设计数据管理子系统研究

1文件管理系统

文件管理系统在操作系统中扮演了一个重要的角色，虽说它在存贮数据方面简单易操作且费用低廉，但对文档操作方面级别很低，为达到适用抽象的级别就力不从心，程序员将对它另行编码才可行。再者文件管理系统依赖于相应的操作系统，不同的系统相应的文件管理系统也会存在差异性。

2关系数据库管理系统

关系数据库管理系统因由关系代数所衍生，所以它的根基扎实，并且具备如下优势：（1）它的数据管理功能强大，基于数据中断恢复、多用户同时共享资源、多方事务支持等方面，作用显著。（2）对于应用程序的各异性，它可以提供了相同的接口。（3）语言的统一的标准化：基于SQL语言开发的应用程序，往往应用在商品化的关系数据库管理系统中，从而形成了语言的标准化统一。关系数据库管理系统也有它的弊端，因其复杂性，要做到通用和完全统一几乎不可能，如下所述的几点，就反映出了它的局限性：（1）灵活性很差，运行的周期长：处理一个简单的事件（如修改表中某一列字符），花费的运行时间也会很长。（2）对于高级事务应用的需求难满足：关系数据库管理系统虽然数据结构并不复杂，但在众多商务应用领域，数据量大且数据类型丰富的情况下，关系数据库管理系统往往很难得到实际的应用。（3）与程序设计语言的接口不一致：SQL语言属于非过程性语言，而一般程序设计语言是过程性语言，前者进行的是集合操作，而后者每次执行的是一条记录程序的处理。

3面向对象数据库管理系统

面向对象数据库管理系统提供了两种设计方法，包括了扩展的关系数据库管理系统和扩展的面向对象程序设计语言。（1）扩展的关系数据库管理系统在原有关系数据库的基础上，新增了诸如抽象数据类型及其继承的机制、创建及管理类的通用服务、创建及管理对象的通用服务等等新功能。（2）扩展的面向对象程序设计语言增加了在数据库中存储及管理对象的机制、面向对象程序设计语言的功能及语法。程序员不用区分程序数据结构（即生命周期临时的数据）和存储数据结构，从而达到面向对象进行统一的程序设计。一般“对象”数据管理模式绝大部分使用“复制对象”的方法：在保留完对象值之后，紧接着创建对象的另一个副本。扩展的面向对象程序设计语言就是扩展了这种机制且支持“永久对象”的方法，准确存储对象（涵盖了对象的内部标识在内），且不只是存储对象值。通过这种程序设计，我们不难发现存储器在索引到一个对象时，将与先前对象保持一致。采用“永久对象”方法的优势在于，在多用户环境中从对象服务器中能共享数据做好了铺垫。

4设计数据格式

采用设计数据格式的方法，在实际应用中与所使用的数据存储管理模式关系紧密，下面所述的设计方法，即适用于各种数据存储管理模式：

4.1 文件系统

（1）定义第一范式表包涵了列出每个类的属性表，且将它规范成第一范式，由此得出第一范式表的定义。（2）所有的第一范式表都必须定义一个文件。（3）测量必需的存储容量及性能。（4）为满足存储及性能的需求，必须要修改原设计的第一范式。把某种属性组合在一起并分配相应的编码值来表示这些属性，每个属性不必分别使用独立的域来表示。如情况允许，可将泛化结构的属性直接压缩成一个文件当中，从而降低了文件使用的数量。此法的优点是节减了存储空间，缺点是增加了系统运行程序的时间。

4.2 关系数据库管理系统

（1）定义第三范式表包括了列出每个类的属性表并将它规范成第三范式，进而得到第三范式表的定义。（2）所有的第三范式表都必须分配一个相应的数据库表。（3）测量需要的存储容量及其性能。（4）为满足存储及性能的需求，必须要修改之前设计的第三范式。

4.3 面向对象的数据库管理系统

（1）扩展的关系数据库可使用与关系数据库管理系统一致的方法。（2）因数据库管理系统以其拥有将对象值映射成存储值的功能，所以扩展的面向对象程序设计语言方式则不用规范化属性的步骤。

5相应服务的设计

存储某个类的对象必须增加相应的服务和属性，才能完成存储对象自身的工作。因而必须增加相应的服务和属性来做为“隐含”的服务和属性，只要在关于对象与类的文档中描述它们，而没必要在面向对象设计模型的服务层和属性中显式地表示它们。通过设计对象自我存储功能，且利用“存储自己”的服务和属性将会在数据管理子系统和问题域子系统之间构成一道桥梁。如要在某个适当的基类中定义这样的服务和属性，就需用到多重继承机制来实现；如要长期存储某个类的对象，此类就必须从基类中继承这样的服务和属性。

6例子

为具体说明该数据管理子系统的设计方法，可列出个设计ATM系统的例子。在面向对象设计过程之中，把ATM系统的问题域子系统划分出更小的三个系统：分行计算机子系统、中央计算机子系统及ATM站子系统，组成星形的拓朴结构。中央计算机处于核心位置，与分行计算机和全部ATM站进行信息传递。用专用电话线实现它们之间的物理连接，并用分行代码和ATM站号来区分连接中央计算机的电话线。从图1中可以看出，放在分行计算机中存储着永久性唯一的数据。由于往往存在多个并发事件同时访问，为保证数据的完整性和一致性，应采用完善的关系数据库管理系统来存储数据。应做到每个事务是个整体，用批操作的方式来处理每个事务，最后由事务封锁账户，一直到该事务结束为止。从图1中不难发现，账户类对象是主要必须存储的对象。为达到帐户类对象知道自身是怎样被存储的和实现数据管理子系统的目的，以下有两种方式：（1）每个对象实现自身能保存自己。账户类对象实现自我存储程序，通常是在接到“存储自己”的命令后才执行的，以上行为须新增一个服务及一个属性才能实现。（2）存储对象应由数据管理子系统管理。当系统发送账户类对象“存储自己”的命令时，数据管理子系统也会收到相应从它发来的提示，将它的状态及时存贮起来，以上行为须新增一个服务及一个属性才能实现。此类方法的优势在于，问题域子系统不用再修改。

7结束语

通过以上分析，要设计好数据管理子系统，必须先定义一个数据管理类，并指出它的对象所提供的服务，应包涵通知对象保存自身及需长期存储对象的状态、并检索已存储的对象并使之能再次能得应用。相信程序设计者们能灵活运用此类设计方法，设计出优秀数据管理子系统。