面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì) 課件 第12章 對(duì)象的持久化

第12章對(duì)象的持久化學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解和掌握持久化的概念和一般方法

理解和掌握通過序列化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的持久化方法

理解和掌握對(duì)象關(guān)系映射的概念和實(shí)現(xiàn)方法，理解和掌握對(duì)象到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的映射方法

了解和掌握數(shù)據(jù)對(duì)象到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的持久化方法第12章對(duì)象的持久化面向?qū)ο笙到y(tǒng)中，對(duì)象是系統(tǒng)最基本的構(gòu)成要素，不同的對(duì)象往往有不同程度的持久性。因此，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)面向?qū)ο笙到y(tǒng)時(shí)，不僅僅需要考慮對(duì)象和對(duì)象之間的協(xié)作。還需要考慮對(duì)象的持久化問題。任何對(duì)象都有其特定的生存期，對(duì)于生存期較長(zhǎng)的持久對(duì)象，還需要有其特定的持久方法。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是目前應(yīng)用系統(tǒng)中最重要的信息存儲(chǔ)和管理方法。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)被結(jié)構(gòu)化成若干個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)表格。這些表格雖然看起來簡(jiǎn)單，但一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中往往建有大量的數(shù)據(jù)表格，表格之間的關(guān)系也錯(cuò)綜復(fù)雜，分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)也就不是一件很容易的事了。本章將首先討論使用數(shù)據(jù)文件的持久化，然后再詳細(xì)地討論使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象持久化。12.1持久對(duì)象和持久化方法軟件中的任何對(duì)象都要占用一定量的存儲(chǔ)空間（內(nèi)存或外存），并在一定的時(shí)間內(nèi)存在。我們把一個(gè)對(duì)象從最初的建立到最終消亡的時(shí)間間隔稱為對(duì)象的生存期。顯然，不同的對(duì)象會(huì)有不同的生存期。從持久化的角度來看，可以將系統(tǒng)中的對(duì)象分為非持久對(duì)象和持久對(duì)象。非持久對(duì)象是指那些僅在軟件運(yùn)行期間存在的對(duì)象，這些對(duì)象的主要特征是其存在性與軟件狀態(tài)相關(guān)，軟件運(yùn)行時(shí)它們可以根據(jù)需要而存在，軟件停止運(yùn)行時(shí)，這些對(duì)象則不再需要繼續(xù)存在，所以，它們也不需要持久化。12.1持久對(duì)象和持久化方法持久對(duì)象是指存在性與軟件的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)的對(duì)象，所以，持久對(duì)象需要在軟件停止運(yùn)行時(shí)也還要繼續(xù)存在。直到其生命期終結(jié)時(shí)，這些對(duì)象才被最終撤銷。一般情況下，持久對(duì)象可以跨越不同的軟件運(yùn)行期而存在，有的持久對(duì)象還可以跨越不同的軟件系統(tǒng)而存在。軟件運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中的對(duì)象一般都占據(jù)一定的內(nèi)存空間而存在。當(dāng)軟件停止運(yùn)行時(shí)，持久對(duì)象通常需要存儲(chǔ)在某個(gè)數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫(kù)中，以保證其存在性。當(dāng)軟件重新處在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，這些對(duì)象將會(huì)根據(jù)需要被調(diào)入內(nèi)存并參與系統(tǒng)的運(yùn)行。程序運(yùn)行結(jié)束后，這些對(duì)象的屬性數(shù)據(jù)（可能是更新后的）將再被保存在數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)象最終被撤銷時(shí)，這些對(duì)象的數(shù)據(jù)將被從數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除，從而結(jié)束其生命周期。12.1持久對(duì)象和持久化方法實(shí)現(xiàn)持久化技術(shù)所需要的主要操作，不外乎就是所謂的增、刪、改和查等四個(gè)基本操作：1．增加對(duì)象：系統(tǒng)在創(chuàng)建新的持久對(duì)象時(shí)，需要及時(shí)地將這些對(duì)象的屬性數(shù)據(jù)保存到某個(gè)數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫(kù)中去，以實(shí)現(xiàn)這些對(duì)象的持久性存儲(chǔ)。2．修改對(duì)象：系統(tǒng)修改了某個(gè)或某些持久對(duì)象的屬性時(shí)，需要及時(shí)更新存儲(chǔ)在外存上的相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，以保持系統(tǒng)狀態(tài)的一致性。3．刪除對(duì)象：當(dāng)系統(tǒng)最終撤銷一個(gè)持久對(duì)象時(shí)，需要及時(shí)刪除被撤銷對(duì)象存儲(chǔ)在外存上的屬性數(shù)據(jù)。4．查找對(duì)象：當(dāng)系統(tǒng)需要讀取或定位存儲(chǔ)在外存上的某個(gè)或某些持久對(duì)象時(shí)，所需要完成的操作。其過程是根據(jù)給定條件（如對(duì)象標(biāo)識(shí)符），在外存上或定位讀取滿足條件的對(duì)象屬性數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)中使用了大量持久對(duì)象的數(shù)據(jù)時(shí)，創(chuàng)建、修改和刪除這三個(gè)操作還都應(yīng)該包含這個(gè)查找操作。12.1持久對(duì)象和持久化方法另外，持久化技術(shù)必然需要是要外存上的存儲(chǔ)技術(shù)。目前，數(shù)據(jù)在外存上的存儲(chǔ)技術(shù)主要分為文件存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)兩種技術(shù)。所以，最常見的持久化技術(shù)就包括使用數(shù)據(jù)文件的持久化技術(shù)和使用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)的持久化技術(shù)兩種情況。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體情況選擇或設(shè)計(jì)不同的持久化技術(shù)實(shí)現(xiàn)持久對(duì)象的持久化。12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)又成為序列化或串行化（Serialize）技術(shù)。適用于系統(tǒng)中某些類型的持久對(duì)象的數(shù)量固定或較少，并且這些對(duì)象之間還不具有強(qiáng)制性、結(jié)構(gòu)性的一致性方面的約束時(shí)的情況。序列化（Serialization）是一種將對(duì)象的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換為可以存儲(chǔ)或傳輸?shù)男问降倪^程。通過序列化技術(shù)，對(duì)象可以將其當(dāng)前狀態(tài)寫入到某個(gè)臨時(shí)的或具有持久性存儲(chǔ)區(qū)。以后，還可以通過從相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)中讀出或反序列化出對(duì)象的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并以此重建該對(duì)象。可以看出，序列化包含了兩個(gè)過程：一個(gè)是將對(duì)象的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換為適合于存儲(chǔ)或傳輸?shù)男蛄谢问降臄?shù)據(jù)的序列化過程。另一則是將序列化形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性數(shù)據(jù)的過程。二者顯然應(yīng)該是互逆的兩個(gè)過程。這兩個(gè)過程的引出的另一個(gè)問題是，序列化過程應(yīng)與對(duì)象屬性的可見性無關(guān)。序列化時(shí)，對(duì)象的大多數(shù)屬性都應(yīng)該是可序列化的，這與屬性的可見性無關(guān)。反序列化過程也一樣。這在客觀上要求需要序列化的對(duì)象必須實(shí)現(xiàn)其自己的序列化過程（或方法）。12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)1．MFC框架提供的序列化技術(shù)圖12-1給出了MFC類庫(kù)中提供的序列化框架。其中CSearlizeObject是一個(gè)自定義的需要序列化的類，它需要以CObject類作為基類，并實(shí)現(xiàn)Serialize方法以實(shí)現(xiàn)序列化，屬性的序列化決策就包含在這個(gè)方法（Serialize）中。圖12-1MFC中的序列化技術(shù)框架12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)1．MFC框架提供的序列化技術(shù)圖12-2描述了MFC程序使用序列化技術(shù)將對(duì)象屬性數(shù)據(jù)寫入某個(gè)文件的過程。MFC中使用CObject抽象類，為序列化定義了一個(gè)接口，需要序列化的類必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口，并且覆蓋CObject類中的Serialize（CArchive&ar）方法。這個(gè)方法的主要特點(diǎn)是它同時(shí)封裝了序列化和反序列化這兩個(gè)互逆的過程。用戶實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程時(shí)，可以自主地決定序列化哪些屬性及其序列化的讀寫順序，此方法對(duì)設(shè)計(jì)人員的主要約束是序列化和反序列化這些屬性的順序必須一致。12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)1．MFC框架提供的序列化技術(shù)圖12-2MFC序列化對(duì)象屬性的過程12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)2．Java語言提供的序列化技術(shù)Java程序設(shè)計(jì)語言也則提供了一種使用起來非常簡(jiǎn)單的序列化技術(shù)。java序列化技術(shù)提供了Serializable接口和transient關(guān)鍵字兩個(gè)機(jī)制來支持序列化。Serializable接口是一個(gè)沒有封裝任何屬性和可重定義方法的一個(gè)接口，其主要作用是聲明一個(gè)類是否支持序列化。對(duì)于可序列化對(duì)象的屬性來說，其默認(rèn)選項(xiàng)都是可序列化的，當(dāng)某個(gè)屬性不需要序列化時(shí)，就可以在這個(gè)屬性前面加上一個(gè)transient修飾符，這個(gè)屬性就不再參與序列化了。其具體的序列化和反序列化過程則被Serializable接口完全封裝了。另外，java序列化結(jié)果是將對(duì)象的內(nèi)容序列化成一個(gè)流，對(duì)于這樣的流，既可用于網(wǎng)絡(luò)傳輸，也可用于磁盤文件的讀寫。12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)2．Java語言提供的序列化技術(shù)圖12-3Java對(duì)象的反序列化12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)2．Java語言提供的序列化技術(shù)圖12-4Java序列化數(shù)據(jù)對(duì)象12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)2．Java語言提供的序列化技術(shù)下列代碼給出了一個(gè)圖12-2和圖12-3中描述的序列化的具體實(shí)現(xiàn)。importjava.io.Serializable;publicclassPersonimplementsSerializable{privateStringname;privateintage;publicvoidsetName(Stringname){=name;}publicStringgetName(){returnname;}publicvoidsetAge(intage){this.age=age;}publicintgetAge(){returnage;}}12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)2．Java語言提供的序列化技術(shù)publicclassTestObjSerializeAndDeserialize{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{SerializePerson();//序列化Person對(duì)象Personp=DeserializePerson();//反序列Perons對(duì)象System.out.println(MessageFormat.format("name:{0},age:{1}",p.getName(),p.getAge());}}12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)2．Java語言提供的序列化技術(shù)privatestaticvoidSerializePerson()throwsFileNotFoundException,IOException{Personperson=newPerson();person.setName("張三");person.setAge(25);ObjectOutputStreamoo=newObjectOutputStream(newFileOutputStream(newFile("E:/Person.txt")));oo.writeObject(person);//序列化Person對(duì)象;oo.close();}12.2基于數(shù)據(jù)文件的序列化技術(shù)2．Java語言提供的序列化技術(shù)privatestaticPersonDeserializePerson()throwsException,IOException{ObjectInputStreamoo=newObjectInputStream(newFileInputStream(newFile("E:/Person.txt")));Personperson=(Person)ois.readObject();//反序列化Person對(duì)象

returnperson;}12.3對(duì)象模型到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的映射從面向?qū)ο蠓椒ǖ陌l(fā)展過程來看，對(duì)象模型實(shí)質(zhì)上就是對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)體聯(lián)系（ER）模型的一種擴(kuò)展。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法中，人們通常首先設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的實(shí)體聯(lián)系模型作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，然后再將這個(gè)數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系模型，從而完成數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。面向?qū)ο蠓椒ㄖ校@然也可以用對(duì)象模型替代傳統(tǒng)方法中的實(shí)體聯(lián)系ER模型來完成數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。12.3.1對(duì)象到數(shù)據(jù)表的映射對(duì)象模型到關(guān)系模型的映射方法的基本思路就是將對(duì)象模型中的每個(gè)類映射成一個(gè)關(guān)系，將這個(gè)類的持久屬性映射成域，類的每個(gè)實(shí)例（即對(duì)象）映射成一個(gè)記錄。而在具體實(shí)現(xiàn)映射時(shí)，還要考慮到對(duì)象模型中的類之間的各種關(guān)系（如繼承、關(guān)聯(lián)、組合、聚合和依賴等），并把這些關(guān)系也都映射到關(guān)系模型之中。12.3.1對(duì)象到數(shù)據(jù)表的映射1．?dāng)?shù)據(jù)表主鍵的映射再將一個(gè)類映射到一個(gè)關(guān)系時(shí)，一個(gè)比較重要的問題就是主鍵的映射問題。映射時(shí)應(yīng)根據(jù)對(duì)象屬性的語義特征識(shí)別或定義出對(duì)應(yīng)表的候選鍵和主鍵，從而對(duì)應(yīng)定義數(shù)據(jù)表的實(shí)體完整性。當(dāng)然，也可以根據(jù)這些類之間的關(guān)系識(shí)別出表的外鍵，從而進(jìn)一步定義表的參照完整性。12.3.1對(duì)象到數(shù)據(jù)表的映射1．?dāng)?shù)據(jù)表主鍵的映射圖12-5給出了一個(gè)將“教師類”映射成“教師表”的例子。教師表是從教師類直接映射得到的，其主鍵是教師類的一個(gè)屬性（對(duì)象標(biāo)識(shí)符）。圖12-5類到數(shù)據(jù)表的映射12.3.1對(duì)象到數(shù)據(jù)表的映射1．?dāng)?shù)據(jù)表主鍵的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，候選鍵是指由表中能唯一標(biāo)識(shí)表中的記錄的屬性構(gòu)成的集合。一個(gè)表中可能會(huì)有多個(gè)不同的候選鍵，數(shù)據(jù)表中對(duì)候選鍵的約束是候選鍵中的任何屬性的值都不能為空。主鍵可以是任意選定的一個(gè)候選鍵，這通常是人為選定的，選定原則是選定的主鍵應(yīng)具有用戶可理解的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)方面的意義并且服從用戶的業(yè)務(wù)邏輯。每個(gè)數(shù)據(jù)表必須擁有一個(gè)主鍵。外鍵則是指當(dāng)前表中某個(gè)屬性集合，這個(gè)屬性集合恰好是數(shù)據(jù)庫(kù)中某個(gè)表的主鍵（或候選鍵）。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，對(duì)外鍵的約束條件是，它要么取空值，要么其值必須包含在相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表中。外鍵通常用于持久化對(duì)象模型中的關(guān)聯(lián)關(guān)系和泛化關(guān)系。12.3.1對(duì)象到數(shù)據(jù)表的映射在將類映射成表時(shí)，可用如下兩種方法來定義對(duì)應(yīng)的主鍵。（1）將對(duì)象標(biāo)識(shí)符定義為表的主鍵設(shè)計(jì)需要持久化的實(shí)體類時(shí)，就可以為這個(gè)類設(shè)計(jì)一個(gè)或若干個(gè)具有唯一標(biāo)識(shí)其實(shí)例作用的屬性（對(duì)象標(biāo)識(shí)符），映射到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)可直接將這個(gè)屬性映射為數(shù)據(jù)表的主鍵。例如，學(xué)生的學(xué)號(hào)、工廠的設(shè)備編號(hào)等。這樣設(shè)計(jì)出來的屬性兼具對(duì)象標(biāo)識(shí)符和數(shù)據(jù)庫(kù)主鍵兩個(gè)方面的意義。并且在將類映射為關(guān)系時(shí)，僅在每張表中增加一個(gè)列，該列既可作為表的主鍵，也可作為該對(duì)象的對(duì)象標(biāo)識(shí)符列。在將對(duì)象模型中的關(guān)聯(lián)關(guān)系或關(guān)聯(lián)類映射為數(shù)據(jù)表時(shí)，關(guān)聯(lián)表的主鍵就可以由與該關(guān)聯(lián)關(guān)系相連接的類的對(duì)象標(biāo)識(shí)符組成。這種方法的缺點(diǎn)是，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致對(duì)象中可能會(huì)含有缺乏問題域方面意義的屬性。不便于用戶理解和使用。12.3.1對(duì)象到數(shù)據(jù)表的映射2．對(duì)象屬性到域的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的域（domain）被定義成一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。落實(shí)到具體的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)時(shí)，其內(nèi)容就包含了數(shù)據(jù)類型、取值范圍、存儲(chǔ)長(zhǎng)度、缺省值和是否可以取空值等方面的內(nèi)容。將類屬性映射到域時(shí)，需要清楚地給出每一個(gè)域的準(zhǔn)確定義。定義數(shù)據(jù)類型時(shí)，需要考慮的如何將屬性的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)類型，二者的關(guān)系一致時(shí)，可直接使用。不一致時(shí)，則需要考慮使用等價(jià)的或兼容的數(shù)據(jù)類型，以確保對(duì)象存儲(chǔ)在不同位置的等價(jià)性。12.3.1對(duì)象到數(shù)據(jù)表的映射2．對(duì)象屬性到域的映射對(duì)象模型中，通常定義了一些約束條件，如屬性的缺省值、取值范圍以及屬性之間關(guān)系等，這些約束條件通常還與用戶的業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)。映射時(shí)可考慮將這些約束映射到數(shù)據(jù)庫(kù)表中。如對(duì)象屬性缺省值可直接映射到數(shù)據(jù)表的中相應(yīng)字段的缺省值；取值范圍可視情況映射成表屬性的數(shù)據(jù)類型、存儲(chǔ)長(zhǎng)度甚至可以映射成SQL的Check子句來表示。枚舉域限定了域所能取值的范圍。枚舉域的實(shí)現(xiàn)比簡(jiǎn)單域的實(shí)現(xiàn)要復(fù)雜一些。12.3.2繼承關(guān)系的映射

在將類映射成關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)表時(shí)，必然需要處理類之間的繼承關(guān)系。從本質(zhì)上來說，繼承是純粹的類之間的一種關(guān)系，而不是對(duì)象之間的關(guān)系。同對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系相比較，繼承關(guān)系是一種更為抽象地關(guān)系。數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通常是系統(tǒng)某些對(duì)象的數(shù)據(jù)映像。因此，繼承關(guān)系到數(shù)據(jù)庫(kù)的映射應(yīng)該兼顧類及這些類的實(shí)例到數(shù)據(jù)庫(kù)的映射。

圖12-6給出了某學(xué)校管理信息系統(tǒng)中的員工信息類的類圖。12.3.2繼承關(guān)系的映射

圖12-6給出了某學(xué)校管理信息系統(tǒng)中的員工信息類的類圖。圖12-6員工信息類類圖12.3.2繼承關(guān)系的映射

圖12-6給出了某學(xué)校管理信息系統(tǒng)中的員工信息類的類圖。圖12-6員工信息類類圖12.3.2繼承關(guān)系的映射將這些類映射到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)的實(shí)質(zhì)就是要將這個(gè)學(xué)校的所有員工都存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中去。類圖描述了教師（teacher）、管理人員（manager）和工人（Worker）等三種人員，并且它們還擁有一個(gè)共同的員工角色。這時(shí)的每個(gè)對(duì)象都至少擁有了兩種角色，即其本身的角色（如教師、管理人員和工人）和員工角色。映射時(shí)，通?？刹扇∪缦聨追N基本方法來處理類之間的繼承關(guān)系。1．將每個(gè)類都映射成一個(gè)數(shù)據(jù)表這種方式將繼承關(guān)系中的每一個(gè)類（超類和子類）都映射成一張表，所有這些表都共享同一個(gè)公共的主鍵。這種方式下，將圖12-6中的類映射成數(shù)據(jù)表時(shí)，得到的映射結(jié)果如圖12-7所示。12.3.2繼承關(guān)系的映射1．將每個(gè)類都映射成一個(gè)數(shù)據(jù)表將每個(gè)類（超類和子類）都映射成一張表，所有表共享同一個(gè)公共的主鍵。圖12-7將每個(gè)類都映射成數(shù)據(jù)表12.3.2繼承關(guān)系的映射1．將每個(gè)類都映射成一個(gè)數(shù)據(jù)表將每個(gè)類（超類和子類）都映射成一張表，所有表共享同一個(gè)公共的主鍵。圖12-7將每個(gè)類都映射成數(shù)據(jù)表12.3.2繼承關(guān)系的映射這種方式的缺點(diǎn)：1）每個(gè)類都被映射成一張表會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)中表的數(shù)量偏多。2）同一個(gè)對(duì)象的屬性需要存儲(chǔ)在多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的表中，這會(huì)導(dǎo)致大量的多表操作，從而延長(zhǎng)數(shù)據(jù)的讀寫時(shí)間，影響數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問效率。12.3.2繼承關(guān)系的映射2．將繼承關(guān)系中的每個(gè)子類映射成一張數(shù)據(jù)表在這種映射方法中，繼承關(guān)系中的超類將不再映射為數(shù)據(jù)表，而是僅將繼承關(guān)系中子類映射成數(shù)據(jù)表，并且建立的數(shù)據(jù)表中既包含對(duì)應(yīng)子類中的屬性，也包含該子類從其基類中繼承的屬性。這樣就可以有效地減少了數(shù)據(jù)庫(kù)表的數(shù)量。12.3.2繼承關(guān)系的映射12.3.2繼承關(guān)系的映射2．將繼承關(guān)系中的每個(gè)子類映射成一張數(shù)據(jù)表這種方法的優(yōu)點(diǎn)是每一類對(duì)象的屬性數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在同一張表中，可以效地避免第一種映射方法導(dǎo)致的多表操作。其缺點(diǎn)是：當(dāng)修改某個(gè)類時(shí)，必須修改它對(duì)應(yīng)的表和它的所有子類對(duì)應(yīng)的表。例如，如果要向人員類中添加“工齡”這樣一個(gè)新屬性時(shí)，那么就需要同時(shí)在上述三張表中添加同樣的屬性。另外，當(dāng)對(duì)象充當(dāng)多種角色時(shí)，為系統(tǒng)增加了新的完整性負(fù)擔(dān)。例如，當(dāng)圖12-8中的教師、管理人員和工人三種對(duì)象以員工的身份同時(shí)出現(xiàn)在系統(tǒng)中時(shí)，系統(tǒng)還需要維護(hù)這些實(shí)體本身的完整性。解決辦法是分別為教師、管理人員和工人三種對(duì)象的主鍵定義不同的編碼規(guī)則，以便系統(tǒng)能夠正確地區(qū)分這些不同的實(shí)體。12.3.2繼承關(guān)系的映射3．將繼承關(guān)系中的超類映射成一張數(shù)據(jù)表在使用這種方法時(shí)，需將所有子類的屬性都存放在超類所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表中。換句話來說，就是將一個(gè)完整的類層次結(jié)構(gòu)映射為一張數(shù)據(jù)庫(kù)表，并且將這個(gè)層次結(jié)構(gòu)中所有類的持久屬性都存儲(chǔ)在這張數(shù)據(jù)庫(kù)表中。這種方法避免了將每一個(gè)子類都映射為數(shù)據(jù)庫(kù)表，從而減少了數(shù)據(jù)表的數(shù)量。圖12-9給出了按照此方法將圖12-6中的類層次結(jié)構(gòu)映射得到的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)的例子。12.3.2繼承關(guān)系的映射3．將繼承關(guān)系中的超類映射成一張數(shù)據(jù)表圖12-9將繼承關(guān)系中超類映射成數(shù)據(jù)表12.3.2繼承關(guān)系的映射3．將繼承關(guān)系中的超類映射成一張數(shù)據(jù)表這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，因?yàn)樗璧乃袛?shù)據(jù)都可以在一張表中找到。缺點(diǎn)任何一個(gè)類的修改都會(huì)影響到數(shù)據(jù)表的修改。因此，這種映射方法還增加了類層次結(jié)構(gòu)中的耦合性，即該結(jié)構(gòu)層次中的任何一個(gè)類的修改都可能引起數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的修改，當(dāng)然也就有可能影響到這個(gè)類層次結(jié)構(gòu)中的所有類。12.3.2繼承關(guān)系的映射3．將繼承關(guān)系中的超類映射成一張數(shù)據(jù)表由于這種方法將多種不同類型的對(duì)象存儲(chǔ)在同一個(gè)數(shù)據(jù)表中，顯然會(huì)存在大量的空字段，從而造成數(shù)據(jù)庫(kù)空間上的浪費(fèi)。最后的問題是，如果類結(jié)構(gòu)層次中還存在具有多種同層次角色的對(duì)象存在時(shí)，這種方法還會(huì)引起新的多繼承方面的問題。例如，對(duì)于圖12-8中的數(shù)據(jù)庫(kù)表來說。如果系統(tǒng)中含有了同時(shí)充當(dāng)了多種角色的對(duì)象，如一個(gè)既是管理人員，同時(shí)也是一個(gè)教師的員工。那么這個(gè)方法也會(huì)帶來新的問題。12.3.2繼承關(guān)系的映射3．將繼承關(guān)系中的超類映射成一張數(shù)據(jù)表由于這種方法將多種不同類型的對(duì)象存儲(chǔ)在同一個(gè)數(shù)據(jù)表中，顯然會(huì)存在大量的空字段，從而造成數(shù)據(jù)庫(kù)空間上的浪費(fèi)。最后的問題是，如果類結(jié)構(gòu)層次中還存在具有多種同層次角色的對(duì)象存在時(shí)，這種方法還會(huì)引起新的多繼承方面的問題。例如，對(duì)于圖12-8中的數(shù)據(jù)庫(kù)表來說。如果系統(tǒng)中含有了同時(shí)充當(dāng)了多種角色的對(duì)象，如一個(gè)既是管理人員，同時(shí)也是一個(gè)教師的員工。那么這個(gè)方法也會(huì)帶來新的問題。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射在將對(duì)象模型向關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)映射時(shí)，不僅要將對(duì)象映射至數(shù)據(jù)庫(kù)，而且還要將對(duì)象之間的關(guān)系也映射到數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)象之間主要關(guān)聯(lián)、聚合和組合等三種關(guān)系。本小節(jié)將詳細(xì)討論關(guān)聯(lián)、聚合和組合這三種關(guān)系到數(shù)據(jù)庫(kù)的映射。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射從面向?qū)ο蟮慕嵌葋砜?，關(guān)聯(lián)、聚合與組合都是對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，只不過組合和聚合是一種特殊的部分和整體之間的特殊的關(guān)聯(lián)關(guān)系。關(guān)聯(lián)的方式不同，決定了關(guān)聯(lián)對(duì)象之間的連接方式、訪問方式以及承擔(dān)的系統(tǒng)責(zé)任的不同。同時(shí)，對(duì)象之間的耦合程度也不相同。從數(shù)據(jù)庫(kù)的角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)的對(duì)象僅僅是系統(tǒng)對(duì)象的一種數(shù)據(jù)鏡像，數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象將不再直接參與系統(tǒng)事務(wù)，或者說，它們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)中與在系統(tǒng)中所承擔(dān)的責(zé)任是不相同的。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象只要能夠正確描述它的狀態(tài)及以其他對(duì)象之間關(guān)系，并能夠正確地跟蹤和及時(shí)更新這些狀態(tài)和關(guān)系的變化就可以了。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射關(guān)聯(lián)關(guān)系描述了對(duì)象之間的訪問關(guān)系，即在一個(gè)對(duì)象內(nèi)部的任何地方均可訪問到關(guān)聯(lián)對(duì)象提供的服務(wù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)聯(lián)關(guān)系則僅需要描述成當(dāng)前對(duì)象與哪些個(gè)對(duì)象有關(guān)聯(lián)關(guān)系即可。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)象之間的關(guān)系可以使用外鍵機(jī)制加以描述。對(duì)于一張表來說，外鍵是當(dāng)前表的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)屬性，它同時(shí)還是另一張表的主鍵或主鍵的一部分。通過外鍵，可以描述一張表中的一個(gè)記錄（對(duì)象）與另一張表中的某一記錄（對(duì)象）之間存在的關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)在實(shí)例化這些對(duì)象時(shí)，就可以通過解析表中存儲(chǔ)的這些外鍵的值，實(shí)例化出對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。下面，我們將從關(guān)聯(lián)多重性的角度出發(fā)，討論關(guān)聯(lián)關(guān)系到數(shù)據(jù)庫(kù)的映射。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射1．一對(duì)一關(guān)聯(lián)的映射一對(duì)一關(guān)聯(lián)表示對(duì)象之間的一對(duì)一的聯(lián)系。這種關(guān)聯(lián)的映射可以在一個(gè)映射表中加上另一個(gè)映射表的主鍵即可。當(dāng)關(guān)聯(lián)的兩端至少有一個(gè)是必選的關(guān)聯(lián)時(shí)，可將必選端對(duì)象映射的表的主鍵加在另一端對(duì)象的映射的表中。此時(shí)，加入的外鍵應(yīng)該帶有一個(gè)非空的完整性約束。當(dāng)關(guān)聯(lián)的兩端都可選時(shí)，可將任意一端的對(duì)象的映射表的主鍵加在另一端對(duì)象的映射表中。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射1．一對(duì)一關(guān)聯(lián)的映射值得注意的是，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一關(guān)聯(lián)映射時(shí)應(yīng)避免將關(guān)聯(lián)雙方的主鍵分別放置在對(duì)應(yīng)的兩張表中，原因是這種做法容易引起數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)一致性方面的問題，并且這種做法也不能改善數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射1．一對(duì)一關(guān)聯(lián)的映射12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射2．一對(duì)多關(guān)聯(lián)的映射

實(shí)現(xiàn)一對(duì)多關(guān)聯(lián)映射時(shí)，可將多重性等于1的一端對(duì)象的主鍵添加到多重性為多的對(duì)象映射表中，并作為表的外鍵，如果多重性為1的關(guān)聯(lián)是強(qiáng)制的，則還需要進(jìn)一步為這個(gè)外鍵添加非空約束，這個(gè)非空約束也為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)帶來操作方面的約束。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射2．一對(duì)多關(guān)聯(lián)的映射實(shí)現(xiàn)一對(duì)多關(guān)聯(lián)映射時(shí)，可將多重性等于1關(guān)聯(lián)角色的主鍵添加到多重性為多的關(guān)聯(lián)角色的映射表中，并作為表的外鍵。如果多重性為1的關(guān)聯(lián)是強(qiáng)制的，則還需要進(jìn)一步為這個(gè)外鍵添加非空約束，這個(gè)非空約束也為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)帶來操作方面的約束。圖12-11給出了實(shí)現(xiàn)一對(duì)一關(guān)聯(lián)映射的實(shí)例。圖中，描述了將學(xué)院（School）、教師類（Teacher）以及二者之間的關(guān)聯(lián)映射到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)果。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射映射時(shí)，將每個(gè)類分別映射成一張表，二者之間的關(guān)聯(lián)則通過將學(xué)院類（School）的主鍵SchoolID加入到學(xué)生表（TeacherTable）中，并作為學(xué)生表的外鍵。圖12-11一對(duì)多關(guān)聯(lián)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的映射12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射2．一對(duì)多關(guān)聯(lián)的映射對(duì)父表進(jìn)行（如SchoolTable）操作時(shí)，應(yīng)使修改后的表仍然滿足這樣的約束:（1）插入操作對(duì)強(qiáng)制對(duì)可選約束來說，任何對(duì)象（Teacher對(duì)象）都可以不受任何約束地添加到父表中，因?yàn)檫@種約束中的父親不一定必須有子女。（2）修改父表的鍵值如果需要修改父表的鍵值，可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的方式，同時(shí)修改兩張表的數(shù)據(jù)，以維護(hù)數(shù)據(jù)的參照完整性。（3）刪除父表記錄可先刪除所有子表中的對(duì)應(yīng)記錄，然后再刪除父表中要?jiǎng)h除的記錄。對(duì)于子表來說，除了對(duì)外鍵的非空約束之外沒有其他附加的約束。如果在School類和Teacher類的關(guān)聯(lián)中，存在的是可選對(duì)可選的約束，則在映射所得的數(shù)據(jù)庫(kù)表中，TeacherTable中的列SchoolID則僅是一個(gè)外鍵，其值可為空。此時(shí)，對(duì)映射得到的父表上的操作就不存在上述的強(qiáng)制約束。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射3．多對(duì)多關(guān)聯(lián)的映射多對(duì)多關(guān)聯(lián)關(guān)映射到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，為了節(jié)省存儲(chǔ)空間并減少數(shù)據(jù)冗余，需要引入一個(gè)關(guān)聯(lián)表。關(guān)聯(lián)表是一個(gè)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的表，用于維護(hù)兩張或多張表之間的關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)表中的屬性通常應(yīng)包括關(guān)聯(lián)關(guān)系中各個(gè)表的主鍵的組合。關(guān)聯(lián)表的名字通常命名成它所關(guān)聯(lián)的表的名字的組合，或者是關(guān)聯(lián)本身名字。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射3．多對(duì)多關(guān)聯(lián)的映射圖中給出了學(xué)生（Student）和課程（Course）兩個(gè)類，二者之間存在著一個(gè)多對(duì)多的關(guān)聯(lián)關(guān)系。映射到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)后得到三個(gè)表。其中，學(xué)生表（StudentTable）和課程表（CourseTable）分別是由學(xué)生類（Student）和課程（Course）類映射得到，第三張表學(xué)生選課表（Student_Course_Table），則是由兩個(gè)類之間的關(guān)聯(lián)映射后得到的關(guān)聯(lián)表，其屬性就是前兩張表的主鍵的組合，并且構(gòu)成這個(gè)關(guān)聯(lián)表的主鍵。12.3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射圖12-12給出了一個(gè)將多對(duì)多關(guān)聯(lián)映射到數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)例。圖12-12將多對(duì)多關(guān)聯(lián)映射到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)12.4數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的持久化過程面向?qū)ο笙到y(tǒng)中，將對(duì)象持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)的過程與基于文件的對(duì)象持久化過程類似，也可以分成序列化和反序列化兩個(gè)過程。不同的是，一方面，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)擁有著嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)定義。另一方面，并且數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問通常要使用標(biāo)準(zhǔn)的SQL語句來訪問數(shù)據(jù)。下面簡(jiǎn)單地討論一下，面向?qū)ο笙到y(tǒng)中訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的基本技術(shù)。12.4.1使用SQL語句使用SQL語句可以完成的任務(wù)包括：查詢：通過查詢語句可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找滿足條件的記錄，必要時(shí)可以根據(jù)查詢結(jié)果創(chuàng)建對(duì)象，并將這些對(duì)象加入到系統(tǒng)中。插入：將系統(tǒng)中新產(chǎn)生的系統(tǒng)對(duì)象插入到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表中。刪除：當(dāng)某個(gè)系統(tǒng)對(duì)象的生命期結(jié)束時(shí)，可以通過發(fā)送一個(gè)刪除語句刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)記錄。修改：當(dāng)某個(gè)持久對(duì)象的持久屬性得知發(fā)生改變，可以通過發(fā)送一個(gè)更新語句修改該對(duì)象的屬性數(shù)據(jù)，以持久化對(duì)象的狀態(tài)。12.4.1使用SQL語句這些任務(wù)中，可以將以增加對(duì)象、刪除對(duì)象和修改對(duì)象屬性為目的的插入、刪除和修改等三種操作定義成類方法直接安排該對(duì)象所對(duì)應(yīng)的類或相關(guān)的類中。以讀入和創(chuàng)建對(duì)象為目的的查詢操作則可以定義成實(shí)例方法安排在對(duì)應(yīng)的類中。其余情況下的數(shù)據(jù)庫(kù)操作則可根據(jù)執(zhí)行操作的目的和對(duì)象職責(zé)的分配分布在適當(dāng)?shù)念愔?。有時(shí)，將某些數(shù)據(jù)庫(kù)操作定義成類作用域方法會(huì)使程序具有更大的靈活性。大多數(shù)軟件開發(fā)環(huán)境中，都定義了可重用的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問控制類，通過這些類，可以很容易地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的控制和訪問。12.4.2事務(wù)操作關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，通常使用事務(wù)機(jī)制以解決數(shù)據(jù)操作的一致性和完整性問題。事務(wù)（Transaction）被定義成一組數(shù)據(jù)庫(kù)操作構(gòu)成的集合。處理事務(wù)時(shí)，可以使一個(gè)事務(wù)里的操作要么被完全執(zhí)行，要么完全地不執(zhí)行。正確的事務(wù)處理機(jī)制有助于保證事務(wù)性單元內(nèi)的所有操作都成功完成，從而保證了數(shù)據(jù)的完整性和一致性。面向?qū)ο笙到y(tǒng)中，可以通過使用SQL事務(wù)處理語句，將數(shù)據(jù)庫(kù)操作封裝成一個(gè)完整地事務(wù)。并通過執(zhí)行這些語句實(shí)現(xiàn)事務(wù)處理。12.4.3序列化過程與面向流的序列化相比，使用數(shù)據(jù)庫(kù)的序列化消除了序列化和反序列化過程之間的耦合。同時(shí)，還允許用戶通過隨機(jī)訪問的方式修改對(duì)象的某個(gè)屬性。這有效地提高了系統(tǒng)的工作效率。圖12-13給出了已知的訂單和訂單明細(xì)類兩個(gè)類的定義，圖12-14給出了訂單類和訂單類的數(shù)據(jù)庫(kù)表的結(jié)構(gòu)定義。其中orderid是OrderTable的主鍵，orderid和id是表OrdeItemTable的主鍵，并且orderid是與OrderTable相關(guān)聯(lián)的外鍵。圖12-13訂單和訂單明細(xì)類12.4.3序列化過程圖12-14訂單和訂單明細(xì)類對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表12.4.3序列化過程圖12-15將訂單數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫(kù)的順序圖12.4.3序列化過程圖中出現(xiàn)了Client類、Transaction類、Connection類、Command類、Order類和OrderItem類的對(duì)象。其中，Client類是整個(gè)過程的客戶類，它負(fù)責(zé)組織、發(fā)起和控制完成了整個(gè)過程。Transaction類、Connection類和Command類分別是數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)類、數(shù)據(jù)庫(kù)連接對(duì)象類和數(shù)據(jù)庫(kù)命令對(duì)象類，大多數(shù)的面向?qū)ο箝_發(fā)環(huán)境均提供了這些類。本過程將所有訂單數(shù)據(jù)的插入操作組織成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)，以保證訂單數(shù)據(jù)的完整性。Order和OrderItem類分別是訂單類和訂單明細(xì)類，是本過程