Tehnici avansate de programare - Profs.info.uaic.ro

<strong>Tehnici</strong> <strong>avansate</strong> <strong>de</strong> <strong>programare</strong> 

Curs - 

Cristian Frăsinaru 

acf@<strong>info</strong>iasi.ro 

Facultatea <strong>de</strong> Informatică 

Universitatea ”Al. I. Cuza” Iaşi

Object-SQL Mapping 

Tehnologii <strong>avansate</strong> <strong>de</strong> <strong>programare</strong> – p.1/7

Cuprins 

Sisteme <strong>de</strong> gestiune a bazelor <strong>de</strong> date 

Mo<strong>de</strong>lul obiectual vs. relaţional 

"Impedance mismatch" 

Conceptelor mapării 

Maparea ierarhiilor <strong>de</strong> clase 

Maparea relaţiilor 

Aspecte legate <strong>de</strong> performanţă 


Introducere 


Aplicaţii pe mai multe nivele 


Arhitectura aplicaţiilor 

Majoritatea aplicaţiilor sunt structurate pe mai multe 

nivele: 

Interfaţa cu utilizatorul 

Logica aplicaţiei 

Persistenţa datelor 

O proiectarea corectă a aplicaţiei trebuie să asigure: 

Separare funcţională 

Cuplare redusă (Loose Coupling) 

Performanţă 


Serializarea obiectelor 

Transformarea unui obiect într-o formă persistentă din 

care să poată fi refăcut ulterior. 

Tipuri <strong>de</strong> serializare: binară, XML,.... 

Avantaje: Mecanism unitar <strong>de</strong> persistenţă, simplitate. 

Dezavantaje 

Serializarea binară este greu <strong>de</strong> controlat la trecerea 

<strong>de</strong> la o versiune la alta (serialVerUID) şi foarte 

sensibilă la fenomene <strong>de</strong> corupere a datelor. 

Algoritmii generali <strong>de</strong> serializare sunt lenţi 

(introspecţie). 

Nu există soluţii eficiente <strong>de</strong> interogare . 


Sisteme <strong>de</strong> gestiune a datelor 

Relaţional (RDBMS) 

Date: tabele - linii, tuple 

Performanţă ridicată 

Suport teoretic 

Lipsa noţiunii <strong>de</strong> părinte 

Orientat obiect (ODBMS) 

Date: tabele - obiecte 

Interogare eficientă şi elegantă 

Probleme legate <strong>de</strong> performanţă 


Mo<strong>de</strong>le <strong>de</strong> acces 

Table 

’I use tables and query them’ 

Entity (Chen / Yourdon) 

entitate = o relaţie bazată pe atribute, contruită pe 

baza unei interogări 

Domain mo<strong>de</strong>l (Fowler / Evans) 

domeniu = mulţime <strong>de</strong> clase 


Exemplu 

// Perspectiva unui programator OO 

public class Person { 

public String name; 

public float salary; 

public Persoana(String name) { ... } 

} 

Person p = new Person("Ionescu"); 

save(p); 

... 

p.setSalary(500); 

update(p); 

-- Perspectiva unui programator SQL 

CREATE TABLE persons (id integer NOT NULL, name varchar(50) NOT NULL, 

salary float, PRIMARY KEY(id)); 

INSERT INTO persons (id, name) VALUES (1, ’Ionescu’); 

UPDATE persons SET salary=500 WHERE id=1; 


Object-SQL Mapping 

Object-Relational Mapping ORM 

Tehnică <strong>de</strong> <strong>programare</strong> care leagă limbajele <strong>de</strong> 

<strong>programare</strong> orientate-obiect <strong>de</strong> baze <strong>de</strong> date relaţionale 

creînd o bază <strong>de</strong> date obiectuală virtuală. 

Scopul principal 

Separarea programării OO <strong>de</strong> <strong>programare</strong>a SQL. 

Problema principală: "Impedance mismatch" 

Dificultăţi referitoare la conectarea a două sisteme care 

au baze conceptuale diferite: mo<strong>de</strong>lul obiectual şi 

mo<strong>de</strong>lul relaţional. 


Nivelul <strong>de</strong> mapare 

OO Layer — Mapping Layer – Persistence Layer 

Trebuie să asigure persistenţa obiectelor în baza <strong>de</strong> date: 

Create (→ INSERT) 

Person p = new Person(...); 

mappingLayer.save(p); 

Read (→ SELECT) 

Person p = mappingLayer.retrieve(...); 

Update (→ UPDATE) 

p.setName("Popescu"); 

mappingLayer.update(p); 

Delete (→ DELETE) 

mappingLayer.<strong>de</strong>lete(p); 


Meto<strong>de</strong> <strong>de</strong> implementare 

Nivelul <strong>de</strong> mapare trebuie să conţină: 

Parte <strong>de</strong>scriptivă: 

fişiere <strong>de</strong> mapare, adnotări ale claselor 

API (oferit <strong>de</strong>zvoltatorului) 

Implementare internă (proprietară sau standard) <strong>de</strong> 

comunicare cu unul sau mai multe tipuri <strong>de</strong> baze <strong>de</strong> 

date. 

Meto<strong>de</strong> <strong>de</strong> iniţializare: 

parametrii <strong>de</strong> conectare, dialectul SQL, etc. 


Probleme 

Mo<strong>de</strong>le <strong>de</strong> reprezentare a datelor diferite: 

"Impedance mismatch" 

Tipuri <strong>de</strong> date 

Relaţii 

Existenţa unor dialecte SQL multiple 

Performanţa 


Probleme: Dialectul SQL 

--Sybase 

CREATE TABLE persons (id integer NOT NULL DEFAULT autoincrement, 

name varchar(50) NOT NULL, "key" integer, PRIMARY KEY(id)); 

INSERT INTO persons (name, "key") VALUES (’Ionescu’, 100); 

--HSQLDB 

CREATE TABLE persons (id integer NOT NULL IDENTITY, 

name varchar(50) NOT NULL, key integer, PRIMARY KEY (id) 

); 

INSERT INTO persons (name, key) VALUES (’Ionescu’, 100); 

--MySql 

CREATE TABLE persons (id integer NOT NULL auto_increment, 

name varchar(50) NOT NULL, ‘key’ integer, PRIMARY KEY (id) 

) ENGINE = InnoDB ; 

INSERT INTO persons (name, ‘key‘) VALUES (’Ionescu’, 100); 

--Firebird 

... 


"Unelte" 

Java 

Java Persistence API (JPA) - Sun 

TopLink - Oracle 

Hibernate - JBoss 

... 

.Net 

NHibernate 

... 

Perl, Python, Ruby, PHP, ... 


Conceptele mapării 


Noţiuni <strong>de</strong> bază 

Mo<strong>de</strong>lul obiectual 

Clase, obiecte, proprietăţi, relaţii <strong>de</strong> moştenire, asociere, 

compoziţie, agregare. 

Mo<strong>de</strong>lul relaţional 

Tabele, tuple, coloane, chei primare, legături (chei 

străine), in<strong>de</strong>cşi. 

Corespon<strong>de</strong>nţa 

Clasa - tabel(e), proprietate - coloana(e), relaţie - 


Exemplul 1 

public class Person { 

private int id; 

private String name; 

private Integer key; 

public int getId() { return id; } 

public void setId(int id) { this.id = id; } 

public String getName() { return name; } 

public void setName(String name) { this.name = name; } 

public Integer getKey() { return key; } 

public void setKey(Integer key) { this.key = key; } 

} 

---------------------------------------------------- 

persons (id int NOT NULL, name varchar(50), key int) 


Exemplul 2 

public class Or<strong>de</strong>r { 

private int id; 

private Date date; 

private Set items = new HashSet(); 

// ... 

} 

public class Or<strong>de</strong>rItem { 

private int id = -1; 

String product; 

float quantity, price; 

private int or<strong>de</strong>rId; 

private Or<strong>de</strong>r or<strong>de</strong>r; 

} 

---------------------------------------------------- 

or<strong>de</strong>rs(id int, date timestamp) 

or<strong>de</strong>rItems(id int, or<strong>de</strong>rId int, 

product varchar(50), quantity float, price float) 


Mo<strong>de</strong>lare structurilor <strong>de</strong> date 

I<strong>de</strong>ntificarea tipurilor <strong>de</strong> date 

I<strong>de</strong>ntificarea atributelor 

Aplicarea convenţiilor <strong>de</strong> <strong>de</strong>numire 

I<strong>de</strong>ntificarea relaţiilor 

Aplicarea şabloanelor <strong>de</strong> proiectare 

Stabilirea cheilor 

Normalizarea - reducerea redundanţei datelor 

Denormalizarea - îmbunătăţirea performanţei 


Tipuri <strong>de</strong> date 

Java 

SQL 

int 

integer 

String 

char, varchar 

boolean 

bit, smallint 

BigInt 

numeric(20,0) 

BigDecimal 

numeric(20,5) 

java.sql.Date date 

java.sql.Time time 

java.sql.Timestamp timestamp 

... ... 


Maparea ierarhiilor <strong>de</strong> clase 


Moştenirea (1) 

Person -> Customer 

-> Employee -> Executive 

abstract class Person { 

String name; 

} 

class Customer extends Person { 

String preferences; 

} 

class Employee extends Person { 

float salary; 

} 

class Executive extends Employee { 

float bonus; 

} 


Moştenirea (2) 

Maparea întregii ierarhii <strong>de</strong> clase într-un singur tabel 

persons(id, type, name, salary, bonus) 

persons(id, isCust, isEmpl, isExec, name, salary, bonus) 

Maparea fiecărei clase concrete într-un tabel separat 

customers (id, name, preferences) 

employees (id, name, salary) 

executives (id, name, salary, bonus) 

Maparea fiecărei clase într-un tabel separat 

persons (id, name) 

customers (personId, name, preferences) 

employees (personId, name, salary) 

executives (personId, name, salary, bonus) 

Maparea claselor într-o structură comună 


Maparea comună a unor clase 

Uzual aplicată pentru tabele tip nomenclator, cu o 

structură simplă şi puţine date: tari, localitati, sectii, 

categorii, valute, .... 

classes (id, parentId, name) 

attributes (id, classId, type, name, <strong>de</strong>sc) 

values (attId, value) 

SELECT v.value 

FROM values v, attributes a, classes c 

WHERE 

v.attId = a.id AND a.classId = c.id AND 

c.name=’customer’ AND a.name=’name’; 


Informaţii auxiliare 

"Shadow <strong>info</strong>rmation" 

Sunt proprietăţi necesare care nu ţin <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lul 

propriu-zis al datelor, având rol utilitar: 

cheia primară, când aceasta este o cheie surogat 

data operării (timestamp) 

starea persistenţei (obiectul există în bază sau nu) 

modul <strong>de</strong> actualizare a stării: UPDATE sau 

DELETE/INSERT 

... 


Tipuri <strong>de</strong> chei primare 

Chei surogat incrementale: autoincrement, 

i<strong>de</strong>ntity, sequence 

MAX() + 1 

Universally unique i<strong>de</strong>ntifiers (UUID): valori pe 128 

<strong>de</strong> biţi unice pentru fiecare maşină (Open Software 

Foundation) 

Globally unique i<strong>de</strong>ntifiers (GUID): (Microsoft) 

HIGH-LOW 


Maparea relaţiilor 


Clasificarea relaţiilor 

După multiplicitate 

One-to-One (0..1 — 0..1) 

One-to-Many (∗ — 1, 1 — ∗) 

Many-to-Many (∗ — ∗) 

După direcţie 

Uni-direcţionale 

Bi-direcţionale 


Exemple 

One-to-One 

Employee 0..1 -holds- 1 Position (uni) 

Employee 1 -owns- 0..1 Computer (bi) 

One-to-Many 

Employee 1..* -assigned- 1 Duty (uni) 

Employee 0..* -works- 1 Division (bi) 

Many-to-Many 

Employee 0..* -assigned- 0..* Printer (uni) 

Employee 0..* -assigned- 0..* Project (bi) 


Implementarea obiectuală 

proprietate - getter (accesor) - setter (mutator) 

Referinţe într-una sau în ambele clase 

pentru multiplicitate 0..1 

private Position pos; 

public Position getPosition() { return pos; } 

public void setPosition(Position pos) { this.pos = pos; } 

pentru multiplicitate ∗ 

private Set projects = new HashSet(); 

public Set getProjects() { return projects; } 

public void setProjects(Set projects) { ... } 

public void addProject(Project project) { ... } 

public void removeProject(Project project) { ... } 


Implementarea relaţională 

Chei străine - Foreign key 

positions (id, name) 

computers (id, name[, employeeId]) 

employees (id, name, positionId, computerId, ...) 

Tabele <strong>de</strong> asociere 

duties (id, name) 

projects (id, name) 

employees (id, name, ...) 

projectAssignments (employeeId, projectId) 

dutyAssignments (employeeId, dutyId) 


Tipuri <strong>de</strong> chei străine 

Clasificare după comportamentul la actualizarea 

elementelor relaţiei: 

Ştergere: DELETE FROM division WHERE id=1 

ON DELETE RESTRICT 

ON DELETE CASCADE 

ON DELETE SET NULL 

Modificare: UPDATE division SET id=100 WHERE id=1 

ON UPDATE RESTRICT 

ON UPDATE CASCADE 

ON UPDATE SET NULL 


Persistenţa relaţiilor 

Or<strong>de</strong>r 1 --- 0..∗ Or<strong>de</strong>rItem 

Salvarea, citirea, ştergere relaţiilor: 

Individual 

Or<strong>de</strong>r or<strong>de</strong>r = new Or<strong>de</strong>r(); 

Or<strong>de</strong>rItem item = new Or<strong>de</strong>rItem(...); 

or<strong>de</strong>r.addItem(item); ... 

mappingLayer.save(or<strong>de</strong>r); 

item.setOr<strong>de</strong>rId(or<strong>de</strong>r.getId()); 

mappingLayer.save(item); 

Cascadă 

mappingLayer.save(or<strong>de</strong>r); 

... 

Or<strong>de</strong>r or<strong>de</strong>r = mappingLayer.retrieve(id); 


Performanţă 


Citiri "leneşe" ("lazy") 

Lazy reads = Tehnică <strong>de</strong> optimizare a performanţei în 

nivelul <strong>de</strong> mapare care permite citirea progresivă a 

atributelor unui obiect, pe măsură ce acestea sunt 

cerute. 

Se aplică în general atributelor <strong>de</strong> tip colecţie. 

Citirea unui atribut <strong>de</strong> tip colecţie se poate face: 

complet - toate elementele colecţiei sunt citite din 

baza <strong>de</strong> date; 

JIT(Just In Time) - printr-un iterator responsabil cu 

interogarea bazei <strong>de</strong> date; 


Cache 

Zonele <strong>de</strong> tip cache pot îmbunătăţi consi<strong>de</strong>rabil 

performanţele comunicării. 

Tipuri <strong>de</strong> cache: 

Object cache - obiectele obţinute în urma unor citiri 

sunt păstrate în memorie 

Database cache - rezultatele unor interogări sunt 

păstrate <strong>de</strong> baza <strong>de</strong> date 

Client data cache - în aplicaţii distribuite, replicarea 

unor porţiuni ale bazei <strong>de</strong> date centrală 


Mo<strong>de</strong>lare 

Folosiţi şabloane <strong>de</strong> proiectare atât pentru clase, cât 

şi pentru tabele. 

Cele două mo<strong>de</strong>le: obiectual şi relaţional trebuie 

create împreună. 

Cheile primare trebuie să fie simple (surogat). 

O proprietate simplă = o coloană. 

Relaţiile dintre clase trebuie să se reflecte 

integritatea referenţială a datelor din tabele. 

Atenţie la citiri/scrieri în cascadă. 

Refactoring. 


Bibliografie 

Scott W. Ambler, Agile Database Techniques, 

John Wiley & Sons ISBN#: 0-471-20283-5 

Scott W. Ambler, The Object Primer, 

Cambridge University Press, 2004 ISBN#: 

0-521-54018-6 

http://www.agiledata.org

Tehnici avansate de programare - Profs.info.uaic.ro

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?