データベース

第８章データベースシステムの発展
８．１オブジェクトリレーショナルデータベース
８．２分散データベース
８．３インターネットとデータベース
８．１オブジェクトリレーショナルデータベース
１．オブジェクト指向概念の導入
Object Oriented
リレーショナルデータベースは事務処理分野で普及
科学技術分野、マルチメディア分野での弱点の指摘
オブジェクト指向データベースの研究・実用化
フレーム型知識ベースの研究成果
オブジェクト指向の基本
① データは「もの」を表現する．
② 「もの」はメッセージに応じて振る舞い，
自分の状態を変化させる．
③ 「もの」は分類することができる（似たよ
うなものは，似た属性を持つ）
データは「もの」を表現する
ペンオブジェクトを表現するデータの集合
ペンの番号
X
：１００
Y
： 40
Up/Down状態：Up
番号
：１
Up/Down
(X,Y)
データの種類を規定する用語
スロット
プロパティ
アトリビュート
VB風のプロパティの変更と参照
変更
ペン.X ＝１２０
ペン.Y = 40
参照
X=ペン．X
ピリオド（．）を，日本語で「の」と読もう．
処理は対象物によって異なる(1)
顔
雑巾
食器
洗う１
洗う２
洗う３
対象物
顔を洗う
雑巾を洗う
食器を洗う
洗う処理
処理は対象物によって異なる(2)
(オブジェクト指向の表現方法は，日本語？）
おなじ処理名でも，対象物がきまらないかぎり，
処理内容は選択できない．
↓
対象物を先に指定して，処理を後で指定する方が有利．
wash her face, wash the duster, wash the tableware
↓
「顔」を「洗う」，「雑巾」を「洗う」，「食器」を「洗う」
ものはメッセージに応じて振る舞い，
自分の状態を変化させる．
オブジェクト
メッセージ
状態A
振舞い
（処理）
状態B
言い換えると，
オブジェクトは，自分がメッセージに対してどう動く
かを知っている．
さらに別の言葉を使えば
■動作を行うためのメソッドを持っている．
■オブジェクト専用の関数／手続きを持っている．
VB風のメソッドとメッセージ
ペン.移動 X:=100,Y:＝１２０
ペン.アップ
ペン.ダウン
ペン.交換番号:=2
メソッドの場合のピリオド（．）を，日本語で「を」と読もう．
ものは分類することができる
Is_a関係
「彼」は「人間」である．
「人間」は「霊長類」である．
He is a person.
A person is a primate
クラスとインスタンス
霊長類
まさに存在するもの：インスタンス
分類上の名称
：クラス
人間
高橋修一
君田恵美
クラス
インスタンス
プロパティ値，メソッドの遺伝
（インヘリタンス）
霊長類愛称：＜文字列＞
性：（雄，雌）
尾：（有，無）
is_a
人間
氏名：＜文字列＞
性：（男，女）
尾：無
is_a
氏名：大橋和夫
性：男
「尾：無」が遺伝
is_a
氏名：丸山恭子
性：女
イベントドリブン
イベント判定のための処理を
記述する必要がない．
初期設定
イベント１
処理１
イベント２
処理２
イベント３
処理３
画面の構成要素種類によっ
て行う処理は類似しているの
で，処理の標準化がやりやす
い．
マンマシン部分の共通化を図
ることができる．
インヘリタンス（継承）
• 下位オブクジェクトではスーパクラスと異なった性質だけを定義すれ
ば良い。これを差分プログラミングと呼ぶ。
スーパクラス
共通するデータやメソッド
サブクラスで定義されて
いるので継承しない
継承（インヘリタンス）
サブクラス
サブクラス
固有のデータやメソッド
継承（インヘリタンス）
他インスタンス
メッセージ
インスタンス
継承（インヘリタンス）
インスタンス
ものは複数の見方で分類することができる
スーパークラスが複数存在することがある。
• マルチインヘリタンス（多重継承）：複数のスーパクラスからの継承が
行われる。
• シングルインヘリタンス（単一継承）：ひとつのスーパクラスから継承
する。
（例）桜井眞人は学生である。桜井眞人は男である。
桜井眞人 is_a 学生。桜井眞人 is_a 男。
Is_aとPart_of
コンピュータ
コンピュータ
分解
CPU
集約
主メモリ
Part_of 関係
(CPU is part of コンピュータ)
特化
パソコン
汎化
WS
Is_a関係
(パソコン is a コンピュータ)
1989年データベース研究者６名
オブジェクトデータベース宣言
（オブジェクト指向データベースの備えるべき要件）
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
⑪
⑫
⑬
複合オブジェクト
オブジェクト識別性
カプセル化
型またはクラス
継承
再定義・多重定義・遅延束縛
拡張可能性
計算の完全性
永続性
２次記憶管理
並行処理制御
障害回復
アドホックな問合せ（問合せ言語の直接起動）
⑨以降は、
どんなデータベースでも
必須条件
(a) 複合オブジェクト
属性値（単一値） ⇔ 複合オブジェクト（複雑な内部構造を持つオブジェクト）
【複合オブジェクトの例】
（配列や、C言語の構造体、BASICのユーザ定義型をイメージしよう）
タプル、集合、マルチ集合、リスト、配列
これらの再帰的な複合値
複合オブジェクトを表で表現すると・・・7
２次元図形のデータ
図形形状
点座標
P3
P7
P4
P6
P2
P5
P1
点ID
X
Y
図ID
点ID
順序
P1
2
0
poly1
P1
1
P2
0
2
poly1
P2
2
P3
3
6
poly1
P3
3
P4
7
5
poly1
P4
4
P5
6
1
poly1
P5
5
P6
2
3
poly1
P1
6
P7
4
5
poly2
P1
1
poly2
P6
2
poly2
P7
3
poly2
P4
4
poly2
P1
5
図形
図ID
線色
面色
パターン
重ね順序
poly1
青
緑
メッシュ
1
poly2
赤
紫
横ストライプ
2
表現はできたが・・・
不都合な点が多い
①多角形が３つのリレーションにまたがる２２個のタプルで表現さ
れているので、分かりにくい。
②閉じた多角形を崩すような変更操作が行われてもちぇっくでき
ない。
③図形を描くとき、これらの結合演算が必要となるので、処理不
可が大きい。
(b) オブジェクト識別性
オブジェクトの中身とは独立に、各オブジェクトを識別する手段が
提供されることをオブジェクト識別性という
タプルは主キーによって区別される。
オブジェクト識別子を自動的に割り当て、
オブジェクト識別子によって区別する。
（人工的なキーを付与する必要がなくなる）
オブジェクト識別子は、オブジェクトの要素となりうる。
これを参照という。
P3
P7
P6
P2
P5
P1
参照
poly1:
（線色青, 面色緑, パターンメッシュ,
構成点 <P1, P2, P3, P4, P5>,
内包図形 <poly2>）
poly2:
（線色赤, 面色紫, パターン横ストライプ,
構成点 <P1, P6, P7, P4>,
内包図形 NULL）
p1: ( X 2, Y 0) p2: ( X 0, Y 2) p3: ( X 3, Y 6) p4: ( X 7, Y 5)
p5: ( X 6, Y 1) p6: ( X 2, Y 3) p7: ( X 4, Y 5)
(c) カプセル化
①オブジェクトの情報を公開情報と非公開情報に分け、公開
情報をインターフェース部に集約する。
②インターフェース部にメッセージを付与することでメソッドを
起動する。
カプセル化という。
①各オブジェクト固有のメソッドを組み込むことができる。
②非公開情報への外部からの操作を防止できる。
(d) 継承
複数クラスで共通部分をもつことがあるので、
これを階層的にすることができる。
クラス階層という。
①メソッドや値を下位に継承することができる。
②単一継承、多重継承の考え方がある。
色付き多角形 Is_a 多角形。
色付き多角形 Is_a 色付き図形。
2. リレーショナルデータベースと
オブジェクト指向データベースの融合
①1980年代、オブジェクト指向DBの研究開始。
②当初、ポストリレーショナルデータベース、ポストリレーショ
ナルデータベースともてはやされた。
③オブジェクト指向DBMSのベンダは小さい会社が多く、CAD
などオブジェクト指向型DBの特徴が最大限活かせる分野
にのみ普及し、それほどの普及をみなかった。
④一方、リレーショナルDBはオブジェクト指向の機能を取り込
みながら徐々に改良されていった。
⑤SQL92で拡張された重要な機能がオブジェクト指向DBとの
融合である
リレーショナルデータベースと
オブジェクト指向データベースの融合の問題点
オブジェクト指向
正反対
カプセル化
（情報隠蔽）
利用者固有の
データ型と操作を
追加できるという
柔軟性を重視
正反対
リレーショナル
データと操作
の分離、
システムで用意した
データ型と操作を
すべての利用者が
利用するという
普遍性を重視
3. オブジェクトリレーショナルデータベース
【SQL99の機能】利用者がデータ型を定義できる
①DISTINCTユーザ定義型（型の別名）
CREATE TYPE JPN_YEN AS DECIMAL(10,2) FINAL
CREATE TYPE US_DOLLAR AS DECIMAL(10,2) FINAL
（円価格とドル価格を別の型として扱う）
②構造化ユーザ定義型（オブジェクト）
(a) 構造化ユーザ定義型の定義
例１住所型
CREATE TYPE 住所型 AS
郵便番号
CHAR(7),
都道府県名 NCHAR VARYING(10),
市区町村名 NCHAR VARYING(40),
番地
NCHAR VARYING(40),
METHOD
住所表記() RETURNS NCHAR VARYING(100)
FINAL;
FINAL
: この型を継承する型を持たない。
NOT FINAL
: この型を継承する型を定義してもよい。
下線は無指定のときのデフォルト
例２メソッドの定義
CREATE MESHOD 住所表記 FOR 住所型
BEGIN
RETURN '〒'||郵便番号||' ' ||都道府県名
||市町村名||番地;
END;
例３大学人の型
CREATE TYPE 大学人型 AS
氏名
NCHAR VARYING(10),
所属学科
NCHAR VARYING(10),
住所
住所型,
NOT INSTANTIABLE
NOT FINAL;
INSTANTIABLE
: インスタンスを生成できる。
NOT INSTANTIABLE : インスタンスを生成できない。
（抽象型であり、共通的な属性、メソッドを定義するときに用いる）
下線は無指定のときのデフォルト
例４大学人型を継承して教員型を定義する
CREATE TYPE 教員型 UNDER 大学人型 AS
職位
NCHAR VARYING(6),
NOT FINAL;
UNDER
: 継承先を示す。
例５大学人型を継承して学生型を定義する
CREATE TYPE 学生型 UNDER 大学人型 AS
学年
CHAR(1),
NOT FINAL;
UNDER
: 継承先を示す。
(b) 表の定義
例６大学人の大学住所録の定義
CREATE TABLE 住所録(
氏名 NCHAR VARYING(10),
住所住所型);
例７教員型/学生型を格納する
教員表/学生表定義
CREATE TABLE 教員 OF 教員型;
CREATE TABLE 学生 OF 学生型;
(c) 表へのデータの格納(INSERT)
例８大学住所録にデータを格納
INSERT INTO 大学住所録 VALUES (
'山田栄一',住所型（'1890001', '東京都', '東村山市',
'久米川町１丁目'), '助教授'));
例９教員表にデータを格納
INSERT INTO 教員 VALUES (
教員型('山田栄一','電気電子工学科',
住所型（'1890001', '東京都', '東村山市',
'久米川町１丁目'), '助教授'));
(d) 問合せ(SELECT)
例９住所表記を出力
SELECT 氏名, 住所型.住所表記()
FROM 大学住所録 WHERE 氏名＝'山田栄一';
【結果】
山田栄一
〒1890001 東京都東村山市久米川町１丁目
例１０表中の住所データを出力
SELECT *
FROM
教員.氏名＝'山田栄一';
【結果】
山田栄一電気電子工学科
久米川町１丁目助教授
1890001 東京都
（住所表記ではないことに注意）
東村山市

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