, wobei die Zuordnung der Datentypen dann vom Programmierer hergestellt
wird. Der Nachteil dieser Lösung
ist jedoch, dass sie für
den Anwendungsprogrammierer sehr schwer zu implementieren ist, sie
folglich wenig praktikabel ist, denn sie setzt ihrerseits eine vorzügliche Kenntnis
der Sprache SQL, des relationalen Modells, des Schemas der Datenbank
und der spezifischen Mechanismen des Datenbanken-Steuersystems, wie beispielsweise der Manipulation
von Cursoren und der Umsetzung von Daten voraus. Zusätzlich zur
Beschreibung der Zuordnung der Datentypen muss der Programmierer
noch die Zuordnung zwischen den Entitäten der relationalen Datenbank
und den Objekten der Objektanwendung übernehmen.
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Die
zweite Lösung
besteht darin, generische Klasse zu schaffen, die eine Darstellung
von relationalen Konzepten in der Objektwelt ermöglichen (Klasse "Tabelle", Klasse "n-Tupel" usw.), wobei diese
Klassen eine Vereinfachung der Manipulation relationaler Daten ermöglichen.
Diese Lösung
hat ebenfalls als Hauptnachteil, dass sie schwierig zu implementieren
ist; der Programmierer muss nämlich
immer noch eine vorzügliche Kenntnis
des relationalen Modells und des Schemas der Datenbank haben, nur
solche Aspekte wie das Management der Zuordnung der Typen oder der
Cursoren bleiben ihm erspart. Die Umsetzung dieser Lösung besteht
darin, dem Programmierer eine Bibliothek von generischen Klassen
zu liefern, die als Schnittstelle für das Steuersystem der relationalen
Datenbank dient, wobei er außerdem
die Zuordnung zwischen den Entitäten
der relatio nalen Datenbank und den Objekten der Objektanwendung übernehmen
muss. Eine solche Lösung
ist von Doug Wright in "Designing
a relational database interface in C++", Object Magazine, Bd. 4 (Nr. 2), S. 55–56, Mai
1994, beschrieben worden.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die verschiedenen vorgebrachten
Nachteile durch bekannte Lösungen
zu beseitigen, und schafft eine Vorrichtung zum Erzeugen von objektorientierten
Schnittstellen, die derart konzipiert sind, dass die relationalen
Daten auf eine einfache und für
den Objektprogrammierer durchsichtige Weise manipuliert werden können.
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Zu
diesem Zweck zeichnet sich die Vorrichtung zum Erzeugen von objektorientierten
Schnittstellen, die im Oberbegriff erwähnt ist, dadurch aus, dass
sie gemäß einem
Verfahren zur Erzeugung von objektorientierten Schnittstellen und
anhand des Schemas der relationalen Datenbank ein Objektschema erzeugt,
das eine objektorientierte Ansicht der vorhandenen relationalen
Datenbank darstellt, wobei diese Ansicht, die die objektorientierte
Schnittstelle bildet, aus einer Gruppe von Klassen zusammengesetzt
ist, die die in der relationalen Datenbank gespeicherten Entitäten repräsentieren,
wobei am Eingang der Vorrichtung zum Schnittstellenerzeugen die
Beschreibung der Datenbank in einer Standardsprache zur Definition
und Manipulation von Daten angewendet wird.
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In
Analogie und für
ein besseres Verständnis,
wobei vorausgesetzt wird, dass eine Objektansicht mit einer relationalen
Ansicht vergleichbar ist, ohne dass deswegen diese Letztere verwendet
wird, sollte in Erinnerung gebracht werden, dass der Begriff der
Ansicht, wie er im relationalen Bereich bekannt ist, eingeführt worden
ist, um einem Anwender zu ermöglichen,
die Daten anders als über
die in der Datenbank definierten Tabellen zu manipulieren. Eine
Ansicht ist dann eine besondere Wahrnehmung der Daten aus einer
oder mehreren der Tabellen; sie wird in Form einer Auswahlanforderung
in dem Datenverzeichnis gespeichert. Eine Ansicht ist im Grunde
genommen eine virtuelle Tabelle, d. h. eine Datensammlung ohne physische
Existenz, ein Objekt, dessen Definition aus jenen der Tabellen und/oder
weiterer Ansichten abgeleitet ist und das als Auswertung einer Datenbankabfrage
betrachtet werden kann. Folglich besteht gemäß der Erfindung die Lösung darin,
dem Programmierer eine objektorientierte Ansicht der Datenbank,
auf die zuzugreifen ist, anzubieten, wobei die gelieferten Klassen
repräsentativ
für Entitäten sind,
die für
die Anwendung in der Datenbank geeignet sind, beispielsweise "Teilnehmer" anstelle von "Tabellen" oder "n-Tupeln", hier im Vergleich
zu der zweiten Lösung,
die zuvor erwähnt
worden ist und darin besteht, generische Klassen zu liefern. Dies
läuft darauf
hinaus festzustellen, dass dem Programmierer eine Schnittstelle
für den
Zugriff auf das Steuersystem der Datenbank geboten wird, wobei die
Schnittstelle für
die Anwendung und folglich für
die Datenbank, auf die zuzugreifen ist, spezifisch ist, und folglich
für jede
Datenbank eine solche Schnittstelle konstruiert werden muss. Deshalb
muss eine Erzeugungsvorrichtung, auch Generator genannt, verwendet
werden, um die Schnittstellen für
die relationale Datenbank zu erzeugen, wobei die Erzeugungsvorrichtung
als Eingangsgröße eine
Beschreibung der Datenbank entgegennimmt. Anders ausgedrückt: Die
Erzeugungsvorrichtung ermöglicht,
anhand des relationalen Schemas oder einer Beschreibung der höchsten Ebene
eine objektorientierte Schnittstelle für den Zugriff auf die Daten
dieses Schemas zu erzeugen, wobei die Ansicht, die die Schnittstelle
bildet, sich aus einer Gruppe von Klassen zusammensetzt, die die
logischen Entitäten
des Datenschemas repräsentieren
und den Zugriff auf diese Daten ausführen. Dank der Erfindung ist
es folglich nicht notwendig, dass der Programmierer die relationalen
Konzepte kennt, nur die Kenntnis der in der Datenbank gespeicherten
Entitäten,
die der Anwendung eigen sind, ist zweckdienlich.
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Außerdem zeichnet
sich die Vorrichtung zum Erzeugen von objektorientierten Schnittstellen
gemäß der Erfindung
dadurch aus, dass sie für
die Verwaltung von Objekten im Speicher und die Manipulation von Objektgruppen
eine als Sammlungsklasse bezeichnete generische Klasse erzeugt,
die eine Durchsuchung einer Gruppe von Instanzen einer Klasse oder
der Instanzen, die Auswahlkriterien entsprechen, ermöglicht,
wobei diese Sammlungsklasse, um einen schnellen Zugriff auf die
Daten zu ermöglichen,
Mechanismen des Steuersystems der relationalen Datenbank, wie etwa
Cursoren, einschließt,
derart, dass die auf die Objekte im Speicher bezogenen Daten durch
das Datenbanken-Steuersystem selbst verwaltet werden.
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Im
Allgemeinen kann nämlich
eine Anfrage eine Menge von Zeilen zurückgeben, deren Anzahl vor der Ausführung unbekannt
ist. Um dieses Problem zu lösen
bieten die relationalen Systeme die Verwendung eines Cursor genannten
Arbeitsbereiches und ermöglichen,
die Zeilen, die eine vorgegebene Bedingung erfüllen, einzeln auszuwählen (den
Host-Variablen Werte zuzuweisen). Dieser Cursor entspricht folglich
einem Speicherbereich, dessen Größe während der
Ausführung
des Programms dynamisch festgelegt wird, der die Gesamtheit der
ausgewählten
Zeilen enthält
und auf diese Weise die Auswahl einer Menge von Zeilen ermöglicht,
ohne dass jedoch die Anzahl der ausgewählten Zeilen im Voraus bekannt
ist. Ein Cursor ist einer Anfrage zugeordnet; in ein und demselben
Programm kann es genau so viele Cursoren wird Anfragen geben, wobei jedoch
alle diese Cursoren verschiedene Namen tragen müssen. Daher wird gemäß der Idee
der Erfindung, statt mehrere Objekte wiederzugewinnen und sie alle
auf einmal zu erzeugen, eine generische Sammlungsklasse erzeugt,
die ermöglicht,
die Cursoren des Steuersystems der relationalen Datenbanken einzuschließen. Die
Objekte werden dann nach und nach während des Durchgangs durch
die Datensammlung erzeugt, obwohl alle in der relationalen Datenbank
gesichert sind, selbst wenn sie nicht im Objektspeicher erzeugt
werden. Das Einschließen
dieser herkömmlichen
Mechanismen für
den Zugriff auf relationale Datenbanken ermöglicht in sehr vorteilhafter
Weise, eine Leistungsfähigkeit
zu bewahren, die jener einer herkömmlichen Anwendung, die in
einer herkömmlichen
Sprache unter Verwendung des Einschlusses von SQL-Anfragen (eingebettetes
SQL, wie weiter oben erwähnt)
geschrieben ist, gleichkommt. Die Rekonstruktion von derartigen
Mechanismen auf der Objektseite, Mechanismen, die bereits von jedem
relationalen System geboten werden, bedeutet nämlich erhebliche Verminderung
der erzielten Leistungsfähigkeit.
Außerdem
ermöglicht
das Einschließen
dieser Mechanismen zu vermeiden, dass das Verwalten der Daten im
Speicher ausgeführt
werden muss, da dieses Letztere schon durch die eingeschlossenen
Mechanismen realisiert wird.
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Vorzugsweise
umfasst die erzeugte Sammlungsklasse zwei private Attribute sowie
zwei öffentliche Methoden,
eine Methode zur Erzeugung von Instanzen der Klasse, die nur gelegentlich
angewendet wird, und eine Methode zum Durchlaufen der Sammlung,
die die Wiedergewinnung der Objekte der Sammlungsklasse einzeln
ermöglicht,
wobei die Methode zur Erzeugung von Instanzen von Klassen als Eingangsparameter
eine Anforderung in der Standardsprache zur Definition und Manipulation
von Daten verwendet, die der Anwender ausgeben will, diese Anforderung
ausführt
und den Identifizierer des Cursors wiedergewinnt, der die n-Tupel enthält, die
eine Antwort auf die Kriterien der Anforderung darstellen, wobei
dann, wenn effektiv gewünscht
ist, die der Anforderung entsprechenden Objekte zu erzeugen, die
Methode zum Durchlaufen der Sammlung für die wiedergewonnene Sammlung
gestartet wird, wobei die Objekte dann einzeln erzeugt werden.
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Es
ist an dieser Stelle zu präzisieren,
dass gemäß der Erfindung
die Methode zur Erzeugung von Instanzen der Klassen selbstverständlich nur
ausnahmsweise angewendet wird (siehe nachfolgend beschriebenes Beispiel).
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Außerdem umfasst
die Vorrichtung zum Erzeugen von objektorientierten Schnittstellen
gemäß der Erfindung
in kennzeichnender Weise, um die Steuerung von Transaktionen zuzulassen,
zum einen eine Datenbank-Administrator genannte Klasse, die vier
Methoden für
die Verwirklichung von Funktionen in Bezug auf die Validierung einer
Transaktion, die Annullierung einer Transaktion, den Anschluss an
das System zur Steuerung der relationalen Datenbanken und schließlich das
Trennen von dem System zur Steuerung der relationalen Datenbanken
implementiert, und erzeugt zum anderen für jede Klasse, die eine relationale
Tabelle repräsentiert,
eine Tabelle, die einerseits die Identifizierer der im Speicher
vorhandenen Objekte, wobei ein Objektidentifizierer ein primärer Schlüssel ist,
der das entsprechende relationale Objekt identifiziert, und andererseits
die Adressen der Objekte enthält,
wobei diese Tabellen durch die Methoden, die für die Erzeugung oder die Unterdrückung eines
Objekts verwendet werden, aktualisiert werden, wobei für jede Klasse
eine Tabellenklasse, zu der der Name der Klasse ge hört, erzeugt
wird, um diese Methoden zu implementieren, die Funktionen zur Steuerung
des Speichers verwirklichen und die Beschreibung der Tabelle enthalten,
die die im Speicher vorhandenen Objekte verzeichnet, wobei eine
solche Steuerung somit ermöglicht,
dieselbe relationale Entität
nur einmal in das Objekt zu laden.
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Was
die Datenmanipulation betrifft, so ist es im Allgemeinen notwendig,
relationale Daten vorübergehend
auf Objektdaten abzubilden, damit eine Anwendung auf in der relationalen
Datenbank gespeicherte relationale Daten zugreifen kann. Diese Kopien
umfassen nur die n-Tupel, die an der Verarbeitung der Objektanwendung
beteiligt sind. Das Laden der Daten erfolgt mittels einer Phase
des Zugriffs auf die Daten in der relationalen Datenbank, um die
n-Tupel wiederzugewinnen, die den Kriterien einer Anfrage genügen, anschließend mittels
einer Phase der Steuerung des konkurrierenden Zugriffs auf das Betriebsmittel
und schließlich mittels
einer Phase der Übersetzung
der wiedergewonnenen n-Tupel in Objektdaten. Das Steuern des konkurrierenden
Zugriffs auf die relationale Datenbank erfolgt durch ein implizites
Verriegeln der Daten, das je nach Art der Verarbeitung ausgeführt wird.
Jeder Befehl zum Lesen eines Datums hat das Setzen einer Verriegelung zur
Folge, die den ermittelten Daten gemeinsam ist, und jeder Aktualisierungsbefehl
hat das Setzen einer exklusiven Verriegelung für diese Daten zu Folge. Es
ist jedoch möglich,
das Setzen einer exklusiven Verriegelung bei einem Lesen zu erzwingen,
was für
das Laden von Daten in die Objektwelt gemacht wird; dies ermöglicht sicherzustellen,
dass die Daten bei Abschluss der Verarbeitung als Objekt nicht ungültig sind,
da es nicht mehr möglich
ist, sie während
dieser Zeit in der relationalen Umgebung zu modifizieren. Was insbesondere
die Steuerung der Transaktionen anbelangt, so ist es erforderlich,
die bei einer Transaktion verwendeten Betriebsmittel freigeben zu
können
und die Aktualisierung auf der Platte einzuleiten. Um die Betriebsmittel
in der Objektanwendung zu steuern werden einerseits Methoden zum
Steuern der relationalen Datenbank und andererseits Methoden zum
Verwalten des Objektspeichers angewendet. Folglich ist es gemäß der Idee
der Erfindung erforderlich, der Objektanwendung zu ermöglichen,
bestimmte Funktionen der Datenverwaltung zu nutzen. Deswegen wird
einerseits, um das Steuern der relationalen Datenbank zu ermöglichen,
eine Datenbank-Administrator-Klasse geschaffen, die vier Methoden
für die
Verwirklichung der folgenden Funktionen ausführt:
- – einer
Funktion zur Validierung der Transaktion, die unter anderem die
relationale Datenbank aktualisieren, die Betriebsmittel freigeben
und während
der Verarbeitung verwendete Objekte aus dem Speicher entfernen soll,
- – einer
Funktion zur Annullierung der Transaktion, die ermöglicht,
alle seit der letzten Validierung erfolgten Aktualisierungen rückgängig zu
machen, und die außerdem
den Objektspeicher leert,
- – einer
Funktion für
den Anschluss an das Steuersystem der relationalen Datenbanken,
die außerdem,
um ausgeführt
zu werden, das Verbindungswort und das Passwort des Anwenders anfordert,
wobei das Öffnen der
relationalen Datenbank implizit erfolgt,
- – einer
Funktion für
das Trennen von dem Steuersystem der relationalen Datenbanken, wobei
das Schließen
der relationalen Datenbank ebenfalls implizit erfolgt.
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Genauso
werden andererseits Verfahren zum Verwalten des Objektspeichers
benutzt. Es ist nämlich erforderlich,
den von den Objekten benutzten Speicherraum nach jeder Transaktion
leeren zu können,
denn wenn die Transaktion auf relationaler Seite erst einmal abgeschlossen
ist, werden die Verriegelungen freigegeben und die Daten im Objektspeicher
sind nicht mehr gültig.
Deswegen ist es notwendig, zusätzliche
Klassen, in denen die für
dieses Rücksetzen
nützlichen
Daten gespeichert sind, sowie die Methoden für die Verwaltung des Arbeitsspeichers
zu schaffen. Die schon im Speicher vorhandenen Objekte müssen bekannt
sein, um zu vermeiden, dass sie bei jedem Zugriff dupliziert werden,
wodurch es möglich
ist, die Kohärenz
im Speicher aber auch in der relationalen Datenbank zu bewahren.
Um ein effizientes Steuern dieser Kohärenz zu ermöglichen, schlägt die Erfindung
vor, für
jede Klasse, die eine relationale Tabelle repräsentiert, eine Tabelle zu erzeugen,
die einerseits die Identifizierer (Schlüssel des entsprechen den n-Tupels)
der im Speicher vorhandenen Objekte und andererseits die Adressen
dieser Objekte enthält,
wobei diese Tabellen mit den Methoden aktualisiert werden, die für die Erzeugung
oder die Unterdrückung
eines Objekts verwendet werden. Es ist also die Lebensdauer dieser
Tabellen zu bestimmen, d. h. es muss bekannt sein, wann sie zu erzeugen
sind und wann sie zu vernichten sind. Es ist möglich, beim Starten der Anwendung
statisch eine Tabelle pro Klasse zu erzeugen; jedoch besitzt diese
Lösung
den wesentlichen Nachteil, dass sie mit einem übermäßigen Bedarf an Speicherplatz
einhergeht. Eine dynamische Lösung,
bei der jede Klasse eine statische Variable enthält, die angibt, ob die Anwesenheitstabelle
erzeugt oder nicht erzeugt worden ist, ist klar vorzuziehen, da
diese Lösung ermöglicht,
die Anzahl der Tabellen im Speicher auf die für eine gegebene Transaktion
benutzte Anzahl Klassen zu beschränken. Für jede Klasse wird eine Tabellenklasse,
zu der der Name der Klasse gehört,
erzeugt, wobei die Funktionen zur Speicherverwaltung sowie die Beschreibung
der Tabelle, die die im Speicher vorhandenen Objekte verzeichnet,
implementiert werden. Dazu sind typischerweise verschiedene Steuerungsmethoden
erforderlich. Eine erste Methode ermöglicht, Kenntnis darüber zu erlangen,
ob das Objekt, das dem in einen Parameter überführten Schlüssel entspricht, bereits im
Speicher vorhanden ist, und, falls ja, dann ist es unnütz, ihn
erneut zu erzeugen, es genügt,
einfach seine Adresse wiederzugewinnen. Eine zweite Methode ermöglicht,
das Objekt als im Speicher vorhanden zu verzeichnen. Schließlich ermöglicht eine
dritte Methode im Fall der Zerstörung
des Objekts, es von der Liste der im Speicher vorhandenen Objekte
zu streichen. Um mit der Sprache C++ die Instanz der Tabellenklasse,
die zu dem Namen der Klasse C gehört, von der sie abhängt, wiederzufinden,
enthält
die Klasse C einen Zeiger auf diese Instanz der Tabellenklasse,
wobei der Zeiger als statische Variable deklariert ist. Außerdem ist
jede dieser Tabellenklassen eine Klasse, die von einer Haupttabellenklasse
geerbt ist. Dies ermöglicht,
die Adressen der Instanzen der Tabellenklassen in einer Objekttabelle
zu speichern und anschließend
diese durchzugehen, um für
jede Instanz der Tabellenklasse den Aufruf einer Methode zum Löschen des
Objektspeichers, der die Instanzobjekte dieser Klasse enthält, zu starten,
um die Speicherzuweisung aufzuheben, wenn eine Funktion zur Validierung
oder Annullierung einer Transaktion ausgeführt wird. Die Methode zum Löschen des
Objektspeichers, die über
eine Tabellenklasse definiert ist, durchsucht diese Tabelle, um
alle bezeichneten Objekte zu vernichten, selbstverständlich ohne
die entsprechenden relationalen Daten zu zerstören. Diese Methode zum Löschen wird
nicht auf der Ebene der Haupttabellenklasse ausgeführt, da
sie dort auf abstrakte Weise beim Durchgehen durch die Tabelle definiert wird;
es ist die Methode zum Löschen
des einer Tabellenklasse zugehörigen
Objektspeichers, die aktiviert wird.
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Auf
bemerkenswerte Weise ermöglicht
das Verfahren zum Erzeugen von objektorientierten Schnittstellen,
das von der Vorrichtung zum Erzeugen von Schnittstellen gemäß der Erfindung
ausgeführt
wird, in mehreren Phasen das Objektschema anhand des relationalen
Schemas zu erzeugen, indem es systematisch einerseits die relationalen
Tabellen in Klassen übersetzt,
und andererseits die relationalen Verbindungsglieder zwischen den
Tabellen, die durch Fremdschlüssel
ausgedrückt
sind, in Verbindungsglieder zwischen Objekten, die durch Methoden
repräsentiert
werden, übersetzt,
wobei es hierzu in einer ersten Phase der lexikalischen und syntaktischen
Analyse den Syntaxbaum erzeugt, der das relationale Schema anhand
der Standardsprache zur Definition und Manipulation von Daten beschreibt,
anschließend
in einer zweiten Phase ein erstes Mal den Baum durchläuft, um
alle Verbindungstabellen, d. h. die Tabellen, die als Attribute
nur Fremdschlüssel
besitzen, zu ermitteln, dann in einer dritten Phase den Baum ein
zweites Mal durchläuft,
um eine Klasse für
jede Tabelle zu erzeugen, die keine Verbindungstabelle ist, wobei
für jeden
Fremdschlüssel
einer solchen Tabelle Verbindungssteuerungsmethoden erzeugt werden,
und wobei für
jede Verbindungstabelle, die diese Tabelle betrifft, außerdem die
Verbindungsmethoden, die der Klasse dieser Tabelle entsprechen,
erzeugt werden.
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Folglich
wird gemäß diesem
Verfahren die Vorrichtung zum Erzeugen von Schnittstellen ausgehend von
der Beschreibung der Datenbank in der Standardsprache zur Definition
und Manipulation von Daten, die auf ihren Eingang Anwendung findet,
in der ersten Phase der lexikalischen und syntaktischen Analyse
den Syntaxbaum konstruieren, der die Beschreibung des Konzeptionsschemas
ist, wobei dieser Baum den schriftlichen Ausdruck in der Sprache
zur Definition und Manipulation von Daten, z. B. SQL, darstellt.
Wenn der Baum erst einmal auf diese Weise konstruiert worden ist,
wird er mit herkömmlichen
Durchlaufalgorithmen zweimal durchlaufen: Ein erstes Mal, um die
Verbindungstabellen wiederaufzufinden, wobei bekannt ist, dass die
Verbindungstabellen die Tabellen sind, die als Attribute nur Fremdschlüssel haben,
wobei diese Tabellen nicht entsprechend der Klassen übersetzt
werden, sondern dann dazu verwendet werden, Verbindungsmethoden über die
erzeugten Entitäten
zu erzeugen. Danach wird der Baum ein zweites Mal durchlaufen, um
die übrigen
Tabellen, die folglich keine Verbindungstabellen sind, wiederzugewinnen
und um für
jede dieser Tabellen eine Klasse zu erzeugen, so dass folglich jeder
Tabelle eine Klasse entspricht. Neben den Verbindungsmethoden, die
anhand der Verbindungstabellen erzeugt werden, die einer bestimmten
Klasse entsprechen, wird auch für jeden
Fremdschlüssel
einer Tabelle, die keine Verbindungstabelle ist, eine Verbindungsmethode
erzeugt. Es kann jedoch hinzugefügt
werden, dass für
die Tabellen, die keine Verbindungstabellen sind, jedoch mehr als ein
Fremdschlüsselattribut
umfassen, in diesem Fall zum gleichen Zeitpunkt, zu dem die bezeichneten
Klassen der Verbindungsmethoden erzeugt werden, eine Klasse erzeugt
wird.
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Die
folgende Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung, wobei das Ganze
nur beispielhaft und nicht einschränkend ist, wird verständlich werden
lassen, wie die Erfindung umgesetzt werden kann.
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1 zeigt
schematisch die Umgebung der Vorrichtung zum Erzeugen von objektorientierten
Schnittstellen.
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2 unterbreitet
ein Anwendungsbeispiel zur Erzeugung von Klassen anhand eines relationalen Schemas.
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Die
Beschreibung und die Wiedergabe von 1 ermöglichen,
die allgemeinen Prinzipen der Vorrichtung GEN zum Erzeugen von objektorientierten
Schnittstellen darzulegen, die dafür vorgesehen ist, den Zugriff von
neuen Anwendungen OOA, die in objektorientierten Umgebungen entwickelt
worden sind, auf vorhandene relationale Datenbanken RDB, die von
einem oder mehreren Steuersystemen RDBMS für relationale Datenbanken gesteuert
werden, zuzulassen. Typischerweise erzeugt die Vorrichtung GEN zur
Schnittstellenerzeugung gemäß einem
Verfahren zum Erzeugen von objektorientierten Schnittstellen und
anhand des Schemas der relationalen Datenbank RDB ein Objektschema,
das eine objektorientierte Ansicht der vorhandenen relationalen
Datenbank RDB darstellt, wobei diese Ansicht, die die objektorientierte
Schnittstelle OOI bildet, aus einer Gruppe von Klassen zusammengesetzt
ist, die die in der Datenbank gespeicherten Entitäten repräsentieren.
Diese Gruppe von Klassen bildet nämlich die Schnittstelle für den Zugriff
auf das Steuersystem RDBMS, die von der Anwendung OOA benutzt wird.
Die Schnittstelle OOI bietet somit eine Gruppe von Funktionen für die Manipulation
und den Zugriff auf Daten, wie etwa die Manipulation einer Sammlungen
von Objekten, die Erzeugung, die Unterdrückung oder die Aktualisierung
eines Objekts, den einfachen Zugriff auf ein Datum, den Zugriff
auf ein Datum oder die Navigation über ein relationales Verbindungsglied.
Außerdem
erlaubt die Schnittstelle OOI auch das Steuern von Transaktionen
unter Anwendung von bekannten Mechanismen, die Systemen zum Steuern
von relationalen Datenbanken eigen sind. Am Eingang der Vorrichtung
GEN zur Schnittstellenerzeugung findet die Beschreibung der Datenbank
RDB in einer Standardsprache zur Definition und Manipulation von
Daten Anwendung, beispielsweise in der Sprache SQL, wobei die Definitionen
der Tabellen der Datenbank mit Hilfe dieser Sprache durchsucht werden.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird
das Objektschema anhand des relationalen Schemas erzeugt, indem
systematisch folgende Übersetzungsregeln
angewendet werden: Jede relationale Tabelle wird in eine Klasse übersetzt,
und jedes relationale Verbindungsglied zwischen den Tabellen, das
durch Fremdschlüssel
ausgedrückt
ist, wird in einen Zusammenhang zwischen Objekten übersetzt,
der durch Methoden, und insbesondere Methoden zur Erzeugung einer Verbindung,
zur Unterdrückung
der Verbindung und zum Durchlaufen der Verbindung, repräsentiert
ist. Folglich werden die Verbindungstabellen, die verwendet werden,
um die relationalen Verbindungsglieder auszudrücken, nicht in Klassen übersetzt.
Allgemein können
verschiedene Typen von relationalen Verbindungsgliedern in einem
relationalen Schema darge stellt werden; sie können verschiedene Kardinalitäten (1-1,
1-n, n-m) oder Eigenschaften, die ihnen zugeordnet sind, aufweisen,
wobei die Kardinalität
von den Eindeutigkeitsbedingungen abhängt, die in den Fremdschlüsseln deklariert
sind (das Fremdschlüsselattribut
kann "eindeutig" definiert sein,
kann ein Primärschlüssel sein
usw.).
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Folglich
wird gemäß der Erfindung
keine Objektsprache, wie etwa die SQL-Objektsprache, benutzt, sondern der
Zugriff auf Daten wird in vorteilhafter Weise durch Methoden in
den erzeugten Klassen verwirklicht. Es ist zu beachten, dass die
Vorrichtung zur Schnittstellenerzeugung die relationale Datenbank
nicht in eine Objektdatenbank transformieren wird. Im Grunde genommen
werden die relationalen Daten mit dem Ablauf der Benutzeranwendung
in Objekte übersetzt:
Wenn diese Letztere ein Datum anfordert, wird dieses in ein Objekt übersetzt,
wobei nur die Daten übersetzt
werden, die in die Verarbeitung eingehen. Außerdem werden, um die Kohärenz zwischen
der relationalen Welt und der Objektwelt zu gewährleisten, die Daten im Relationalen
verriegelt, sobald sie von der Anwendung benutzt werden. Außerdem muss überwacht
werden, dass die relationalen Daten nicht als Objekt dupliziert
werden, um auch hier die Kohärenz
zwischen diesen beiden Welten sicherzustellen. Wenn entsprechend
der Anwendung gewünscht
wird, auf ein Datum zuzugreifen, wird auf diese Weise bevor es in
ein Objekt übersetzt
wird, verifiziert, dass es noch nicht übersetzt worden ist.
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2 ermöglicht die
Veranschaulichung eines sehr einfachen Anwendungsbeispiels zur Erzeugung von
Klassen anhand eines relationalen Schemas, wobei insbesondere gezeigt
wird, wie die üblichen
relationalen Tabellen in Klassen übersetzt werden, während die
Verbindungstabellen hingegen in Methoden übersetzt werden, die die relationalen
Verbindungsglieder repräsentieren.
In der Figur sind drei relationale Tabellen gezeigt; sie ermöglichen,
Studenten, den Studenten angebotene Kurse sowie den Besuch dieser
Kurse durch die Studenten aufzuzeichnen. Eine erste Tabelle STUDENT,
die die Studenten betrifft, umfasst drei Spalten, welche jeweils
die den Studenten identifizierende Nummer ST_NUM, die ein Primärschlüssel ist,
den Namen des Studenten NAME bzw. schließlich das Alter des Studenten
AGE enthalten. Diese Tabelle wird in eine Klasse STUDENT übersetzt,
die drei Attribute ATTRIBUTES umfasst, die den Spalten der übersetzten
Tabelle entsprechen. Eine zweite Tabelle COURSE, die sich auf die
Kurse bezieht, umfasst ebenfalls drei Spalten, die jeweils die den
Kurs identifizierende Nummer CS_NUM, die ein Primärschlüssel ist,
die Benennung des Kurses TITLE bzw. die Anzahl der diesem Kurs zugeteilten
Stunden NB_HRS enthalten. Diese Tabelle wird in eine Klasse COURSE übersetzt,
die drei Attribute ATTRIBUTES umfasst, die den Spalten der übersetzten
Tabelle entsprechen. Eine dritte Tabelle ATTEND, die den Besuch
dieser Kurse durch die Studenten betrifft, umfasst zwei Spalten,
welche die den Studenten identifizierende Nummer ST_NUM und die
den Kurs identifizierende Nummer CS_NUM enthalten, die Fremdschlüssel FK
sind, die Primärschlüsseln mit
der gleichen Bezeichnung entsprechen, wobei diese Tabelle typisch
eine Verbindungstabelle ist, denn sie enthält nur Fremdschlüssel, wobei
jedes n-Tupel ein relationales Verbindungsglied zwischen einem Studenten
und einem Kurs repräsentiert.
Diese Tabelle wird folglich nicht in eine Klasse, sondern in Methoden
METHODS in den Klasen, auf die sie verweist übersetzt: in der Klasse STUDENT
mittels einer Methode Courses(), die eine Sammlung von Kursen Collection<Course> zurückgibt,
und in der Klasse COURSE durch eine Methode Students(), die eine Sammlung
Student Collection<Student> zurückgibt.
Ein derartiges relationales Schema kann unter Verwendung beispielsweise
der Sprache SQL als Sprache zur Definition und Manipulation von
Daten wie folgt dargestellt werden:
CREATE TABLE STUDENT(
ST_NUM
number (6) PRIMARY KEY,
NAME char (80),
AGE number (3));
CREATE
TABLE COURSE(
CS_NUM number (6) PRIMARY KEY,
TITLE char
(80),
NB_HRS number (3));
CREATE TABLE ATTEND
ST_NUM
number (6) REFERENCES STUDENT (ST_NUM),
CS_NUM number (6) REFERENCES
COURSE (CS_NUM));
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Außerdem bedeutet
in Bezug auf die Bestimmung der Kardinalität die Tatsache, dass keine
Eindeutigkeitsbedingungen über
die Attribute der dem Besuch der Kurse ATTEND zugehörigen Relation
definiert sind, dass die Kardinalität des relationalen Verbindungsglieds
von der Ordnung n-m ist, d. h. dass ein Student mehrere Kurse besuchen
kann und dass ein Kurs von mehreren Studenten besucht werden kann.
Wenn hingegen das Attribut ST_NUM der Relation ATTEND als "eindeutig" oder als ein Primärschlüssel deklariert
wäre, dann wäre die Kardinalität des relationalen
Verbindungsglieds von der Ordnung 1-n, was bedeutet, dass ein Student nur
einen einzigen Kurs besuchen kann, denn er kann nur ein einziges
Mal in der Tabelle ATTEND erscheinen, während ein Kurs von mehreren
Studenten besucht werden kann. In diesem Fall könnte die Methode Courses()
der erzeugten Klasse STUDENT keine Sammlung von Kursen, sondern
nur einen einzigen Kurs zurückgeben.
-
2 zeigt
folglich einen Teil der Schnittstelle der von der Vorrichtung GEN
zur Schnittstellenerzeugung erzeugten und implementierten Klassen,
wobei diese Implementierung den wirklichen Zugang zu dem Steuersystem
RDBMS der Datenbanken erlaubt. Jede erzeugte Klasse enthält eine
Gruppe von gemeinsamen Methoden, wovon einige auf die Klasse, d.
h. auf die Gruppe aller Instanzen, anwendbar sind, während andere auf
Objekte, d. h. auf Instanzen, anwendbar sind. Für die Erzeugung von Schnittstellen
gemäß der Erfindung sind
die Methoden der Klasse, insbesondere in der Sprache C++, durch
statische Funktionen dargestellt, wie beispielsweise die Erzeugungsmethoden
oder Methoden zur Suche oder Abfrage, die ermöglichen, ein Objekt zu erhalten,
wenn sein Schlüssel
bekannt ist, oder eine Gruppe von Objekten zu erhalten, indem einfache
Auswahlkriterien angewendet werden. Die direkt auf Objekte anwendbaren
Methoden sind für
Operationen zur Unterdrückung
oder Aktualisierung geeignet. Ein Beispiel für eine (unter Verwendung der
Sprache C++) erzeugte Klasse für
die zuvor beschriebene Tabelle STUDENT ist nachstehend gegeben:
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-
Wie
aus diesem Beispiel hervorgeht, ist folglich eine Menge von Operationen
für die
Manipulation von Daten und für
den Zugriff auf diese vorgesehen und wird mit der auf diese Weise
erzeugten objektorientierten Schnittstelle angeboten. Für ein besseres
Verständnis
der Operationen, die in diesem Beispiel ausgeführt werden, folgen einige Präzisierungen
in Bezug auf die benutzten Methoden.
-
Die
Erzeugungsmethode, die ein Objekt erzeugt und gleichzeitig die entsprechenden
Daten (den Schlüssel
des Objekts und gegebenenfalls die Initialisierungsparameter, die
eingegeben sind) aus der Datenbank einfügt, ist im Grunde genommen,
gemäß der Sprache
C++, die in dem vorliegenden Beispiel verwendet worden ist, der
Konstrukteur der erzeugten Klasse. In dem vorhergehenden Beispiel
nimmt der Konstrukteur, der folglich die Methode zur Erzeugung von
Klasseninstanzen ist, als Parameter den Schlüssel der Entität Student,
der die Nummer des Studenten ist:
Student (int key);
-
Die
Methode zur Unterdrückung,
die ein Objekt und gleichzeitig die entsprechende Entität aus der
Datenbank entfernt, entspricht der Methode "destroy", die im vorhergehenden Beispiel benutzt
worden ist:
destroy(); // lösche
das Objekt und die Daten in db
~Student(); // entferne das
Objekt aus dem Speicher (und nur aus dem Speicher)
-
Der
Zerstörer "~Student" wird in erster Linie
intern verwendet, er steht jedoch für den Programmierer, der die
Zuweisung oder die Aufhebung der Zuweisung von Speicherplatz managen
möchte,
zur Verfügung, wobei
bekannt ist, dass das Löschen
des Objekts im Speicher sich nicht auf eine Modifikation auswirkt,
die während
einer Transaktion an einer Entität
verwirklicht worden sein könnte,
und folglich diese nicht annulliert, da der Zerstörer nur
das Objekt aus dem Speicher entfernt.
-
Für jede Klasse
werden zwei Methoden zur Abfrage und zur Suche erzeugt: Die Methode "get" gibt ein Objekt
zurück,
dessen Schlüssel
sie kennt, während
die Methode "query" eine Gruppe von
Objekten zurückgibt,
deren Attribute einfachen Kriterien genügen:
static Student *get
(int key);
static Collection<Student> *query (char *where);
-
Die
Aktualisierungen werden mit Hilfe von Methoden ausgeführt, denen
Attribute zugeordnet sind. Dies sind die Methoden zum Lesen und
zum Schreiben von Attributen, wobei die Methoden zum Schreiben von
Attributen die an den Objekten vorgenommenen Modifikationen in die
Datenbank hineintragen. Bei der üblichen
C++-Version manipuliert der Programmierer die Attribute nicht direkt,
es müssen
auch zugeordnete Methoden benutzt werden. Es gibt keine Methode,
um die zu den Schüsseln
gehörenden
Attribute zu aktualisieren, da sie die Entität identifizieren. Die Methoden
zum Lesen und zum Aktualisieren des Attributs "age" sind also
folgende:
int age (); // lesen
void age (int); // schreiben
-
Außerdem werden
Methoden für
die Navigation durch die relationalen Verbindungsglieder erzeugt.
In der erzeugten Klasse Student gibt es folglich eine Methode, um
durch das relationale Verbindungsglied "attend" (erste Zeile) zu navigieren, eine zweite,
um ein relationales Verbindungsglied zwischen dem laufenden Objekt "Student" und einem Objekt "Kurs" (zweite Zeile) zu
schaffen, und eine dritte, um eine derartige Relation aufzuheben
(dritte Zeile).
Collection<Course> *attend_course ();
void
create_attend (Course*);
void delete_attend (Course*);
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Die
meisten dieser Methoden schließen
Mechanismen der Sprache zur Definition und Manipulation von Daten
wie etwa SQL ein; beispielsweise wird die Methode "attend course" unter Verwendung
der folgenden SQL-Mechanismen implementiert:
SELECT C.* FROM
COURSE C, ATTEND A WHERE A.ST_NUM = st_num (des Zustands des Objekts)
AND A.CS_NUM = C.CS_NUM
-
Außerdem wird
eine generische Klasse "Collection" verwendet, um Gruppen
von Objekten zu manipulieren; sie ermöglicht, die Gruppe der Instanzen
einer Klasse oder der Instanzen, die Auswahlkriterien entsprechen,
zu durchsuchen.
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Diese
Klasse schließt
nämlich
vorteilhaft die Cursoren des Datenbanken-Steuersystems RDBMS ein, derart,
dass das Speichern der Daten durch das System RDBMS und nicht auf
Objektebene erfolgt. Die Objekte werden erst erzeugt, wenn eine
Suchoperation vom Typ "fetch" angefordert ist.
Die Sammlungen resultieren oftmals aus Methoden vom Typ "query" oder "Navigation in den
relationalen Verbindungsgliedern".
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Die
Steuerung von Transaktionen kann ebenfalls mit Hilfe desselben Beispiels
eindeutig ausgedrückt werden,
wobei im Gedächtnis
behalten wird, dass das Grundprinzip bei der vorliegenden Erfindung
darauf zurückzuführen ist,
dass die Erzeugungsvorrichtung GEN ermöglicht, Objektschnittstellen
zu liefern, um auf vorhandene Daten, die in einem Datenbanken-Steuersystem
RDBMS gespeichert sind, zuzugreifen, und dass die manipulierten
Objekte nur Ansichten der relationalen Daten sind. Dies bedeutet,
dass sich die erzeugte Schnittstelle vorteilhaft auf die Mechanismen
des Datenbanken-Steuersystems stützen
kann, etwa auf die Steuerung von Transaktionen oder auf die Cursoren,
die einfach von den Sammlungen eingeschlossen werden.
-
Alle
an den Objekten ausgeführten
Operationen werden direkt in entsprechende relationale Operationen übersetzt,
und die Daten in den Pufferspeichern des Steuersystems RDBMS sind
die Nachbildung des Zustands der Objekte in dem Speicher, wobei
diese Objekte nur Ansichten des Zustands der Datenbank RDB sind.
Die tatsächliche
Aktualisierung der Datenbank wird mit Hilfe von Befehlen vom Typ "commit" und "abort" (die Funktionen
zur Validierung bzw. Annullierung von Transaktionen entsprechen)
erzielt, die von der Anwendung über
eine Steuerungsklasse ausgelöst
werden, die als Datenbank-Administrator bezeichnet wird und für die Steuerung
von Transaktionen geschaffen worden ist. Auf diese Weise werden
beispielsweise alle Erzeugungs-, Lösch- und Modifizie rungs-Operationen
direkt in das Datenbanksystem hineingetragen, jedoch nur dann validiert,
wenn ein Validierungsbefehl vom Typ "commit" ausgeführt wird, oder unterdrückt, wenn
ein Unterdrückungsbefehl
vom Typ "abort" (oder "rollback", dem mit dem relationalen
Datenbanksystem Oracle (eingetragenes Warenzeichen der Oracle Corporation)
benutzten Befehl) ausgeführt
wird.
-
Dieser
Aspekt kann besonders gut anhand des folgenden Beispiels veranschaulicht
werden, bei dem die Methode zur Aktualisierung des Attributs AGE
der Klasse STUDENT unter Verwendung eines SQL-Befehls vom Typ "UP-DATE" implementiert ist:
-
-
Die
gespeicherten Objekttabellen werden gehalten, so dass vermieden
wird, die relationalen Entitäten zweimal
zu laden, da durch ein Duplizieren Inkohärenzen entstehen können. Außerdem werden
diese Tabellen verwendet, um den Speicher zu löschen, wenn ein Validierungsbefehl
vom Typ "commit" gegeben wird.
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Die
Methode vom Typ "commit" der erzeugten Klasse "Datenbank-Administrator" wird mittels eines vom
Steuersystem RDBMS ausgegebenen Befehls vom Typ "commit" implementiert, wobei der Speicher geleert
wird. Die Schnittstelle dieser Klasse "Datenbank-Administrator" ist nachstehend
unterbreitet:
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Die
Vorrichtung zum Erzeugen von objektorientierten Schnittstellen kann
in einer zentralisierten Umgebung oder aber in einer verteilten
Umgebung vorteilhaft eingesetzt werden, wobei sie in diesem letzteren Fall
in bemerkenswerter Weise als Komponente für den Zugriff auf eine Datenbank
benutzt wird, die das Verfahren zum Erzeugen von objektorientierten
Schnittstellen ausführt,
um einerseits Schnittstellen zu erzeugen, die in der Sprache zur
Beschreibung der Schnittstelle der verschiedenen Klassen ausgedrückt sind,
und um andererseits ausgehend von dieser Komponente einen Server
zu erzeugen.
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So
können
die Vorrichtung zum Erzeugen von objektorientierten Schnittstellen
sowie das von der Vorrichtung ausgeführte Verfahren mit und integriert
in CORBA (Common Object Request Broker Architecture) verwendet werden,
wovon die Architektur von OMG (Object Management Group) in dem Dokument "The Common Object
Request Broker: Architecture and specification), OMG-Dokument Nr. 93.12.43
vom Dezember 1993 beschrieben worden ist.
-
In
diesem Kontext bildet nämlich
die Gruppe der erzeugten C++-Klassen eine objektorientierte Zugriffskomponente
auf eine Datenbank, die in einem Modus vom Typ Client/Server von
verschiedenen entfernten CORBA-Clients benutzt werden kann, sobald
die IDL-Schnittstellen der Sprache zur Beschreibung der Schnittstelle
der verschiedenen Klassen erzeugt sind und ausgehend von dieser
Komponente ein CORBA-Server als eine Gruppe von Klasse geschaffen
worden ist. Deswegen werden die Gruppe der C++-Klassen, d. h. der
Server, und die entsprechenden IDL-Schnittstellen gleichzeitig geschaffen.
Diese IDL-Schnittstellen werden dann von dem IDL-Compiler, der in
diesem Umgebungstyp geliefert wird, und genauer mit dem ORB (Object
Request Broker), compiliert, um die von dem Client verwendeten Leerroutinen
(vom Fachmann auf dem Gebiet auch als "stubs" (engl.) bezeichnet) und die Grundgerüste für die Konstruktion
des Servers zu erhalten.
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Das übliche Verfahren,
um einen derartigen CORBA-Server zu konstruieren, ist, die IDL-Schnittstellen zu
definieren, mittels des IDL-Compilers die Grundgerüste zu erzeugen
und dann diese Grundgerüste
manuell, d. h. durch Schreiben, zu vervollständigen, um die Objekte, die
den erzeugten Grundgerüsten
entsprechen, zu implementieren. Die Vorgehensweise gemäß der Erfindung
ist vollkommen anders, weil die Implementierung des Servers auf
Grund der Tatsache, dass die Vorrichtung zum Erzeugen von Schnittstellen
die Gruppe von C++-Klassen erzeugt hat und anschließend die
entsprechende IDL-Sprache definiert worden ist, schon vorhanden
ist. Außerdem
sind die erzeugten IDL-Schnittstellen von den C++-Listenköpfen vollkommen
verschieden, da es die Konzepte statischer Funktionen und generischer
Typen in der IDL-Sprache von CORBA nicht gibt. Dies bedeutet, dass
für jede
C++-Klasse, beispielsweise für
die zuvor erwähnte
Klasse "Student" drei IDL-Schnittstellen
erzeugt werden: eine, die die Klasse repräsentiert und die statischen
Funktionen enthält (Klasse
Student), eine weitere, die ein Objekt repräsentiert, mit den nicht statischen
Funktionen (Student), und eine, die die Objektsammlungen dieser
Klasse repräsentiert,
die im Allgemeinen von den Funktionen zur Navigation in den relationalen
Verbindungsgliedern oder den Funktionen vom Typ "query" (CollectionStudent) zurückgegeben
werden. Die Grundgerüste
des Servers entsprechen diesen IDL-Schnittstellen und werden einfach
durch Einschließen
von Aufrufen der erzeugten Klassen durch die Vorrichtung zur Schnittstellenerzeugung
implementiert. Die IDL-Schnittstellen, die von der Vorrichtung gemäß der Erfindung
entsprechend der Klasse "Student" erzeugt werden,
sind die folgenden:
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-
Außerdem kann
die Integration mit Objekttransaktionsdiensten, insbesondere mit
OTS (Object Transaction Service) von CORBA, verwirklicht werden.
Die meisten Datenbanken-Steuersysteme liefern nämlich adäquate Schnittstellen; beispielsweise
liefert das System von Oracle die Schnittstelle XA des verteilten
Transaktionsverarbeitungsmodells ((Distributed Transaction Processing
Model von X/OPEN), die von OTS für
die Betriebsmittelsteuerung verwendet werden kann.
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Zusammenfassend
lässt sich
sagen, dass die vorliegende Erfindung ermöglicht, die anerkannten Vorteile
einer Technologie, die die Steuerung von relationalen Datenbanken
betrifft, mit der neuentwickelten objektorientierten Technologie,
die derzeit gut angenommen wird, zu kombinieren, wobei man diese
beiden Umgebungen auf eine einfache und effiziente Weise zusammenarbeiten
lässt und
sogar integriert.
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Schlussfolgerung:
Die hier beanspruchte Vorrichtung zum Erzeugen von objektorientierten
Schnittstellen liefert auf vorteilhafte Weise einen objektorientierten
Zugriff auf jede vorhandene relationale Datenbank, wobei sie ermöglicht,
Daten zu erzeugen, zu unterdrücken,
zu lesen und zu aktualisieren. Anhand des relationalen Schemas wird
eine Gruppe von Klassen erzeugt, um eine Schnittstelle zu schaffen,
wodurch sich der Zugriff auf Daten vereinfacht. Diese Klassen können örtlich von
irgendeiner Anwendung oder in einer verteilten Umgebung als Server
verwendet werden, auf den über
ein Netz ein entfernter Client zugreifen kann, insbesondere ein
CORBA-Client über
ORB.
-
Ein
Programmierer, der eine objektorientierte Anwendung entwickelt und
die relationalen Datenbanken benutzten möchte, hat durch die Erfindung
folgende Vorteile:
- – Die Phase der Konzeptübersetzung
der Objekte, ausgehend von Tabellen, vereinfacht sich erheblich.
- – Gewöhnlich bedeutet
der Zugriff auf eine relationale Datenbank ausgehend von einer beliebigen
Programmiersprache zwangsläufig
die sehr schwierige und mühselige
Entwicklung eines Codes, um die Cursoren, die Übereinstimmung der Typen und
der Variablen zu managen. All dies wird gemäß der Erfindung mit der Implementierung
der Klassen der Schnittstelle automatisch erzeugt.
- – Der
Programmierer der Anwendung braucht sich nicht mit den Problemen
befassen, die mit der Logik des Zugriffs auf die Daten einhergehen,
er muss sich nur mit der Logik der Anwendung beschäftigen.
Außerdem stößt er nicht
mehr auf Probleme der Datenkohärenz
bei der Speicherung von Daten (Verriegelungen, Duplizieren, usw.),
wobei diese Letzteren automatisch von der Verwaltung der gespeicherten
Objekte gelöst werden,
die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung
geliefert wird.
- – Der
Programmierer der Anwendung braucht nur ein Modell, das Objektmodell,
und eine Sprache (beispielsweise kein "eingebettetes SQL") zu kennen.
-
Da
das Verfahren zur Erzeugung automatisiert ist, kann die Vorrichtung
zum Erzeugen von Schnittstellen gemäß der Erfindung in irgendeine
Umgebung CASE (Computer Aided Software Engineering) integriert werden.
-
Ein
weiterer Vorteil, der mit der Erfindung einhergeht, ist, dass der
Zugriff auf relationale Datenbanken verwirklicht werden kann, wobei
es weder erforderlich ist, die Datenbank in ein neues Datenbanken-Steuersystem
wandern zu lassen, noch die Datenbank zu modifizieren. Außerdem wird
der Zugriff von neuartigen objektorientierten Anwendungen gemeinsam
mit früheren,
vorhandenen Anwen dungen zugelassen, da die Objektverwaltung auf
Transaktionsmechanismen der Steuerungssysteme der relationalen Datenbanken
beruht.
-
Diese
Vorrichtung zum Erzeugen von Schnittstellen kann auch bei der Konzeption
von neuen Datenbanken verwendet werden. Für Anwendungen, für die die
relationale Speicherung zweckmäßiger ist,
kann zunächst
das Schema der relationalen Datenbank unter Verwendung einer Methodik,
die auf den Daten beruht, entworfen werden, wobei anschließend automatisch
die Klassen erhalten werden, die benutzt werden, um auf die Daten
zuzugreifen und sie zu manipulieren. Der dynamische Teil der Anwendung
kann dann mittels einer objektorientierten Methodik entwickelt werden.
-
Außerdem war
bei der Entwicklung der Vorrichtung gemäß der Erfindung die gewählte Option,
keine objektorientierte Abfragesprache vom Typ SQL zu entwickeln,
und zwar aus folgenden Gründen:
- – Es
wäre dann
erforderlich gewesen, diese Sprache in die Programmiersprache zu
integrieren.
- – Der überwiegende
Teil der komplizierten Anfragen zur Abfrage oder zum Suchen, d.
h. jene, die in den relationalen Anwendungen mehr als eine Tabelle
einbeziehen, sind mit dem Ziel formuliert, durch die Verbindungstabellen
zu navigieren; derartige Anfragen sind in den erzeugten Methoden
der relationalen Verbindungsglieder vordefiniert.
- – Außerdem sind
in diesem Bereich die Standards nicht klar festgelegt.
-
Es
ist vielmehr bevorzugt worden, einfache Funktionen zu verwenden,
die gut in die erzeugten Klassen integriert sind.
-
Außerdem ist
es möglich,
in Bezug auf die Eingangsgrößen der
Vorrichtung zum Erzeugen von Schnittstellen zwischen zwei Lösungen zu
wählen.
Eine erste Lösung
besteht darin, das Konzeptionsmodell der Datenbank zu betrachten,
das gewöhnlich
unter Verwendung eines Modells Entität-Verbindung beschrieben ist,
das die Entitäten
der Anwendung gemeinsam mit den Verbindungen in Bezug auf die Entitäten repräsentiert.
Eine zweite Lösung,
wobei diese Lösung
gewählt
worden ist, besteht darin, als Eingangsgrößen das eigentliche Schema
der relationalen Datenbank zu nehmen, das im Allgemeinen unter Verwendung
der Sprache zur Definition und Manipulation von Daten dargestellt
ist. Die Entscheidung für
diese zweite Lösung
ist aus verschiedenen Gründen
getroffen worden. Ein erster Grund ist, dass es keine Standarddarstellung
für ein
Konzeptionsmodell (nicht einmal für ein Modell Entität-Verbindung)
gibt, die als Eingangsgröße verwendet
werden könnte.
Des Weiteren enthält
das Konzeptionsmodell keine Informationen über die physische Speicherung,
d. h. in welchen der Tabellen die Daten sind, was erforderlich ist,
um die Zugriffsschnittstelle zu erzeugen. Außerdem bietet die Einführung von
referentiellen Integritätsbedingungen
in eine Sprache vom Typ SQL ein Standardmittel, um die Verbindungen
in einem relationalen Schema darzustellen. Schließlich ist
die Sprache zur Definition und Manipulation von Daten vom Typ SQL
mit referentiellen Integritätsbedingungen,
wie etwa den Fremdschlüsseln,
eine Standardbeschreibung der Eingangsgrößen einer relationalen Datenbank.
-
Schließlich ermöglicht die
Konzeption der Vorrichtung gemäß der Erfindung
in vorteilhafter Weise die folgenden Perspektiven in Angriff zu
nehmen:
- – die
Möglichkeit,
objektorientierte Schnittstellen anhand von relationalen Ansichten
zu erzeugen, was ermöglichen
würde,
für einen
bestimmten Kunden individuell gestaltete Schnittstellen zu schaffen,
die direkt an die Erfordernisse der Anwendung anpassbar sind. Dies
stellt einen offensichtlichen Vorteil bei der Erzeugung von Objekten,
die den Zugriff auf eine relationale Datenbank ausführen, anhand
der Beschreibung der Zuordnung zwischen den Strukturen von Daten,
wie etwa Objekten, und einer Anfrage vom Typ SQL, dar.
- – Der
Entwickler von objektorientierten Anwendungen kann sich auch für die Speicherung
von neuen Objekten, die in der Anwendung definiert sind, in dem
System zur Steuerung von relationalen Datenbanken interessieren;
so könnte
die Vorrichtung zur Schnittstellenerzeugung außerdem verwendet werden, um
die umgekehrte Funktionalität
zu liefern, d. h. anhand eines objektorientierten Sche mas eine relationale
Speicherung zu erzeugen. Dies bedeutet, dass das entsprechende relationale
Schema sowie die Implementierung der Klassen, die von dem relationalen
Schema Gebrauch machen, um die Speicherung auszuführen, erzeugt
werden müssen.
Die Übersetzungsregeln
und die in diesem Fall erzeugten Klassen sind jenen ähnlich,
die weiter oben beschrieben worden sind, könnten aber etwas komplexer
sein, denn das objektorientierte Schema kann zusätzliche Konzepte wie etwa die
Vererbung von Objekten enthalten.
- – Für ein gegebenes
Netz, insbesondere für
ein gegebenes ORB, könnte
der CORBA-Server, der anhand der erzeugten Klassen konstruiert ist
und der objektorientierten Schnittstelle entspricht, mit den IDL-Definitionen
erzeugt werden.
