《关联对象访问 》PPT课件.ppt

第十四章 关联对象访问Associative Object Access,本章重点讲述GOM对关联对象查询的支持，即如何实现一个查询和如何描述用户的查询要求在O-O DBMS中，实现一个查询是通过多态的Select函数来实现的GOM支持二种查询语言GOMql、GOMsql其中GOMql是基于关系语言QUEL在面向对象上的扩展GOMsql是SQL在面向对象上的扩展关联查询的操作对象为：类型范围(Type Extention)，用户定义的集合对象和表对象,多态的关联选择操作定义及其实现,关联选择操作需要一个操作对象说明在某个对象实例集合上，需要一个条件表达式作为选择的依据选择谓词当定义一个多态的选择操作时，选择谓词将以函数变元的方式作为操作变元当选择谓词本身需要参数时，该参数必须在选择操作的参数表中说明多态的选择操作的共同名字为Select,无参数的选择谓词简单的布尔函数,多态选择操作说明为Polymorph overload select(t1 bool)-t1 Code selectNoParam语义为类型t1，是一个集合类型，其元素类型为t2Select操作有两个变元：接受者类型为t1，另一个变元是一个布尔函数，它对类型为t2的对象进行选择，返回一个布尔型结果Select语义对t1的元素用布尔函数进行筛选；,多态选择操作的实现,define selectNoParam(selPred)is var result:t1;candidate:t2;begin result.create;!生成空结果集 foreach(candidate in self)if candidate.selPred then result.insert(candidate);return result;end define selectNoParam,应用举例,在立方体实例库中，查找某一个顶点是原点的立方体分析：其选择谓词需要顺次检查一个立方体的8个点，是否有一个点的x、y、z坐标值为0，0 inOrigin 操作其结果应当是下面二个集合的交集：包含在立方体实例集合中的实例myCuboid所引用满足谓词inOrigin 的实例多态的Select操作可以应用于任何一个集合类型,inOrigin定义declare inOrigin:Cuboid|bool;define inOrigin is!判断任何一个顶点是否处于坐标原点 return(self.v1.x=0.0 and self.v1.y=0.0 and self.v1.z=0.0）OR（self.v8.x=0.0 and self.v8.y=0.0 and self.v8.z=0.0);变量定义和引用var myCuboids,theCuboidsInOrigin:CuboidSet;theCuboidsInOrigin:=myCuboids.select(inOrigin);,示例2查询退休职员,declare isRetired:Employee|bool;var retiredEmps:EmployeeSet;retiredEmps:=ext(Employee).select(isRetired);,示例3无名的选择谓词的使用,当布尔选择谓词比较简单，则可以 符号来实现操作过程的传递示例：选择红色苹果的选择操作.选择谓词用命名isRed表达declare isRed:Apple|bool;define isRed is.选择谓词用表达直接传递过程redApples:=myApples.select(x:x.color=“red”)GoldCuboid=mycuboid.select(x:=“gold”),带参数的选择谓词,该参数是为选择谓词服务的，所以需要在谓词函数中说明由于在引用时，显然需要由Select来引用，因此，在Select的参数表中也要说明，规则如下：poly overload select(t1 bool),t3-t1语义：其中类型t3可以是任何类型，它的约束条件是Select的第三个参数类型t3，必须与选择谓词所需一个参数类型一致,Select的重载,Select函数不但是多态的，而且是重载的，它可以根据选择谓词的需要，设定多个参数编译器根据重载规则，从参数的个数，寻找到正确的实现版本其约束条件为：在哑、实结合时，Select的参数个数和各自类型必须与选择谓词的参数个数、类型完全一致,示例1一个参数的选择谓词,对Cuboid定义一个选择谓词bigCuboid，它能选择体积大于某个阈值的立方体对象定义declare bigCuboid:Cuboid|float-boolcode bigCuboidCode;define bigCuboidCode(threshold)isreturn(self.volume threshold)；引用 var myCuboids,myBigCuboids:CuboidSet;myBigCuboids:=myCuboids.select(bigCuboid,200.0);,示例2二个参数的选择谓词,选择体积在一个范围(上限high，下限为low)的立方体declare volumeRange:Cuboid|float,float-bool;define volumeRange(low,high)isreturn(self.volume=low);,迭代Iterators,可以在筛选的基础上利用循环进行各种进一步的操作例如：求符合体积要求的Cylinders的体积累加值declare bigCyl:Cylinder|float-boolcode bigCylCode;define bigCylCode(threshold)return(self.volume=threshold);var c:Cylinder;myCylinders:CylinderSet;bigCylindersTotalWeight:float:=0.0;foreach(c in myCylinders.select(bigCyl,20.0)bigCylindersTotalWeight:=bigCylindersTotalWeight+c.weight;,说明性查询语言GOMql,多态选择函数只是一个关联查询实现的基础，对于复杂的嵌套查询及其优化，表达力度不够，需要通过定义相关的查询语言来实现查询优化有两个方面解决关系代数的优化：编译时进行物理查询路径的优化：执行时进行下面的内容从用户角度出发，如何查询需求正确地用相应的查询语言序列来表达GOMql是基于QUEL的扩展,一个对象实例库,类型定义,Type Emp is name:string;working:Dept;salary:int;type Dept is name:string;mgr:Manager;profit:int;,Type Manager Supertype Emp is cars:Car;type Car is license:string;make:string;horsepower:int;,路径表达式为查找引用链的引用序列示例：示例的类型定义中，关联对象的联接，仅仅采用一个进入点的方式,GOMql表达式,单目标查询表达式rang r1:s1,rm:smretrieve riwhere p(r1,rm)多目标查询表达式rang r1:s1,rm:smretrieve a1:r1,aj:rjwhere p(r1,rm)Range子句：范围说明子句其中：rj（1jm）为范围变量表达式，它用于range子句中,其中，sj（1jm）必须是下列情况之一Sj是一个类型扩展EXT(用类型名表达)一个集合对象变量一个列表对象变量一个包含有集合结构的对象变量一个包含有表结构的对象变量一个计算一个集合结构对象的表达式一个计算一个表结构对象的表达式总之，变量rj被约束到一个相应的聚集类型sj的元素类型,retrieve子句 查询说明子句简单形式：只有一个范围变量单目标查询复杂形式：通过投影到多个范围变量，构造的多元组多目标查询实现方法：对目标的范围变量与相应的对象分别进行捆绑，并进行选择谓词查询Where子句：选择谓词中，P的变元(r1rm)(s1xs2xsm)(m个联接)当目标rj(或者多目标r1rj)与某一对象捆绑，使P(r1rj)为真，则该对象被选中,GOMql查询示例(一),简单选择谓词示例查询所有工资超过100000的Empsrange e:Empretrieve ewhere e.salary100000.0查询结果为id3,id4,id8,id9,id10 上述查询需要输出姓名，则为：range e:Empretrieve e.namewhere e.salary100000.0,name,“LeMond”“Hinault”“Boss”,GOMql查询示例(二),问题：找出其经理为驾驶Jaguar汽车的Emps该查询的路径表达式为：p=“Jaguar”查询表达式为：range e:Empretrieve ewhere“Jaguar”in,系统检测范围变量e的每个捆绑的对象，通过路径可以达到的串值是否为给定的“Jaguar”，若是，则该对象被选中该选择查询代价巨大，它需要进行如下多个联接：Emp x Dept x Manager x Car选择结果为id1,id2,id8,更复杂的查询(一),例3：找出选择的经理：他的部门亏损，但仍支付给至少一个雇员工资超过二十万元range e:Emp,m:Managerretrieve mwhere m=ande.salary200000.0 and0.0这里，m=称为功能联接(对象的“相等”操作子隐含地表示为“标识”),例3的优化处理如果在Dept类型中增加一个关联属性Emp，则例3可以表示为：range d:Dept,m:Managerretrieve mwhere m=d.mgr and d.profit200000.0,更复杂的查询(二),例4：查找这样的经理：他驾驶过贵重的汽车，而他管理的部门获利很低range d:Dept,m:Manager,c:Carretrieve mwhere m=d.mgr and d.profit150 or c.make=“Jaguar”),量词的使用（一）,(一)全称量词表达式for all rj in sj p语义为：若集合sj中所有成员rj均满足选择谓词p(rj)，则表达式为真，否则为假示例：查询其经理只开宝马车的雇员range e:Emps,c:Charretrieve ewhere forall c in(c.make=”BMW”),量词的使用（二）,(二)存在量词表达式 EXIST rj IN sj P(rj)语义为：若在集合S中至少有一个成员rj满足P(rj),则表达式为真,否则为假示例：查询其经理所用额轿车中有一辆为美洲虎的雇员range e:Emps,c:Carretrieve ewhere exists c in(c.make=”Jaguar”),嵌套查询,在任何一个集合可以出现的地方，都可以使用range-retrive-where表达式，因此，Gomql允许表达式嵌套表达式嵌套可以发生在三个子句的任何一个中，因为三个子句本身均要求一个集合表达式示例：查询那些只驾驶美洲虎牌或宝马牌，或马力200的汽车经理,range m:Manager,c:Carretrieve mwhere forall c in m.cars(c in(range v:Carretrieve vwhere v.horsePower200 or v.make=”Jaguar”or v.make=”BMW”),查询表达式中聚集函数和类型操作的使用,关系查询语言QUEL仅提供少量的聚集函数如count，sum，min，max，avg等Gomql允许类型操作作为函数使用。其约束条件为：类型操作不会改变对象的状态，且应当返回一个值函数的范围：在where子句和retrieve子句中都可以使用由于类型操作含有子类型的继承，因此，在执行时，每个对象实例仍然需要动态捆绑相应精化的操作,示例,示例1：查许体积大于150.0的圆柱体range c:Cylinderretrieve cwhere c.volume150.0示例2：查询所有金子做的几何体的总重量range g:GeometricPrimitiveretrieve sum(g.weight)where=”Gold”,基于SQL的对象查询语言GOMsql,GOMsql是O2SQL的一个子集，它是针对Gom的ODL设计的查询语言GOMsql的目标是向用户以供基于SQL的声明和面向集合的查询接口面向对象的基于SQL的查询语言强调的是对象类型，而对象关系的SQL扩展（SQL-99）强调的仍然是关系，即如何通过关系模型的扩展将对象和类引入其他的面向对象的查询语言-OQL。它是针对ODL设计的查询语言，而ODL是IDL(接口描述语言）-CORBA的一个组件的扩展。*CORBA是分布式面向对象的计算的一种标准,示例数据库边界标识的几何体数据库type BRep with extension isbodyname:string;weight:float;faces:FaceSet;end type BRep;type FaceSet is bodyFaceend type FaceSet;type EdgeSet isbodyEdgeend type EdgeSet;查找引用链,type Face is bodysurface:float;edegs:EdgeSet;end type Face;type VertexSet is body Vertexend type VertexSet;type Edge is body length:float;vertices:VertexSet;end type Edge;type Vertex is bodyx,y,z:float;end type Vertex;,GOMsql的基本查询结构,GOMsql的基本结构为：select-from-where-记为SFW表达式示例selectb.weightfrombinBRepwhereb.name=“cubo#5”在Select子句中，可以引入类型操作函数在from子句中，给出了一个显式定义的范围变量b，b属于BRep类型的对象实例集在where子句中，b的名字要等于cubo#5,与GOMsql等价的SQL查询表达式,(1)selectweightfromBRepwherename=“cubo#5”(2)selectb.weightfromBRepasbwhereb.name=“cubo#5”范围变量在SQL中被称为别名（aliases）方式（1）没有显式的范围变量方式（2）通过别名，定义了一个显式的范围变量b,GOMsql与SQL的主要区别,SQL：From子句中范围变量必须约束到一个已存在的，旦已被命名的元组赋值的对象集合上，即捆绑到一个关系或一个已建立的视图上结论：SQL的From子句中不允许嵌套SFW的结构GOMsql：From子句中的范围变量可以定义在任何的对象集合上。即无论是持久的命名集合，还是一个临时建立的对象集合，即允许捆绑到另一个SFW表达式上。结论：GOMsql的From子句支持SFW结构的嵌套范围变量在From子句中必须显式说明,范围变量的形式化定义,GOMsql中，范围变量被捆绑到From子句中的对象集合上形式化描述为：:fromin，in:=()|,嵌套查询表达式,示例：查找重量大于1000的几何体中表面积大于10的表面集合。方法：先查找重量大于1000的几何体，再从中挑出表面积大于10的子集Select fForm f in(select b.facesfrom b in Brepwhere b.weight1000)where f.surface10,这里，外层范围变量f被限定在内部的SFW表达式所返回的Face对象集合上。需要注意的约束条件是：保证范围变量必须有一个唯一的类型，这个类型可以在编译时推导出来一个嵌套查询表达了查询的路径表达式是faces更广泛地，一个范围变量不仅被限定在通过路径表达式检索的对象集合上，而且可以捆绑在任何一个集合上。,示例2,查询重量在1001000之间的几何体笨办法：先找出重量大于100的几何体，再从中挑出小于1000的来select b2.nameform b2 in(select b1from b1 in Brepwhere b1.weight100)where b2.weight100,范围变量可以限定到实例集合的属性域上,示例：查询立方体cubo#5的8个顶点坐标。select v.x,v.y,v.zfrom v in(select e.vertices from e in(select f.edges from f in(select b.faces from b in BRep where b.name=cubo#5),从最内层的SFW开始（7-9句）：b被限定在BRep的类型扩展上谓词b.name=Cubo#5将b限定到满足谓词的BRep的一个子集上，返回每个几何体的6个面f1-f6。56行的SFW接受由内层返回的6个面，并计算它们的边的并集：产生12个不同的edge对象语句34产生24个点的并集为8个不同的点语句12产生8个点值,嵌套查询和路径表达式,如下抽象的类型模式type T0 istype Tn-1 istype Tn is body body body；A1:T1；An:Tn；end type Tn end type T0end type Tn-1即元组类型Ti通过它的属性Ai1产生对类型Ti的引用,一个嵌套查询的SFW表达式假如从引用链的始端T0开始，到Tn终止，查询一个原子类型SomeAttr的值，那么它的查询如下：select an.someAttrfrom an in(select an-1.Anfrom an-1 in(select a1.A2 from a1 in(select s.A1 from s in someSet)利用路径表达式，其查询可以缩短为：select an.someAttrfrom an in someSet.A1.A2.An,嵌套查询的数学表示,数学上的表示：结果集合可以表示为并集Un，其中Ui被递归定义成：,不同的Join类型,不同类型的联系基于值的Join：关系查询传统的Join操作标识Join函数Join,基于值的Join,传统的连接操作，通过给定的Join属性的值的比较来联系对象示例：查询两个BRep对象，它们之间，第二个变量为第一个的两倍select b1.name,b2.name from b1 in BRep,b2 in BRep where b1.weight*2.0=b2.weight+对象b1，b2之间通过变量值来关联,标识Join-同一Jion,标识Join-基于对象的相等，而不是值相等，因此，是基于OID值相等的连接示例.谓词O1O2-表示O1与O2OID相等而不是O1与O2的状态相等谓词O-当且仅当O是Object集合中的一个对象实例时为真，而不是说Object中有一个对象状态与O的状态相等,标识Join示例,父，母，子三个对象类型及其实例库 type Man with extention is name:string;.;hasKids:Child;type WOMan with extention is name:string;.;hasKids:Child;type Child with extention is name:string;.;father:Man;mother:Woman;,查询同一个父亲的两个孩子C1，C2select c1.name,c2.name form c1 in child;c2 in child where c1.father=c2.father and c1!=c2 这里c1.fatherc2.father是标识相等，而不是值相等如果是这样的谓词Where c1.father.name=c2.father.name and c1!=c2-值相等查询,查询一个孩子的父母亲select m.name,w.name,c.name from m in Man,w in Woman,c in Child where c in m.hasKids and c in w.hasKids 利用重载操作，测试对于woman集合和man集合，是否包含有同一个孩子的偶对。也可以通过孩子类型的引用点来完成上述查询select m.name,w.name,c.name from m in Man,w in Woman,c in Child where c.father=m and c.mother=w,函数联接,利用引用链建立两个对象集合间的联接当引用路径表达式中如果有集合属性，则需要连接示例select b.name,f.name from b in BRep,f in b.faces where f.surface 20范围变量b与BRep类型对象集合捆绑，而b.faces寻找通过faces属性与b相关联的Face类集合,总结-面向对象的查询与关系查询的区别,(1)查询对象集关系的元组对象集，包括了继承的子对象集(2)谓词表达：面向对象的查询在谓词里允许类型属性的引用链组成的路径表达式。(3)谓词表达式允许对象的操作作为表达式的一个因子(4)范围变量允许由中间结果产生的集合来说明，即在From子句中允许嵌套SFW表达式(5)标识Join(6)函数Join,