Типы данных и объектные классы
Чтобы иметь возможность детально обсуждать соотношение между объектной и реляционной технологиями, необходимо разобраться в том, какая концепция в реляционном мире является двойником концепции объектного класса в объектном мире.114
Этот вопрос исключительно важен, поскольку объектный класс является фундаментальной концепцией объектного мира, и все остальные объектные понятия в большей или меньшей степени зависят от этой концепции. В качестве ответа на поставленный выше вопрос возможны два ответа: (a ) концепции объектного класса соответствует концепция домена; (b ) концепции объектного класса соответствует концепция отношения (вернее, переменной отношения, relvar ). Д&Д доказывают, что верен только первый ответ. При этом в качестве аксиомы принимается то, что требуется оставаться в классической реляционной среде.
Для начала требуется навести должный порядок в реляционной терминологии. Как следует из классических определений реляционной модели данных, каждое отношение состоит из двух частей, заголовка и тела, где заголовок – это множество пар имя-столбца:имя-домена,
Предлагается следующий способ понимания природы отношений: Для заданного отношения R
заголовок R обозначает некоторый предикат (истинностную функцию), а каждая строка тела R – это некоторое истинное высказывание, получаемое из предиката путем подстановки некоторых значений доменов вместо заменителей или параметров этого предиката (“инстанциация предиката”). Для примера рассмотрим отношение MMQ (“ведомость материалов”) (рис. 3.1).
| MAJOR_P# : P# | MINOR_P# : P# | QTY : QTY |
| P1 | P2 | 5 |
| P1 | P2 | 3 |
| P2 | P3 | 2 |
| P2 | P4 | 7 |
| P3 | P5 | 4 |
| P 4 | P 6 | 8 |
Рис. 3.1. Пример отношения ведомости материалов MMQ (в заголовке показаны имена атрибутов и доменов)
Заголовку отношения MMQ соответствует “деталь MAJOR _ P # содержит QTY деталей MINOR _ P # ”. Следующие высказывания являются истинными: “деталь P 1 содержит 5 деталей P 2 ” (получено подстановкой значений доменов P 1 , 5 и P 2 ); “деталь P 1 содержит 3 детали P 3” (получено подстановкой доменных значений P1 , 3 и P3 ) и т.д.
Другими словами, домены состоят из вещей, о которых мы говорим; отношения состоят из истин, которые мы изрекаем по поводу этих вещей.
Из этого следует, что ( a ) необходимы и домены, и отношения (без доменов не о чем говорить, без отношений нельзя ничего сказать); ( b ) домены и отношения – это не одно и то же; домены и отношения достаточны, равно как и необходимы; с логической точки зрения больше ничего не требуется.
Когда люди говорят об отношениях, они очень часто имеют в виду переменные отношений, а не сами
отношения. В действительности это частный случай логического различия между значениями и переменными. Например, значение данного отношения (множество строк) не меняется во времени, а значение переменной этого отношения меняется. Замечая, что подобно отношению и в отличие от переменной отношения значение данного домена (множество скаляров) также не меняется во времени, можно придти к ложному заключению, что домены и отношения являются вещами одного и того же вида. И наконец, смешение понятий собственно отношений и переменных отношений, приводит к тому (еще большему) заблуждению, что домены и переменные отношений – это одно и то же. Для достижения предельной ясности Д&Д вводят явный термин relvar
как сокращенную форму от relation variable (переменная отношения) и высказываются в терминах relvars, а не отношений, когда имеются в виду действительно переменные отношения.
Теперь можно обсудить то соотношение понятий, которое Д&Д считают правильным – концепция домена соответствует концепции объектного класса. Обычно считается, что домен – это всего лишь концептуальный пул значений, из которого берутся реальные значения столбцов отношений. Такое понимание является удовлетворительным только до поры до времени. В действительности, домен – это то же самое, что тип данных – определенный в системе или определенный пользователем тип. Поэтому эти термины являются взаимозаменяемыми. С понятием типа данных ассоциируется понятие операций, которые допускается применять к значениям этого типа (со значениями типа можно работать только посредством применения операций, определенных для этого типа).
Различаются собственно тип (или домен) и внутреннее представление,или физическая кодировка значений этого типа внутри системы. Например, номера деталей могли бы быть представлены внутренним образом как строки символов, но отсюда не следует, что можно производить операции с номерами деталей как со строками символов. Операции, определяемые для данного типа, зависят от предполагаемого смысла или семантики этого типа, а не от способа представления значений типа в системе. Внутренние представления значений типа должны быть скрыты от пользователя. Подобная строгая типизация в понимании Д&Д означает, что (a) у каждого значения имеется тип и (b) при попытке выполнения любой операции система проверяет, что операнды имеют типы, допустимые для этой операции.
В реляционной модели нет ничего, для чего требовалось бы ограничить типы данных только простыми формами. Единственным требованием является то, что значениями домена можно манипулировать только посредством определенных для него операций; внутреннее представление должно быть скрыто. Другими словами, вопрос о том, какие поддерживаются типы данных, ортогонален вопросу поддержки реляционной модели.
Итак, в реляционном мире домен – это тип данных, определяемый системой или пользователем, значениями которого можно манипулировать только с помощью определенных для него операций (и внутреннее представление которого может быть произвольно сложным, но скрытым от пользователя). Если обратиться к объектному миру, выясняется, что самое фундаментальное среди всех понятий, объектный класс, это тип данных, определенный системой или пользователем, значениями которого можно манипулировать исключительно посредством операторов, определенных для этого типа (и внутреннее представление которого может быть сколь угодно сложным, но скрытым от пользователя). Другими словами, домены и объектные классы – это одно и то же; это обеспечивает ключ к интеграции двух технологий, и именно эта позиция отстаивается в Третьем Манифесте.
Уравнивание объектного класса с relvar является серьезной логической ошибкой.По мнению Д&Д истоки этой ошибки кроятся в синтаксической близости определений класса и переменной отношения. Принципиальное различие понятий заключается в том, что relvar – это переменная, а класс – это тип. (Переменная отношения и домен - это не одно и то же.) Это уже показывает ошибочность уравнивания объектного класса с relvar . Более подробный анализ позволяет придти к выводу, что принятие второго вида уравнивания понятий подрывает концептуальную целостность реляционной модели.
