OQL. Jakub Kýpeť, Ondřej Heřmánek

OQL Jakub Kýpeť, Ondřej Heřmánek

22.11.2011

Object Query Language

Obsah ● Historie ● Objektový model ● Dotazovací jazyk ● Příklady

22.11.2011


Historie ● 1993 - vzniká standard ODMG-93 ○ nadmnožina obecného modelu od OMG ○ převzat definiční jazyk IDL ○ dotazovací část OQL podle SQL-92 ○ C++, SmallTalk, Java (později JDO)

● 2001 - ODMG 3.0

22.11.2011


Objektový model ● Objekt - základní jednotka OML ○ Objekt je instance třídy - typ ○ Třídy definují stav a chování objektů ■ OID, atributy, vazby s jinými objekty, metody ■

○ Operace nad objekty ■ dědění, zapouzdření, polymorfismus, ...

22.11.2011


Dědičnost ● násobná dědičnost tříd ○ třída dědí od předka jeho vlastnosti (k tomu určené), může si přidat vlastní ○ poděděnou třídu lze považovat za předka ○ abstraktní třídy - nelze instanciovat přímo ○ pokud dojde ke kolizi jmen operací u dvou předků, potomek musí definovat obě

22.11.2011


Objekt ● má OID, stav (vlastnosti) a chování (metody) ● lze definovat klíč(e), index(y) každému objektu ● unikátní název v rámci "scope" ● vlastnosti (určují stav) - atributy a relace ● operace (určují chování) - metody ● životnost - v proceduře, programu, databázi

22.11.2011


Atributy objektu ● definovány na typu (třídě) objektu ● dvojice typ a hodnota atributu age: Integer sex: Enumeration("male", "female") height: Integer

● nastavení a získání hodnoty set_value(new_value:Literal) get_value() -> existing_value:Literal

22.11.2011


Relace mezi objekty ● namají ani OID, ani jméno ● definovány mezi dvěma (mutable) objekty ● podporované typy vztahů - 1:1, 1:N, M:N ● 1:N a M:N relace mohou být setřízené ● typ M:N implikuje M relací 1:N a N relací 1:M ● relace 1:N implikuje N relací typu 1:1

22.11.2011


Příklad relace mezi objekty Student se účastní několika kurzů, jednoho kurzu se účastní několik studentů. (relace typu M:N) interface Student { takes: Set inverse Course::is_taken_by } interface Course { is_taken_by Set<Student> inverse Student::takes }

22.11.2011


Metody objektu ● formálně nazývány operace, určují chování ● signatura ○ název - unikátní v rámci objektu ○ parametry - literály i objekty ○ návratový typ - objekt, literál i nil ○ potenciální chyby při výpočtu (Java)

22.11.2011


Správa chyb ● hierarchie typů chyb a jejich podtypů ● chyby jsou odchytávány "handlery" ● "handler" chybu zpracuje, nebo pošle dál ● raise -> catch -> dispose (-> abort) ● po zpracování chyby program pokračuje ve vykonávání příkazu, který následoval po příkazu, jehož volání vyvolalo tu chybu 22.11.2011


Datové typy ● Objekty (Person, Company, ..., nil) ○ Literály ■ Boolean (true, false) ■ Integer (111), Float (314.16e-2) ■ Char ('a'), String ("xyz") ■ Date, Time, DateTime, Interval - jako v SQL-92 ■ Enumerátory

○ Strukturované typy ■ Kolekce (Bag, Set, List, Array) ■ Struktury

● lze definovat vlastní podtypy

22.11.2011


Strukturované typy ● Struktury ○ předem známá velikost - počet a typ objektů ○ může obsahovat objekty různých typů ○ pojmenované pozice objektů ■ address.zip_code = "14800" ● Kolekce ○ počet objektů v kolekci není předem znám ○ prvky stejného typu (nebo alespoň stejného předka) ○ umístění objektu v kolekci je určeno při vkládání ■ na začátek, na konec, relativně, absolutně, ...

○ Bag, Set, List, Array

22.11.2011


Kolekce ● generické kolekce, typ určen deklarací ○ List - seznam kurzů ve škole ● přídání, změna či mazání prvku nevytváří novou kolekci ● lze je indexovat ● dotaz nad kolekcí vrací jinou kolekci stejného typu ● Iterování přes kolekce - pomocí iterátorů ○ next(), first(), last(), more?() ○ create_iterator operace na kolekci ○ kolekci lze měnit během iterace ■ u netříděných funguje vždy ■ u tříděných funguje, pokud je prvek změněn před iterátorem (tzn. bude se přes něj ještě iterovat) 22.11.2011


Kolekce - změna během iterace class Part { components : Bag<Part>; ... }

all_components : Bag<Part>; p: Part; all_components := 'some Part'; foreach p in all_components do { all_components := all_components UNION p.components } 22.11.2011


Type Set ● nesetříděná kolekce prvků (pod)typu T,nedovoluje duplicity ● pokud vkládaný prvek již v kolekci existuje, nic se nestane ● operace sjednocení dvou kolekcí (union) vrací novou kolekci s unikátními prvky původních kolekcí ● operace průniku dvou kolekcí (intersect) vrací novou kolekci s prvky, které leží v průniku kolekcí ● operace rozdílu (differenece) vrací prvky kolekce, které nejsou v kolekci, která byla předána jako parametr operace ● operace kopie dvou kolekcí (copy) vytváří novou kolekci s prvky původní kolekce - jde o mělkou kopii!!! 22.11.2011


Type Bag ● nesetříděná kolekce prvků (pod)typu T, dovoluje duplicity ● pokud vkládaný prvek již v kolekci existuje, vloží se znovu ● operace mazání prvku z kolekce (remove) vymaže jeden výskyt prvku v kolekci ● operace změny prvku (update) změní všechny výskyt ● operace rozdílu, sloučení, průniku a kopie jsou stejné jako pro Set

22.11.2011


Type List ● setříděná kolekce prvků (pod)typu T,dovoluje duplicity ● pořadí prvků v kolekci je dáno jejich pořadím při vkládání ● přehled o současné pozici (current_position) ○ vkládání nastaví pozici na vložený prvek ○ vkládání vloží prvek na současnou pozici ○ mazání nastaví pozici na prvek přes smazaným

22.11.2011


Type Array ● jednodimenzionální pole proměnné délky ● pole se automaticky zvětší při vložení prvku mimo pole ● mazání prvku nastaví v poli na jeho pozici nil

22.11.2011


ODL-Object definition language ● není programovací jazyk, jen jeho specifikace ● popisuje interface pro objekty v Objektovém Modelu ODMG ● cílem je zajistit přenositelnost databázových schémat mezi jednotlivými implementacemi ODBMS (v C++, Smalltalku) ● podporuje všechny konstrukce Objektového Modelu ODMG ● kompatibilní s Interface Definition Language (OMG IDL) ● rozšiřitelný jak pro budoucí funkcionality, tak pro optimalizace ● Data Definition Language pro objekty ODBMS

22.11.2011


ODL - mapování

22.11.2011


OQL - Object query language ● Základy OQL ● Dotazovaní ● Operátory ● Konverze ● Indexy

22.11.2011


OQL - Object query language ● je založen na objektovém modelu ODMG ● je silně typovaný jazyk ● důvodem jeho vzniku je neefektivnost jazyka SQL na objektových databázích ● OQL je nadmnožina dotazovacího jazyka SQL, proto každý dotaz, který funguje nad relační databázi funguje i nad OQL ● OQL se na rozdíl od SQL jazyka nezabývá tvorbou datových struktur (například jako create table), jedná se o čistě dotazovací jazyk

22.11.2011


OQL - Object query language ● OQL může být voláno přímo z programovacího jazyka pro který je definován ODMG binding (OQL může naopak volat funkce napsané v těchto jazycích) ● je využíván jako dotazovací jazyk v mnoha softwarových aplikacích ● existují různé implementace objektových databází, nad kterými vytváříme v OQL dotazy (EyeDB, O2, ODABA...) ● OQL poskytuje primitiva pro práci s kolekcemi

22.11.2011


OQL - Object query language ● Příklad volání OQL v jazyce Java OQLQuery oql; QueryResults results; db.begin(); // začátek tranzakce oql = db.getOQLQuery("SELECT p FROM Product WHERE Group=$1"); oql.bind(groupId); Product product results = oql.execute(); // zavolání dotazu s parametrami while (results.hasMore()) { product = (Product) results.next(); // operace nad objektem Product } results.close(); oql.close(); db.close(); // konec tranzakce 22.11.2011


Konstrukce objektů v OQL ● množina: ● seznam: ● multi-množina: ● pole: ● objekt třídy T:

set(e1, e2, ..., en) list(e1, e2, ..., en) bag(e1, e2, ..., en) array(e1, e2, ..., en) (p1: e1, p2: e2, ..., pn: en)

○ Person (name: "Petr", age: 22)

● struktura:

struct (p1: e1, p2: e2, ..., pn: en)

pi ... název vlastnosti ei ... výraz, který chceme dosadit do pi

22.11.2011


Příklad objektu v C++ ● deklarace objektu v C++ class Person { public: d_String name; int age; d_Set> friends; d_List> children; char* getName() { return name; } };

22.11.2011


Dotazy ● Jednoduché dotazy zahrňují různé typy hodnot ○ atomické hodnoty - 2 * 2, 10 + 3 ○ strukturní hodnoty - User.name ○ list, pole - User.children[0] ○ volání metod - User.getName Objekt User se nazývá databázový vstupní bod. Operátor . (->) se smí použít jenom na jeden objekt, nikdy na kolekci objektů. User vrací celý objekt User typu Person. 22.11.2011


Select ... from ... where ● SELECT - definuje strukturu výsledku na dotaz ○ distinct a order by mění výslednou strukturu ● FROM - definice kolekcí ○ kolekce ○ join ● WHERE - definuje predikáty, které filtrují kolekce

22.11.2011


Kolekce ● Set, Bag [d_Set> friends;] - nesetřídená množina dat select e from e in User.friends where e.name = "Peter"

● List, Array [d_List> children;] - setřídená kolekce dat User.children[1] User.children[1:2]

22.11.2011


Kolekce a nil ● testovaní na nil select x.name from x in User.friends where x!=nil and x.age > 18 ● OQL přeskakuje nil objekty proto select x.name from x in User.Friends where x.age > 18 je ekvivalentní předchozímu dotazu

22.11.2011


Konstrukce výsledku dotazu ● Výsledkem dotazu může být multi-množina, množina, seznam nebo pole ● Implicitní forma je multi-množina(Bag) ● po použití klíčového slova distinct vytváří výsledek jako množinu (Set) ● při použití třídění se výsledek vrací jako seznam (List)

22.11.2011


Příklady select struct (friend: e.name, age: e.age) from e in User.friends

select e.name, e.age (ekvivalentní s prvním dotazem) from e in User.friends

select * from User.friends (* vrací všechny atributy prvku v kolekci)

22.11.2011


Operátory ● Základní operátory setříděné od nejvyšší priority ○ - (unární minus) ○ *, / ○ OR ○ AND ○ NOT ○ =, <>, <, >, <=, >= ○ +, ● porovnání dvou objektů O1 = O2 je vždy FALSE. ● pro porovnání všech atributů se používá *O1 = *O2. ● komentáře v OQL jsou značeny pomocí -- nebo //

22.11.2011


Operátory ● Základní operátory pro dotazování ○ agregační operátory (count, min, max, ...) ○ Define ○ Element ○ Exists ○ Group by ○ Like ○ Order by ○ množinové operace (sjednocení, průnik, ...)

22.11.2011


Agregační operátory ● Count (určuje počet prvků vyhovujících dotazu) count (User.friends) návratovou hodnotou dotazu je integer ● Mezi další agregační operátory v OQL patří ○ min (select e.age from e in User.friends) ○ max (select x.age from x in User.children) ○ sum (User.children) ○ avg (select e.age from e in User.friends)

22.11.2011


Operátory ● použití operátoru Exists name TheCompanies: list (Company) select c.name from c in TheComapnies where exists e in c.employees: e.age < 23

● Použití operátoru Define a operátoru Like define MyFriends as select e from e in User.friends where e.name like "Sp*"

(znovupoužitelné jenom v rámci jedné session)

22.11.2011


Operátory ● Použití operátoru Element element ( select e from e in User.friends where e.name = "Jan Novák" )

● Použití operátoru Order by select e from e in User.friends order by e.name, e.age

výsledkem dotazu je vždy list, i když je zdrojem set

22.11.2011


Operátor Group by ● seskupuje objekty kolekce se stejnou hodnotou jistých atributů select * from e in User.friends group by e.age

Výsledkem tohoto dotazu je n-tice dvou-atributových struktur. Prvním atributem je atribut podle kterého agregujeme a druhým atributem je množina nazývána partition.

22.11.2011


Operátor Group by ● příklad struktury výsledku bag(struct (age: real, partition: bag (struct (e: Person))))

● využití operátorů s atributem partition select age, number: count (partition) from e in User.friends group by e.age

vrací pro každou hodnotu age dvojici [age, počet přátel s věkem age] 22.11.2011


Operátor Group by ● výsledek operátoru Group by je možné filtrovat ● při filtrovaní jsou vybrána jenom skupiny, které vyhovují podmínce v klauzule having select age, number: count (partition) from e in User.friends group by e.age having count(partition) > 1

vrací jenom skupiny, v kterých jsou aspoň dvě osoby se stejným věkem

22.11.2011


Množinové operace ● standardní množinové operace jsou definovány na datových typech Set a Bag

● mezi množinové operace v OQL patří ○ union (+) ... sjednocení ○ intersect (*) ... průnik ○ except (-) ... rozdíl

22.11.2011


Množinové operace define MyFriends as select m from m in User1.friends define YourFriends as select y from y in User2.friends

● příklad použití operace průnik pro zjištění společných přátel MyFriends * YourFriends

22.11.2011


Operátor pick ● operátor pick je definován na typech Set a Bag ● vrací element kolekce ● je vybrán náhodně ● příklad pick (MyFriends)

22.11.2011


Konverze ● OQL obsahuje několik operátorů sloužících na konverzi mezi některými datovými typy ● listtoset - slouží na konverzi seznamu nebo pole na množinu name Users : list (Person) //vytvoření kolekce uživatelů listtoset (User.children) intersect listtoset (Users[3].children)

22.11.2011


Konverze ● Konverze množiny nebo multi-množiny na seznam ○ pro vytvoření seznamu musíme množinu (multimnožina) setřídit select e from e in User.friends order by e.name vrací seznam setřídění podle jména

○ pro případ, když nás nezajímá výsledné setřídění můžeme použít následující řešení select e from e in User.friends order by *

22.11.2011


Konverze ● flatten - slouží na konverzi kolekce, která obsahuje další kolekce, na jednu velkou kolekci flatten (select distinct e.friends from e in Users)

vrací množinu všech přátel uživatelů

22.11.2011


Indexy ● index mapuje klíč na jeden nebo více elementů kolekce ● kdykoliv program vyhledává v kolekci podle klíče, systém používá index pro rychlejší nalezení elementu ● tento proces je pro uživatele transparentní ● přítomnost/nepřítomnost indexu neovlivňuje kód dotazu ● přístup pomocí indexu zaručuje konstantní čas přístupu nezávisle na velikosti kolekce

22.11.2011


Indexy ● definice indexu create index MyFriends on age;

● následující dotaz bude díky definovanému indexu optimalizován select e from e in MyFriends where e.age > 18 and e.age < 30

● display index - pomocí tohto příkazu jsme schopný vidět jak OQL využíva indexy při našich dotazech

22.11.2011

OQL. Jakub Kýpeť, Ondřej Heřmánek

Recommend Documents