王曉東
摘 要：按照面向對象數據模型定義數據對象的行為和聯系，并以此構成的數據庫稱為面向對象數據庫。面向對象數據庫是面向對象程序設計方法和數據庫技術相結合的產物，本文探討了面向對象數據庫的教學方法，引導學生理解面向對象數據庫的基本概念和特征。
關鍵詞：面向對象;數據庫;教學
一、引言
數據模型是對現實世界中實體本身及其約束的抽象描述和實體間相互聯系的邏輯刻畫。以面向對象方法為指導對數據模型做語義解釋，就可構建面向對象數據模型（OODM）。它吸收了面向對象程序設計方法中的核心概念和基本方法，其要點是采用面向對象的觀點來描述現實世界中實體的邏輯結構和對象之間的聯系與限制。講解面向對象數據庫時一定要先介紹OODM，面向對象數據庫（OODB）就是按照OODM定義相應的數據對象生成的。進一步可以向學生講述，對OODB進行有效管理的數據庫管理系統稱為面向對象數據庫管理系統（OODBMS），以OODBMS為核心構造的數據庫系統則稱為面向對象數據庫系統（OODBS）。
二、面向對象概念
通常在學習面向對象數據庫之前，學生已經學習了傳統數據庫的基本理論。此時的教學重點應該是講解面向對象的概念，以及如何與數據庫理論有機地結合，構建面向對象數據庫。面向對象（OO）中的對象可以解釋為客觀世界中的客體，面向對象方法則可以理解為以客觀世界中的客體為觀察目標的方法。面向對象方法的突出特點是通過可構造手段表現客觀要求，以及使用有限構造手段與步驟建立客觀世界模型。由于計算機本身可構造的特點，從本質上來說，面向對象方法所構造的模型可在計算機上有效實現。
面向對象概念主要包括對象、類、消息、繼承和多態性，這些概念很抽象嗎，講課時要盡量向編程方向引導。對象是面向對象方法中的基本單位，也是客觀世界中的一種抽象與泛化。在程序中對象是由一組屬性（數據結構）以及相關的一組方法（代碼）封裝起來的基本單位，它具有封裝性、隱蔽性和穩定性等重要特性。封裝是使對象的外部界面與內部實現之間實行清晰隔離的一種技術，是面向對象模型的主要特征之一。它使得用戶只能看到對象外在的界面信息，例如規格說明;而看不到對象內部的信息，例如方法實現的細節。對象的界面實際上就是若干個外部接口，它對外部開放并為外部所見，而對象封裝則屏蔽了外界對其內部細節的了解，這稱為隱藏。對象隱藏使得復雜處理簡單化，簡化了對象的認識與操作。對象內部的行為建立在屬性之上，這就在對象內部建立起以屬性為核心并以行為作為附屬的穩定實體特性，稱為穩定性。
類是對具有共同屬性和方法的對象全體的概括描述，它相當于數據庫關系模型中的關系模式。類給出了屬于其全部對象屬性與行為的抽象定義，類中對象僅是類定義中的一個實體。類簡化了人們對客觀世界的認識，眾多的復雜對象因為有了類而變得簡單清晰。類之間的基本關系有三種，分別是繼承關系、組合關系和通信關系。消息是對象與對象之間的聯系信息。由于對象的封裝性和隱蔽性，對象的消息僅僅作用于對象界面，然后再通過界面進一步作用于對象內部。消息用于請求對象為其服務，它由接收者、操作要求和操作參數組成。每個對象都可以發送和接收若干消息，程序執行依賴于對象之間的傳遞消息。
繼承使得一個派生類能夠自動獲得基類所具有的屬性和方法，這是OODM中避免重復定義的一個重要機制。派生類除了能繼承基類中的屬性和方法之外，還可以用增加和取代的途徑，定義派生類所具有的新的屬性和方法。在類的繼承過程中，基類屬性與方法在派生類中允許有不同的實現形式、方法與語義，這稱為多態性。在面向對象的系統中，利用多態性可以為系統需求分析和設計帶來好處。
三、面向對象數據模型
面向對象數據模型是依據面向對象方法所建立的數據模型，其中包含數據模式以及相關的數據操作和數據約束。數據模式是由對象結構以及類間繼承和組合關系建立起來的數據間的組織結構關系，其語義表達能力遠強于常用的ER方法。由對象與類中方法建構的數據操作，其語義也強于傳統數據模型。數據約束是一種邏輯表示式，可以用類的方法表示模式約束。面向對象數據一般使用方法或者消息表示完整性約束條件，稱為完整性約束方法與完整性約束消息。任何一個對象及屬性都有一種類型，面向對象數據模型的類型系統由一組自身定義的基本類型和一些用來遞歸地構造復雜類型的構成器組成。
在講解面向對象數據模型時，要適時引導學生與傳統數據模型做比較。面向對象數據模型是一種層次式的結構模型，以類為基本單元，以繼承和組合作為結構方式，從而組成圖結構形式，具有豐富語義，能夠表達客觀世界復雜的結構形式。它是將數據與操作封裝于一體的結構方式，使得類具有獨立運作能力，彌補了傳統數據模型中實體集僅僅是單一數據集的不足。面向對象數據模型具有構造多種復雜抽象數據類型的能力，使得數據類型得到大大擴充。面向對象數據模型中的類層次結構是一種結構化形式，它可以根據需要隨時改變結構，從而擁有模式演化能力，不斷更新結構。
四、面向對象數據庫系統
面向對象數據庫的主要用戶是專業程序員，而不是普通終端用戶。它的一個優勢在于可以與面向對象程序設計語言一體化，使用者不需要學習新的數據庫語言。在教學過程中需要強調，面向對象數據庫系統作為一種數據庫系統，自然要滿足普通數據庫系統的組成要求，但更需注意其自身的特征和要求。數據庫系統的最小需求是有一個具有優化能力的高級查詢語言，支持持久性和自動的事務并發控制和恢復，支持復雜數據類型快速和有效的查詢、索引和存取。數據庫管理系統是任何一個數據庫的中樞，面向對象數據庫管理系統由類管理、對象管理和對象控制三個部分組成，支持面向對象數據模型，提供面向對象的數據庫語言，提供面向對象數據庫管理機制，同時具有傳統數據庫的管理能力。
五、結語
面向對象數據庫系統首先是一個面向對象的系統，其出發點是針對面向對象程序設計語言的持久性對象存儲管理，其核心是充分支持完整地面向對象概念和機制，例如用戶自定義數據類型、自定義函數和對象封裝等必不可少的面向對象方法特征，與當前流行的面向對象程序設計語言取得一致。其次面向對象數據庫系統還是一個數據庫系統，借助擴充傳統數據庫語義，使之與核心面向對象數據模型協調，以支持傳統數據庫系統中的所有數據庫特征和功能，例如持久性、輔存管理、數據共享、事務管理和一致性控制及恢復等等。在教學過程中應充分把握以上要點，使得學生能夠理解面向對象數據庫的概念和特征，更好地學習相關理論以及操作技術。
參考文獻：
[1] 湯庸. 高級數據庫技術與應用[M].北京：高等教育出版社， 2008.
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