객체지향 데이터 베이스

▶ 1. 객체지향 데이터 베이스의 개요

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1.1 객체지향의 개념
  (1) 종래의 정보 모델의 문제점 : 데이터와 연산 분리 설계
   - 자료와 연산간의 연관관계 관리 곤란
   - 자료 변환 관리 곤란
   - 구조변환 관련 연산집합 관리 곤란
   - 설계에 중복발생 가능성
   - 유지 보수 복잡
  (2) 기존 데이터베이스 기술의 문제점
   - 멀티미디어 데이터와 같이 비정형 구조 형태의 데이터 처리 불가능
   - 정규화의 원칙성 결여와 성능문제 야기시킴
   - 제한된 자료 type만 사용
  (3) 객체지향 설계 개념 : 실세계에 존재하는 개념적 엔티티를 중심으로 모델링하는 방식
  (4) 객체지향 기술의 장점
   - 빠른 개발속도 : 기존의 객체 사용
   - 시스템의 품질향상 : 이미 증명된 클래스를 재사용
   - 유연성(flexibility)과 관리 용이성(maintainability)
   - 사실적인 모델링
  (5) 객체지향 데이터베이스가 가져야할 기능
   - 복합객체(complex object)
   - 객체 식별자(object identifier)
   - Encapsulation
   - Class
   - Inheritance
   - 확장성
   - DML의 완전성

1.2 관계 DB와 객체지향 DB 의 차이점 비교



1.3  객체지향 데이터베이스의 장단점
  (1) 장점
    ① 데이터 모델링의 다양성 제공
      - 의미 자료 모델 개념으로 복잡한 데이터를 관리하는 응용분야에서 데이터의 설계와
        유지보수등의 작업을 원활히 할 수 있도록 지원, 다양한 모델링 기법 제공     
    ② 재사용성(reusability)와 확장성(extensibility)
      - 재사용성 : 소프트웨어 위기 극복 개념의 부각, 일반화에의해 지원되는 성격, 새로운
                   환경을 모델링할 때 기존에 제작된 모듈을 다시 사용
      - 확장성 : 캪슐화와 상속 기능으로 해결 지원, 기존 시스템에 추가적 요구사항이나
                 환경의 변화에 대응할 수 있는 능력
    ③ 개념적 일치성
      - 의미 자료 모델의 분류화=세분화, 일반화, 집합화=통합화 등의 개념 지원, 이는
        객체지향 언어의 추상화, 상속성, 연관성 개념과 일치된다. 따라서, OODB와 이것을
        관리하는 프로그램 언어간의 개념적 불일치가 상대적으로 적다
    ④ 지원 기능 : query, 복합 객체, 버전 관리, 스키마 변환, 멀티미디어 자료 관리 기능,
                  긴 트란잭션 처리등의 기능 지원
      ㉠ 질의어
         - 질의 대상이 클래스(class-subclass)가 되고 질의 범위는 지정 클래스나 클래스
           계층구조내 모든 부 클래스가 되기도 한다. 질의 결과는 지정된 클래스에 속하며
           조건을 만족하는 인스턴트들의 집합이 된다
         - 질의 결과 생성시 객체일치(object equality), value equality 등의 일치성 존재
      ㉡ 복합 객체(composite object)
         - 객체 집합(집합화)
         - 객체 구성 요소도 객체가 됨
         - 구성 객체내의 관계를 기술함으로써 정의되며 이들의 관계는 복합객체 계층 구성도
           로 표현된다
      ㉢ 버전(version)관리
         - 하나의 객체변화 과정을 기록하며 과거의 상태변화 역사를 보관 관리하는 것
      ㉣ 스키마 변환
         - 모델링 환경에 따라 스키마가 변화할 필요가 있을수 있는데 이런 변화가 시간적,
           외부 조건에 따라 동적으로 발생할 수도 있다
         - 클래스 정의 변경, 상속 관계 변경으로 나누어 생각
      ㉤ 멀티미디어 자료 관리
         - 종래 자료 : 텍스트 기반 자료형태에서
         - 멀티미디어 자료 : 화상, 동영상, 음향(음악) 자료형태가 추가되었다
         - 멀티미디어 자료의 특징 : 대용량, 실시간 처리 요구
         - 멀티미디어 데이터 처리를 위해
           용량 확장성(extnsibilty), 자료형의 유연성(flexibilty), 처리 속도 효율성(efficiency)
           지원
      ㉥ 긴 트랜잭션 처리
         - transaction : 처리 단위
         - CAD/CAE등에의 응용 확장으로 긴 트랜잭션 처리를위한 관리 기법 요구
    ⑤ 기타
       ㉠ 프로그래밍 생산성 향상
       ㉡ 유지보수 용이성
       ㉢ 복잡한 관계성 표현
       ㉣ 다양한 데이터 타입 제공
       ㉤ 멀티미디어 기능 제공
       ㉥ 데이터 추상화 개념 지원
       ㉦ 일반화와 집합화를 쉽게 표현
  (2) 단점
     - 이론 부재 : 데이터 모델 및 질의 모델의 정형화 미개발(수학적 기반 결여)
       . 관계 DB : 정형화된 데이터 모델 및 관계 대수/해석학 기반 질의 모델 확립
       . 구현체마다 개념적 차이 존재 가능, 통합 운영상 장애 가능성
     - 복잡성 : 다양성 장점에 비해 구현 복잡 및 관리 복잡
        -> 실세계 모델링 편리함 제공, 구현 및 관리시 복잡성과 성능 저하 초래
     - 질의 최적화의 복잡성 : 질의어가 일반 PL의 내장형태로 지원 -> 질의 최적화 곤란
     - 표준화의 미비
     - 안전성, 신뢰성 부족

▶ 2. 객체지향 데이터 모델

    - 데이터 모델 : 데이터 베이스의 내용과 의미를 결정하기위한 현실세계의 개체들을
                    설명하고, 개체들간의 관계, 의미 및 여러 제약 조건등을 기술하기위한
                    개념적 도구

2.1 객체
ㅇ 객체(object) : 개념적인 실세계 엔티티(실세계에 존재하며 하나의 개체를 생성하는
                                         DB의 구성 단위)
    - 객체의 상태를 나타내는 속성(attribute)과 애트리뷰트와 객체를 조작하는
      연산집합인 method로 구성, 애트리뷰트 자체도 객체
    - 유일 식별자(object identifier, OID)를 가짐 : 객체를 유일하게 구별하기위해
    - 원시 객체(primitive(simple) object) : 값만 가지는 스트링, 정수형등
            인스탄스 변수 없음
      복합 객체(composite object) : 애트리뷰트로 타 객체 참조, 집합값, 벡터, 매트릭스등
            인스탄스 변수
    - 상태(state)를 포함한 개별(private) 메모리로 구성
      . 개별 메모리는 애트리뷰트나 인스탄스 변수(instance variable) 집합에 대한 값들로
       이루어짐
      . state는 이 값들임, 객체내의 속성의 값
      . 즉 객체는 property( ,  )를 나타내는 instance variable임
      . 인스탄스 변수 값 자체도 객체임
    - 메소드(method, operations) : 객체내의 애트리뷰트 관리 프로시져
                       객체의 행위(behavior)는 메소드내에 갶슐화 됨
                       객체의 상태를 조작하는 코드로 구성됨
                       객체 정의 일부분임
                       메소드와 인스탄스 변수는 객체 밖에서는 볼수 없음 : 변경 불가
    - 클래스에 속하는 객체를 클래스의 인스탄스라 함
    - class 정의의 효과 :
      . 각각 정의시보다  기억장치 중복 방지
      . set-oriented operation 가능 : 질의 처리 가능하기 때문, 이로인해 질의 시간 빠름

2.2 메시지(message)
     - 객체간의 통신 매체(객체간의 인터페이스 역할)
       모든 메시지는 객체에 의해 이해되고, 메시지를 실행하는 일치되는 메소드가 있다
     - "객체에 해당하는 메소드를 수행하라"
     - 객체 접근 권한 제어 기법 : 객체의 내.외부 구분 역할
                                  캪슐화 지원

2.3 클래스
     - 유사한 객체들의 구조와 행동을 기술하는 도구
     - 객체의 속성과 method로 정의
     - 클래스도 하나의 객체임
     - 중복된 정의를 방지함으로써 저장공간 절약과 동적 스키마 변경을 지원
        : 클래스내에 애트리뷰트와 메소드에 관한 정의를 포함하여

2.4 클래스 계층 구조
     - class-hierarchy : class 끼리의 집단화(hierarchy of class)
     - 추상화 기법 :
       . 일반화(generalization) : super-class 생성 과정, 여러 클래스의 공통 속성 추출
       . 특수화(specialization) : subclassing화 과정, 상위 클래스에서 여러개의 하위 클래스로
                               분류되는 것
     - IS-A 관계 : superclass ----> subclass(class)
 
     - 상속 관계(inheritance) : super-class =====> subclass 
                                             +---> property(method & instance variable)
        하위클래스는 상위클래스의 애트리뷰트와 메소드를 상속 받는다

       . 클래스에 대해 정의된 property는 모두 subclass에 상속됨
       . 부가적인 속성은 각각의 subclass에 정의될 수 있다
       .    +--- simple inheritance : 1-superclass로부터 상속, 트리형태
           +--- multiple inheritance : n-superclass로부터 상속
                                     DAG(directed acyclic graph) 형태
                                     효과 : 현실 세계 표현 유리, 자료 중복 제거 역할
       . 상속의 문제점
         - 명칭 충돌(naming conflict) : 모호성 발생 가능(상위클래스:하위클래스),
                                      다중상속에서의 상위클래스간 명칭 충돌
         - 상속의 범위 : 완전/선택 상속 결정 문제
                         선택 상속시 IS-A 개념에 배치되며 상속의 구현 및 관리 복잡
         - 캡슐화 위배 : 서브 클래스가 슈퍼 클래스의 애트리뷰트에 지접 접근시

2.5 다중성(polymorphism)
     - 상위 클래스의 메소드 정의가 하위 클래스에 부적절시 하위 클래스의 메소드를 재정의
     - 동일한 메시지에대해 클래스 마다 서로 다르게 동작하도록 지정할수 있다
       다수의 메소드 가능, 다른 클래스에도 가능

2.6 복합 객체
     - 객체의 애트리뷰트로 다른 객체를 가질 수 있게 함으로써 포함관계를 갖는 객체를
       표현하는데 사용
     - 포함하는 객체와 포함되는 객체 사이에 집합화(aggregation : IS-PART-OF) 관계가
       성립
     - 복합 객체를 관리하기위해서는 동시성제어(concurrency control), 스키마 변경,
       버전제어, 권한검사등의 관리에서 대상 객체와 이를 구성하는 구성 객체까지 제어
       해야 함

2.7 버전 관리
     - 버전이 가능한 객체 : 추상 객체와 하나이상의 버전으로 구성
     - 버전의 종류
        ① 임시 버전(transient) - 버전유도 관계트리에서 단말노드에 위치한 버전으로
                                 갱신과 삭제 가능
        ② 작업 버전(working) - 임시 버전을 유도시킨 과거의 임시 버전으로 갱신을
                                허용하지 않지만 삭제는 허용
        ③ 안정 버전(released) - 작업 버전에서 승격이 되며 안정된 상태에 도달한 버전을
                                나타내며 갱신, 삭제 모두 금지
     - 버전 변경 통보 방법
        : 버전의 변경을 연관된 객체에게 메시지를 보냄으로써 통보(즉시통보 or 사용자가
          지정한 시간까지 연기했다 통보)
        : 타임 스탬프를 이용하는 방법 - 버전 객체에 접근할 때 접근할 객체의 변경통보
                                        시각과 접근하는 객체의 변경 승인 시각을
                                        관리하는 방법

2.8 스키마 변경(schema transformation)
     - 각 사용자의 데어터 베이스 접근 목적이 다르므로 각자의 응용 목적에 따라 데어터
       베이스의 스키마를 변경
  (1) 클래스 정의 변경
      1) 애트리뷰트 변경
         - 애트리뷰트의 추가 및 삭제
         - 애트리뷰트의 명칭, 도메인, 디폴트값 변경
      2) 메소드 변경
         - 메소드의 추가 및 삭제
         - 메소드의 명칭, 코드 변경
      3) 클래스 명칭 변경
  (2) 상속 관계의 변경
      - 상위 클래스의 추가 및 삭제
      - 상위 클래스들의 우선순위 변경
      - 클래스의 추가 및 삭제
      - 여러 클래스로부터 공통점을 추출해 일반화된 상위 클래스로 추가와 통합
      - 클래스를 여러 클래스로 분할
- DB 스키마가 객체지향 데이터 모델과 일관성을 유지하기위해 충족되어야 할 성질
  : 클래스 계층구조의 불변성
  : 명칭의 불변성
  : 근원의 불변성
  : 완전 상속의 불변성
  : 도메인의 불변성

2.9 스키마 버전
     - 스키마 변경의 문제점
        : 변경시 해당되는 객체의 변화를 기록하지 않는다 - 스키마에서 애트리뷰트가
                          제거될 때 해당되는 객체들에 대해서 제거되는 애트리뷰트의
                           값은 모두 제거된다
        : 한 사용자의 스키마 변경이 다른 모든 사용자에게 영향을 준다
     - 문제점을 해결하기 위해 버전의 개념을 도입

2.10 장기간 트랜잭션
     - 단기간 트랜잭션의 문제점
        : 자료의 처리가 사용자와 대화하는 환경에서 이루어 진다(작업처리시간 길어짐)
        : 작업수행 중에도 사용자와 계속된 대화를 해야하므로 전송하지 않은 자료가
          전달될 수 있다
        : 하나의 작업이 작은 작업들로 분할될수 있는 경우가 있다
        : H/W나 S/W의 문제로 더 이상 작업을 할 수 없을 때 전체 작업을 취소시키면
          유실되는 사용자의 작업량이 커진다
        : 대화식 사용 환경을 지원하기 위해서는 동시성 제어를 통한 빠른 응답 시간을
          제공해야 한다
     - 내포형 트랜잭션
     - 객체의 버전을 이용한 공유 DB와 개인 데이터 베이스 간의 장기간 트랜잭션
     - 약성잠금(soft lock : 접근 충돌시 사용자간의 협상을 통하여 잠금을 해제)을 이용한
        장기간 트랜잭션
     - 여러 트랜잭션을 하나의 트랜잭션으로 묶어 관리하여 여러 사용자간의 공동 작업을
        지원하는 그룹 트랜잭션
     - 트랜잭션 복구시 발생하는 작업취소 작업은 연쇄 철회(cascading rollback)가
        발생하는데 이를 방지하기위해 작업취소 적업을 보상할 수 있는 보상 트랜잭션
         (compensating transaction) 지원

▶ 3. OODBMS의 소개

3.1 개발 현황
(1) IRIS
   - C, Pascal로 구현
   - HP68000 workstation상에서 실행
   - C-interface를 통하여 객체 관리 서비스 제공
   - 응용을 위한 SQL, OSQL의 객체지향 확장
   - 관계 저장장치 시스템상에서 객체 관리자(object manager) 실행
   - DAPLEX 함수형 자료모델에 기반
(2) Orion
(3) EXODUS

3.2 UniSQL
A. 상업 모델
(1) GemStone
   - C 언어로 구현
   - client/server 구조 지원
   - VAX | SUN workstation이 서버로 시용
   - IBM-PCs, Apple Macs, Textronix workstation이 client로 사용됨
   - 응용으로 C, C++, Smalltalk 인터페이스 제공
   - DB 시스템에 Smalltalk80이 확장됨
(2) VBase[ANDR87]
   - C 언어로 구현 - UNIX하의 SUN workstation에서 실행
   - client/server 구조
   - SQL 지원
   - 스키마 정의어로 TDL(type definition language)  사용
   - 응용을 위한 C Object Processor(COP) 제공
   - 객체지향형으로 설계 및 구현됨
(3) Statice
   - Common LISP로 구현
   - Symbolics LISP 기계상에서 실행
   - client/server 구조
   - 거의 DAPLEX 함수형 자료모델을 기반으로 구축
B. 산업 연구 시범 모델
(1) IRIS[FISH87]
   - C, Pascal로 구현
   - HP68000 workstation상에서 실행
   - C-interface를 통하여 객체 관리 서비스 제공
   - 응용을 위한 SQL, OSQL의 객체지향 확장
     (backward-compatible with SQL)
   - 관계 저장장치 시스템상에서 객체 관리자(object manager) 실행
   - DAPLEX 함수형 자료모델에 기반
(2) O2
   - C 언어로 구현
   - SUN-OS하의 SUN workstation상에서 실행
   - client/server 환경에서 객체지향 패러다임 채용
   - C-interface(CO2)와 Basic-Interface(BasicO2) 제공
   - Object Manager를 WISS 저장 시스템상에 구현(WISS: wisconcin storage system)
(3) Jasmin
   - Fujitsu, Ltd(Japan) 개발
   - DAPLEX 함수형 자료모델 기반
   - C-interface(Jasmin/C) 제공
C. 대학 연구 시범 모델
(1) POSTRES[STON86, ROWE87]
   - INGRES RDBMS에 SEQUEL 채택
     (backward-compatible with QUEL)
   - ADT, complex object, version 지원
   - 애트리뷰트에 대한 valid type으로 'relation' hierarchy와 'procedure' 포함
                                      (=class)              (=method)
(2) ENCORE/Observer
   - C로 구현
   - ENCORE는 front-end object manager로SUN workstation과 VMS하의 DEC 기종에서 실행
   - OBServer는 back-end object server로, UNIX하의 SUNs에서 실행
(3) AVANCE
   - 완전한 distributed object-oriented DB system
   - users of AVANCE program in PAL, language influenced by Simula, Smalltalk, and CLU
   - 사무 응용 개발을 지원하도록 설게됨
(4) OZ+
   - C와 Turing Plus로 구현
   - UNIX하의 SUNs에서 실행
   - 관계 DB 시스템인 EMPRESS상에 구현
   - 사무 응용의 유용한 기능 구현
(5) EXTRA
   - EXODUS 시스템상에 object manager 구축
   - C++의 확장형인 E 언어로 EXODUS의 구현
   - E 프로그래밍 언어의 기반위에 PL과 DB의 통합
   - 데이터 모델은 O2, Gemstone, POSTGRES, GEM, Orion 데이터 모델의 확장임