Diplomarbeit
Objektorientierter Zugriff auf relationale Datenbanken

Kontext

Diese Arbeit beschäftigt sich mit einem Problem, das durch einen Paradigmenwechsel in der Verwaltung von Massendaten entstanden ist. Waren bis vor kurzem relationale Datenbanken das Medium der Wahl, um große, strukturierte Datenmengen zu verwalten, so drängen zunehmend objektorientierte Datenbanksysteme in den Markt, die sich vom Konzept der Datenverteilung auf normalisierte, flach strukturierte Tabellen lösen und stattdessen Objekte der modellierten Welt direkt abbilden. D.h. die Objekte können in ihrer Gestalt beliebig komplex werden und sie besitzen die gleichen Eigenschaften, wie sie aus objektorientierten Programmiersprachen bekannt sind, wie z.B. Vererbung, Aggregation, Assoziationen zu anderen Objekten. Die Sprachen zur Manipulation solcher Objektdatenbanken sind oft dieselben, in denen objektorientierte Software entwickelt wird, so daß die Grenzen zwischen Anwendungsprogramm und Datenbank zunehmend verschwinden.

Aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile hinsichtlich Übersichtlichkeit, Erweiterbarkeit und Wartungsfreunlichkeit setzen sich zunehmend objektorientierte Programmiersprachen für die Entwicklung von Anwendungssoftware durch. Gleichzeitig ist aber der Trend zur Massendatenhaltung in altbewährten relationalen Datenbanken ungebrochen. Für den Anwendungsentwickler ergibt sich damit das Problem, daß zwei sehr unterschiedliche Datenmodelle innerhalb derselben Anwendung integriert werden müssen.

Ziel dieser Arbeit

Im Rahmen dieser Arbeit wird daher untersucht, welche Probleme sich beim Zugriff auf relationale Datenbanken mit Mitteln objektorientierter Programmiersprachen stellen. Anhand ausgewählter Beispiele wird festgestellt, wie man diese zu lösen versucht. Ausgehend von diesen Lösungsansätzen wird dann für eine konkrete objektorientierte Programmierumgebung (Tycoon-2), ein Framework implementiert, das einen Teil der identifizierten Probleme löst. Diese Arbeit erhebt bewußt keinen Anspruch auf eine vollständige Behebung aller Schwierigkeiten, die bei der Kommunikation zwischen der relationalen und objektorientierten Welt auftreten können, da diese Problematik einerseits sehr vielschichtig ist und andererseits die Anforderungen an sogenannte objektrelationale Middleware sehr stark von ihrem geplanten Einsatzzweck abhängen. Die Arbeit soll für die Schwierigkeiten sensibilisieren, mit denen man bei der Entwicklung objektrelationaler Software konfrontiert wird und sie soll Lösungsmöglichkeiten aufzeigen ohne dabei Anspruch auf die Patentlösung schlechthin zu erheben.

Zustand der Arbeit

formaler Status: abgeschlossen (Abgabe am 10.9.1998)
schriftliche Arbeit: Die schriftliche Arbeit findet sich hier.

Postscript-Version (komprimiert)
PDF-Version

praktische Arbeiten:

Implementierung einer abstrakten Recordklasse und einer zugehörigen, abtrakten, parametrisierbaren Metaklasse, in der die gesamte angestrebte Cache-Funktionalität enthalten ist. Subklassen enthalten ausschließlich Methoden, die spezifisch für die konkreten Tabellen der Datenbank sind.
Implementierung eines ersten Generators, der aus Tabellenbeschreibungen eines Datenbanksystems Subklassen der oben beschriebenen Recordklasse erzeugt.
Erweiterung des Klassengenerators, so daß Beziehungen zwischen Tabellen anhand von Metadaten über Fremd- und Primärschlüssel erkannt und auf korrespondierende Beziehungen zwischen Klassen abgebildet werden. Gecachte Daten werden in einer solchen Reihenfolge in die Datenbank geschrieben, daß eine Verletzung von referentiellen Integritätsbedingungen weitgehend vermieden wird. Verletzungen solcher Bedingungen aufgrund von Daten, die sich nicht im Cache befinden, werden nicht behandelt.
Implementierung einer "Deferred-Locking-Startegie". Bei der initialen Implementierung blieben Datensätze so lange in der Datenbank gesperrt, bis sie aus dem Tycoon-Cache durch Garbage-Collection entfernt und die zugehörige Datenbanktransaktion beendet wurde. Durch Tycoon's Persistenzkonzept konnten dadurch Objekte entstehen, deren zugehörige Datensätze permanent gesperrt blieben, wenn die Objekte noch irgendwo im System (stark) referenziert wurden.
Die aktuelle Implementierung (1.7.1998) vermeidet solche persistenten Sperren, indem Datenbanksperren am Ende einer Transaktion, einer DB-Session oder beim Speichern einer Tycoon-Session freigegeben werden und nicht mehr automatisch neu angefordert werden. Vielmehr erhalten die freigegebenen Datensatzobjekte im Tycoon-System eine Nachricht über die Freigabe. Wird nun eines dieser Objekte erneut benutzt (Lesezugriff, Schreibzugriff, Abfrage des Zustandes), so wird erst zum Zeitpunkt dieses Zugriffes der Datensatz in der Datenbank gesperrt..