1.6.1. Два уровня независимости данных
Процесс проектирования базы данных начинается с установления концептуальных требований ряда пользователей (рис. 1.5).
Рис. 1.5
Концептуальные требования могут определяться и для некоторых приложений, которые в ближайшее время реализовываться не будут. Эти требования отдельных пользователей интегрируются в едином «обобщенном представлении». Последнее называют концептуальной моделью.Концептуальная модель представляет объекты и их взаимосвязи без указания способов их физического хранения. Таким образом, концептуальная модель является, по существу, моделью предметной области.
Концептуальная модель транслируется затем в модель данных, совместимую с выбранной СУБД. Возможно, что отраженные в концептуальной модели взаимосвязи между объектами окажутся впоследствии нереализуемыми средствами выбранной СУБД. Это потребует изменения концептуальной модели. Версия концептуальной модели, которая может быть обеспечена СУБД, называется логической моделью.Пользователям выделяются подмножества этой логической модели, называемыевнешними моделями(в литературе их также называют подсхемами), отражающие их представления. Если внешние модели отражают представления, которые пользователи получают на основе логической модели, то концептуальные требования отражают представления, которые пользователи первоначально «желали иметь» и которые легли в основу разработки концептуальной модели.
• Концептуальная модель.Концептуальные требования отдельных пользователей объединяются в единое «обобщенное представление», называемое концептуальной моделью.
• Логическая модель.Версия концептуальной модели, которую может обеспечить система управления базами данных, называется логической моделью.
• Внутренняя модель.Физическая модель, учитывающая распределение данных, методы доступа и способы индексирования, называется внутренней моделью.
Логическая модель отображается в физическую память. Физическая модель, специфицирующая размещение данных, методы доступа и технику индексирования, называется внутренней моделью.
Внешние модели не подвержены изменениям физической памяти и метода доступа к базе данных. Это первый уровень независимости данных. С другой стороны, если концептуальная модель спроектирована таким образом, чтобы отражать будущие расширенные требования, то вносимые в нее изменения не должны оказывать влияния на существующие внешние модели. Это второй уровень независимости данных. Уровни независимости данных показаны на рис. 1.5. Важно помнить, что логическая модель обусловлена требованиями СУБД. Поэтому при замене СУБД она также изменится.
1.6.2. Способы достижения независимости данных
С точки зрения прикладного программирования, независимость данных является не техникой, а дисциплиной программирования. Например, для того чтобы при любом изменении избежать перекомпиляции, допустимо не определять константы в программе. Лучшее решение состоит в передаче программе значений в качестве параметров. АБД должен как можно больше отслеживать информации о предметной области, объектах, элементах данных и взаимосвязях между ними.
Все актуальные требования предметной области и адекватные им «скрытые» требования на стадии проектирования должны найти свое отражение в концептуальной модели. Конечно, нельзя предусмотреть все возможные применения базы данных. Но в большинстве предметных областей такие основные данные, как объекты и их взаимосвязи, относительно стабильны. Меняются только информационные требования, т.е. способы использования данных для получения информации. Другой аспект независимости данных состоит в том, что их внутреннее представление может отличаться от требуемого прикладной программой. К сожалению, лишь немногие СУБД могут обеспечить этот тип независимости.
Степень независимости данных определяется тщательностью проектирования базы данных. Всесторонний анализ объектов предметной области и их взаимосвязей минимизирует влияние изменения требований к данным в одной программе на другие программы. В этом и состоит всеобъемлющая независимость данных.
Управленческим инструментарием разработки при проектировании базы данных является словарь данных.