Объектные расширения

Объектная модель SQL

Объектные расширения SQL:1999 базируются на некоторой объектной модели, хотя эта модель в явном виде в стандарте не специфицируется. Объектная модель SQL^{3Конечно, это не модель данных в смысле Кодда.} не является тождественной объектным моделям какого-либо объектно-ориентированного языка программирования или какой-либо объектно-ориентрованной системы баз данных. Однако при определении объектной модели SQL участники процесса стандартизации тщательно проанализировали ряд других языков и систем с целью выяснения достоинств и недостатков их объектных моделей. По мнению авторов стандарта SQL:1999, выработанная ими объектная модель похожа на объектную модель языка Java^{4Далеко не факт, что ориентация на язык Java была правильным решением. По мнению автора данного курса, причиной являются отнюдь не уникальные достоинства языка Java (обсуждение этого языка не является задачей автора), а то, что во время разработки стандарта SQL:1999 язык Java был особенно моден. Помимо прочего, заметим, что для языка Java (насколько известно автору) никогда не определялась формальная объектная модель.}, но при этом адаптирована к природе языка SQL как языка СУБД с наличием стабильно хранимых метаданных и данных.

Объектная модель SQL:1999 включает два основных отличительных компонента – структурные, определяемые пользователями типы данных (User Defined Type – UDT) и типизированные таблицы (Typed Table). Первый компонент позволяет определять новые типы данных, которые могут быть гораздо более сложными, чем встроенные типы данных языка SQL. При определении структурного UDT требуется специфицировать не только содержащиеся в нем элементы данных, но и семантику типа данных, т. е. его поведение на основе интерфейса вызовов методов. Второй компонент – типизированные таблицы – позволяет определять таблицы, строки которых являются экземплярами (или значениями) UDT, с которым явно ассоциируется таблица. Во многих отношениях строка типизированной таблицы похожа на объект класса в объектно-ориентированной системе.

В стандарте SQL:1999 определены два пакета объектных свойств – минимальный (PKG006) и полный (PKG007), которым должны удовлетворять SQL-ориентированные ОРСУБД, претендующие на соответствие стандарту. Ниже будут перечислены свойства, включенные в каждый из пакетов, но смысл этих свойств будет понятен только после прочтения остальных разделов.

Пакет PKG006 включает всего пять свойств:

• свойство S023 ("Basic structured types") – возможность определять UDT и их методы с ограниченными возможностями;
• свойство S041 ("Basic reference types") – возможность определять и использовать ссылки на экземпляры UDT, входящие в типизированные таблицы ;
• свойство S051 ("Create table of type") – возможность создания типизированных таблиц ;
• свойство S151 ("Type predicate") – возможность определения точного типа (в иерархии типов) экземпляра UDT;
• свойство Т041 ("Basic LOB data type support") – возможность определения LOB-типов в смысле SQL (с необязательной поддержкой операций, кроме операций сохранения и полной выборки).

Пакет PKG007 содержит девять дополнительных свойств:

• свойство S024 ("Enhanced structured types") добавляет к свойству S023 ряд развитых возможностей, в число которых входят возможности кодирования методов на языках, отличных от SQL, сравнения экземпляров UDT и передача экземпляров UDT в качестве параметров различных процедур;
• свойство S043 ("Enhanced reference types") расширяет свойство S041 возможностями определения ссылок с областью действия, автоматической проверки законности ссылок и т. д.;
• свойство S071 ("SQL-paths in function and type name resolution") позволяет использовать путевые выражения SQL (SQL-path) в алгоритме разрешения типа;
• свойство S081 ("Subtables") расширяет возможности свойства S051, допуская организацию иерархии таблиц, аналогичной иерархии типов соответствующих UDT;
• свойство S111 ("ONLY in query expressions") обеспечивает возможность выборки только экземпляров указанного типа, без экземпляров любого из его подтипов;
• свойство S161 ("Subtype treatment") позволяет информировать среду SQL о том, что некоторый экземпляр UDT в действительности является экземпляром указанного подтипа;
• свойство S211 ("User-defined cast functions") разрешает определять подпрограммы, преобразующие экземпляры UDT к другим типам;
• свойство S231 ("Structured type locators") способствует доступу к экземплярам UDT из прикладных программ;
• свойство S023 ("Transform functions") позволяет определять подпрограммы, преобразующие значения UDT в значения предопределенных типов данных, и наоборот.

Цели лекции

Следует заметить, что в этой, безусловно, перегруженной материалом лекции мы преследуем две основные цели. Первая цель состоит в том, чтобы показать читателям, что в средствах определения структурных типов SQL используются, по сути, все базовые возможности определения объектов базы данных и выборки данных, которые обсуждались в предыдущих лекциях. Более того, определенные пользователями типы в SQL являются объектами первого класса; UDT можно использовать в любой конструкции языка, в которой допускается применение предопределенного или конструируемого типа данных. Очень важно отдавать себе отчет в том, что наличие возможности определять пользовательские типы не делает язык SQL менее реляционным или более объектным. Эта возможность "всего лишь" фантастически повышает выразительную мощность языка.

Второй целью является демонстрация того, как на основе базовых механизмов языка удалось ввести дополнительные конструкции, которые действительно вплотную приближают SQL к объектному миру. Здесь, конечно, основную роль играет связка UDT и механизма типизированных таблиц, которые играют в SQL своеобразную совмещенную роль классов и коллекций объектов.

Может оказаться, что материал этой лекции покажется сложным, поскольку для его усвоения не помешало бы иметь предварительную подготовку в области полнотиповых языков программирования, объектно-ориентированных языков и систем баз данных и т. д. Хочется надеяться, что возникновение трудностей при изучении лекции не отпугнет читателей от этой темы, а напротив, послужит стимулом к изучению дополнительной литературы.

Возможна и другая опасная ситуация. Краткость и некоторая формальность изложения может создать ложное впечатление тривиальности объектных расширений SQL. В этом случае могу посоветовать перечитать предыдущие лекции курса, относящиеся к SQL, считая, что везде, где используются предопределенные или конструируемые типы, применяются некоторые UDT, а в тех случаях, где имеются таблицы, связываемые естественным соединением, используются типизированные таблицы. Думаю, это позволит оценить мощь новых возможностей SQL.

Введя этот необходимый контекст, перейдем к описанию соответствующих механизмов SQL:1999.