Unit 10 - System Analysis UML

OOAD 2/2550 ดร.สขสถต มสถตย1

หนวยท 10: การออกแบบการจดการขอมล (Data Management Layer Design)

ดร.สขสถต มสถตยการวเคราะหและออกแบบเชงวตถ2/2550


วตถประสงค

เพอใหนกศกษาเขาใจกระบวนการออกแบบการจดการขอมลแบบถาวรในระบบเชงวตถได

เพอใหนกศกษาเขาใจรปแบบการจดเกบออบเจคถาวร

เพอใหนกศกษาสามารถแปลงออบเจคใหเหมาะกบรปแบบการจดเกบ

เพอใหนกศกษาสามารถออกแบบเพอปรบปรงประสทธภาพแหลงจดเกบขอมล

เพอใหนกศกษาสามารถออกแบบคลาสสาหรบเขาถงและจดการขอมล


การออกแบบการจดการขอมล

1. เลอกรปแบบในการเกบออบเจคแบบถาวร2. แปลงออบเจคใหอยในรปแบบการจดเกบทเลอก3. เพมประสทธภาพการจดเกบออบเจคแบบถาวร4. ออกแบบคลาสสาหรบเขาถงและจดการขอมล


การเลอกรปแบบในการเกบออบเจคแบบถาวร


รปแบบในการเกบออบเจคถาวร

แฟมขอมล (Files) – แบบลาดบ (Sequential access file)– แบบสม (Random access file)

ฐานขอมล (Databases)– แบบรเลชนนอล (Relational databases)– แบบออบเจครเลชนนอล (Object-relational

databases)– เชงวตถ (Object-oriented databases)


แฟมขอมลการการสงซอของลกคา


แฟมขอมลแบบลาดบ (Sequential access file)

ใชการดาเนนการแบบลาดบ (อาน เขยน คนหา) ไดใชไดดกบการทางานแบบลาดบ เชน การสรางรายงานการทางานแบบสม เชน การคนหา หรอปรบปรง มประสทธภาพตา เพราะโดยเฉลยในการหาออบเจคทตองการ ตองเขาถง 50% ของเรคอรดทงหมด มสองแบบ– เรยงลาดบ– ไมเรยงลาดบ


แฟมขอมลแบบลาดบสม (Random Access Files)

ใชการดาเนนการแบบสมหรอแบบตรง (อาน เขยน คนหา) ไดมประสทธภาพสงในการทางานแบบสม เชน การคนหา หรอแกไขออบเจคตวใดตวหนงโดยเฉพาะทางานแบบลาดบ เชน การสรางรายงาน มประสทธภาพนอย


ชนดแฟมขอมลในแอพพลเคชน (Application File Types)

แฟมขอมลหลก (Master Files)แฟมขอมลอางอง (Look-up files)แฟมขอมลทรานแซกชน (Transaction files)แฟมขอมลการแกไข (Audit file)แฟมขอมลเกา (History file or archive file)แฟมขอมลดชน (Index file)แฟมขอมลชวคราว (Temporary file or work file)แฟมขอมลสารอง (Backup file)แฟมขอมลพารามเตอร (Parameter file)


ฐานขอมลแบบรเลชนนอล (Relational databases)

ขอมลเกบในรปกลมตารางตารางประกอบดวยแถวแตละแถว แบงเปนคอลมนใชในการเกบขอมลชนดพนฐานแตละแถวมไพรมารคย (Primary key)ตารางทเกยวพนกนเชอมโยงผานฟอเรนคย (Foreign key)ฟอเรนคย เกบไพรมารคยของเรคอรดทเกยวของซงอยในอกตาราง


ฐานขอมลการสงซอของลกคา


ระบบจดการฐานขอมลแบบรเลชนนอล (Relational Database Management System)

RDBMS = ซอฟตแวรสาหรบสรางและจดการฐานขอมลแบบรเลชนนอลมความสามารถในการรกษาความถกตองในการอางอง (Referential Integrity) และอนๆใชภาษา Structured Query Language (SQL) เปนภาษามาตรฐานในการเขาถงขอมลในตาราง


ฐานขอมลแบบออบเจครเลชนนอล (Object-relational databases)

พฒนามาจากฐานขอมลแบบรเลชนนอลขอมลเกบในรปกลมตาราง แตคอลมนสามารถเกบออบเจคไดโดยใชชนดขอมลกาหนดโดยผใช (user defined types)ใชระบบจดการฐานขอมลแบบออบเจครเลชนนอล (Object-Relational Database Management System, ORDBMS) – ใชภาษา SQL ทขยายใหจดการชนดขอมลกาหนดโดยผใชในตารางได

– ไมรองรบการสบทอดคณสมบต


ฐานขอมลเชงวตถ (Object-Oriented Databases)

เกบออบเจคโดยตรงเอกซเทนต (Extent) = กลมออบเจคของคลาสหนง– แตละออบเจคม object ID ซงไมซากน

ใชระบบจดการฐานขอมลเชงวตถ (Object-OrientedDatabase Management System, OODBMS)– การรกษาความถกตองในการอางอง (Referential Integrity) สาคญ

– รองรบการสบทอดคณสมบต


การเลอกรปแบบสาหรบจดเกบออบเจค

พจารณาจดเดนจดดอยชนดขอมลทตองจดเกบประเภทของระบบทสรางรปแบบทใชในปจจบนความตองการในอนาคตเงอนไขอนๆ


ขอดและขอจากดของแฟมขอมล

ขอด– รองรบโดยภาษาโปรแกรมโดยตรง– เหมาะกบการจดเกบชวคราว หรอระยะสน– ออกแบบเพอใชงานเฉพาะดานไดดขอจากด– การจดการทกอยางตองทาผานภาษาโปรแกรม– การควบคมการเขาถงขนกบระบบปฏบตการ– มกมขอมลซาซอน ทาใหเกดขอผดพลาดในการปรบปรงขอมล


ขอดของระบบจดการฐานขอมล

รองรบการใชขอมลรวมกนระหวางแอพพลเคชนสามารถจดการขอมลแบบมโครงสรางปรมาณมากไดรองรบการคนหาขอมลแบบซบซอนสาหรบขอมลแบบมโครงสรางสนบสนนการสรางรายงานแบบยากจากขอมลทเกบสามารถจดการทรานแซกชนได


ขอดและขอจากดของระบบจดการฐานขอมลแบบรเลชนนอล

ขอด– เทคโนโลยเชงพานชยทไดรบการยอมรบแลว– สามารถรองรบความตองการขอมลทหลากหลาย

ขอจากด – ไมรองรบแนวคดเชงวตถ ทาใหความขดแยงดานชนดขอมลกบภาษาโปรแกรม และปญหาในการแปลงรปแบบระหวางออบเจคและตาราง


ขอดและขอจากดของระบบจดการฐานขอมลแบบออบเจครเลชนนอล

ขอด– รบขอดสบทอดจาก RDBMS– รองรบชนดขอมลทซบซอนขอจากด – การรองรบแนวคดเชงวตถมจากด ขนอยกบผผลต


ขอดและขอจากดของระบบจดการฐานขอมลเชงวตถ

ขอด– รองรบชนดขอมลทซบซอน – รองรบแนวคดเชงวตถโดยตรง

• ขอจากด – ยงไมคงท– ขาดบคลากรทเชยวชาญ และตองเรยนรมาก


แปลงออบเจคใหอยในรปแบบการจดเกบทเลอก


แปลงออบเจคเพอเกบใน OODBMS

เทยบออบเจคเปนออบเจคในตารางโดยตรงโอเปอเรชนอมพลเมนตโดยภาษาโปรแกรม


แปลงออบเจคเพอเกบใน ORDBMS

กฎ 1: แปลงเอนทตคอนกรต คลาส เปนตารางกฎ 2: แปลงแอททรบวทเกบคาเดยวเปนคอลมนในตารางกฎ 3: แปลงโอเปอเรชนเปน stored procedures หรอ โปรแกรมโมดลกฎ 4: แปลง aggregation และ association แบบ one-to-one เปนคอลมนทเกบ Object ID (หรอ PK) ของออบเจคในตารางทเกยวของ ทาทงสองดานกฎ 5: แปลงแอททรบวทเกบหลายคา เปนคอลมนบรรจคาเปนชดกฎ 6: แปลงกลมแอททรบวซาเปนตารางใหม และสราง one-to-many association จากตารางเดมไปตารางใหม


แปลงออบเจคเพอเกบใน ORDBMS

กฎ 7: แปลง aggregation และ association แบบ many-to-many เปนคอลมนทเกบชดของ Object ID (หรอ PK) ของออบเจคในตารางทเกยวของ ทาทงสองดานกฎ 8: แปลง aggregation และ association แบบผสม (one-to-many หรอmany-to-one) ดาน 0..1, 1..1 เพมคอลมนเกบชดของ Object ID (หรอ PK) ดาน 0..*, 1..* เพมคอลมนเกบ Object ID (หรอ PK)กฎ 9: generalization/inheritance relationship– a : เพมคอลมนเกบ Object ID (หรอ PK) ในตารางซปเปอรคลาส

(0..1, 1..1) และซบคลาส (1..1)– b : ยบ inheritance เอาแอททรบวของซปเปอรคลาสมาใสไวในซบคลาส แลวตดซปเปอรคลาสออก


ตวอยาง


แปลงออบเจคเพอเกบใน RDBMS

กฎ 1: แปลงเอนทตคอนกรต คลาส เปนตารางกฎ 2: แปลงแอททรบวทเกบคาเดยวเปนคอลมนในตารางกฎ 3: แปลงโอเปอเรชนเปน stored procedures หรอ โปรแกรมโมดลกฎ 4: กาหนด PK สาหรบแตละออบเจคกฎ 5: แปลง aggregation และ association แบบ one-to-one เปนคอลมนทเกบ PK ของตารางทเกยวของ (ใช FK) ทาทงสองดานกฎ 6: แปลงแอททรบวทเกบหลายคา และกลมแอททรบวซาเปนตารางใหม และสราง association แบบ one-to-many จากตารางเดมไปตารางใหม


แปลงออบเจคเพอเกบใน RDBMS

กฎ 7: แปลง aggregation และ association แบบ many-to-many เปนตารางใหมทเชอมสองตารางเดมเขาดวยกน ตารางใหม โดยใชคอลมนบรรจ PK จากสองตารางเดมกฎ 8: แปลง aggregation และ association แบบผสม (one-to-many หรอmany-to-one) เอา PK จากดาน 0..1, 1..1 ไปใสในคอลมนใหมในตารางของดาน 0..*, 1..* กฎ 9: สรางตารางสาหรบคอลเลคชนคลาส มสองคอลมน คอลมนสาหรบเกบ identifier ของออบเจคทบรรจคอลเลคชนและสาหรบออบเจคในคอลเลคชนกฎ 10: generalization/inheritance relationship– a : ให PK ของออบเจคในตารางซปเปอรคลาส (0..1, 1..1) และซบคลาส (1..1) ตรงกน

– b : ยบ inheritance เอาแอททรบวของซปเปอรคลาสมาใสไวในซบคลาส แลวตดซปเปอรคลาสออก


การแกปญหา inheritance

2 วธ1. แอททรบวทถายทอดมา คดลอกไวในทกตารางของคลาสลกหลาน ไมมตารางสาหรบ abstract คลาส

ขอด – เรวเพราะไมมการ joinขอเสย – ขนาดฐานขอมลเพมขน ถามการแกไข superclass ทกคลาสลกหลาน ตองแกตาม

2. abstract คลาสมตารางของตวเอง ซงตารางของคลาสลกหลานอางอง

ขอด – ลดความซาซอนขอเสย – ถาคยรวมเปลยนตองแกไขทงในตาราง abstract คลาส และซบคลาส


ตวอยาง


แกปญหา inheritance

3 วธ1. สรางตารางสาหรบ super คลาสเทานน แอททรบวของซบคลาส

กลายเปนแอททรบวของ super คลาส และมคา null เมอไมไดใชเหมาะ กรณซบคลาสตางจากsuper คลาสในดานพฤตกรรมมากกวาแอททรบว ตองมtype แอททรบวสาหรบแยกแยะซบคลาส

2. สรางตารางสาหรบ ซบคลาสเทานน แอททรบวของ super คลาสไวทซบคลาส

เหมาะ กรณ abstract super คลาส เพราะไมมออบเจคของ super คลาส

3. สรางตารางใหทง super คลาส และซบคลาส แยกกน ในการดงขอมลตองเขาถงทง ตารางsuper คลาส และซบคลาส อาจตองมtype แอททรบว


Relational Databases

ขอมลเกบในกลมตารางเกบชนดขอมลพนฐานเกบไดเฉพาะขอมล เกบพฤตกรรมไมได


ปญหา Object to RDB

ขอมลในระบบทเกบในออบเจคตองแปลงจากโครงสรางขอมลออบเจคเปนโครงสรางเชงตารางCoupling ระหวาง application และ RDBMS ตองใหสวนนอยทสดของระบบร interface ของระบบแสดง inheritance ในฐานขอมล ขอมลในฐานขอมล ความสามารถในการอยถาวรในภาษาโปรแกรมการเกบโอเปอเรชน


ODBMS

Object DBMS– เกบออบเจคตามทเปน– ตดตอโดยใชภาษาโปรแกรมโดยตรง ฉะนน interface เฉพาะจงไมจาเปน

ขอด– เกบออบเจคไดในฐานขอมล ( ไมเกบโอเปอเรชน)– ไมตองแปลง– ภาษา ODBMS ถกรวมไวการ OOPL


OODBMS Support

Allow repeating groups or multivaluedattributesSupports multimedia or other complex data applications– CAD/CAM– Financial services– Geographic information systems– Health care


เพมประสทธภาพการจดเกบออบเจคแบบถาวร


ประสทธภาพ RDB

การใชพนทในการจดเกบ– ไมมขอมลซาซอน

ลดการเสยพนท ลดขอความขดแยงระหวางขอมล

– มคาวางในตารางนอยลดปญหาในการแปลความหมาย

ความเรวในการเขาถง– ลดเวลาการเขาถงทขอมล ซงอาจแยกอยในหลายตาราง – ลดการ join ตาราง


การทานอมอลไลเซชน (Normalization)

1NF– คอลมนในแตละแถวเกบคาเดยว

2NF– ทกคอลมนทไมใชคยขนกบทกคยทรวมเปน PK

3NF– ไมมคอลมนทขนกบคาในคอลมนทไมใช PK


การเพมความเรวในการเขาถง

ดนอมอลไลเซชน (Denormalization)– เพมขอมลของตารางหนงเขาไปในอกตาราง เพอเพมความเรว และลดการ join

– ควรทาดนอมอลไลเซชน ตารางอางอง (Lookup Tables)ความสมพนธแบบ one-to-oneรวม attribute ของตารางแม (parent) ไวในตารางลก (child)


ตวอยาง


การทาอนเดกซ (Indexing)

อนเดกซ (Index) = ตารางขนาดเลกทบรรจคาจากคอลมนในตารางและตาแหนงของคานนในตารางการคนหาสามารถใชอนเดกซเพอหาตาแหนงของเรคอรดตวทตองการไดa table can have an unlimited number of indexes but too many can add overhead


Indexing Example


ประมาณการขนาดพนทจดเกบขอมล

ขนาดเรคอรด = ผลรวมของคาเฉลยของความกวางแตละคอลมนบวกพนทเพมเตม (ผผลตอาจประเมนไวแลว)ประมาณการจานวนเรคอรดในปจจบน และอตราการเพม


ออกแบบคลาสสาหรบเขาถงและจดการขอมล


ออกแบบคลาสสาหรบจดการขอมล

ออกแบบคลาสดาเนนการเขาถงและจดการขอมล (Data access and manipulation class)– เปนตวกลางในการแปลงระหวางออบเจคในแหลงเกบขอมล และออบเจคในระบบ

แยกฟงกชนจดการขอมลจากคลาสของออบเจคในระบบสาหรบแตละคลาสในระบบมคลาส DAM สาหรบตดตอกบตารางทเกยวของในฐานขอมล (เพม ลบแกไข)


ออกแบบคลาสสาหรบจดการขอมล


ตวอยาง


Data Sizing Example


สรป

Choose an object-persistent format– Files (sequential or Random Access)– Databases (RDBMS, ORDBMS, OODBMS)

Map problem domain objects to DataOptimizing object storage

– Normalization– Denormalization, clustering, Indexes

Design Data Access and Manipulation Classes


กรณศกษา


Class Diagram


-CustPrimaryKeyCustomer Table

-OrderPrimaryKey-CustPrimaryKey

Order Table-OrderPrimaryKey-CDPrimaryKey

OrderItem Table

-CDPrimaryKeyCD Table

-CDPrimaryKeyMktInfo Table

-CDPrimaryKeyReview Table

-CDPrimaryKeyArtistInfo Table

1..1 0..* 1..1 1..*

0..*

1..1

1..1

0..*

1..1

0..*

1..1 1..1

-CDPrimaryKey-TracksPrimaryKey

Tracks Table

1..1

0..*

-OrderPrimaryKeyOverseasOrder Table

1..10..1


Documents

Unit 10 - System Analysis UML