第四章 数据库技术 面向对象数据库技术 多媒体数据库 数据仓库技术 Web 数据库

数据库技术发展概述 数据库系统已从第一代的网状、层次数据库系统，第二代 的关系数据库系统，发展到第三代以面向对象模型为主要 特征的数据库系统。 数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象程 序设计技术、并行计算技术等互相渗透，互相结合，成为 当前数据库技术发展的主要特征。

数据库技术发展概述

数据类型多样化：不仅是传统的数字、字符、文 本等，还需要视频、音频、图形、图像、动画， HTML/XML 、流数据等更复杂 数据结构新需求：结构化，半结构化、非结构化。 数据存储新需求：海量，多维性等 数据操作新要求：不仅包含通常意义下的插入、 删除、修改、查询等，还需要互操作（例如视频 快进操作等）、主动性操作、领域搜索浏览、时 态查询等，还要能够进行自定义操作。 其他需求：领域需求 数据库应用新需求

新一代数据库技术的特点和发展趋势 特点 – 结合对象模型 – 与多学科技术有机结合、相互渗透 – 面向更广泛的应用领域 发展趋势 数据库 技术 分布式数据库系统 并行数据库系统 知识库系统、主动数据库系统 多媒体数据库系统 空间数据库系统 分布处理技术 并行处理技术 人工智能技术 多媒体技术 GIS 技术 模糊数据库系统 模糊技术

面向对象数据库技术 面向对象数据库系统（ Object Oriented Database System, 简 称 OODBS ）是数据库技术与面向对象程序设计方法相结 合的产物。 面向对象的数据模型的核心概念有： – （ 1 ）对象（ Object ）与对象标识 OID （ Object Identifier ） – （ 2 ）封装（ Encapsulation ） – （ 3 ）类（ Class ） – （ 4 ）类层次（结构） – （ 5 ）消息（ Message ）

面向对象数据库技术 1. 对象标识 现实世界中的任何实体都被统一地用对象表示，每一个对象都有唯一 的标识，称为对象标识 (Object Identifier 简称 OID) 。 2. 封装 每一对象是其状态和行为的封装。面向对象技术是把数据和行为封装 在一起，使得数据应用更灵活。 3. 类 所有具有相同属性和方法集的对象抽象出类。类中的每一个对象称为 类的实例。 4. 继承 一个类可以继承类层次中其直接或间接祖先的所有属性和方法。继承 性可以用超类和子类的层次联系实现。 5. 消息 由于对象是封装的，对象与外部的通信一般只能通过显示的消息传递， 即消息从外部传送给对象，存取和调用对象中的属性和方法，在内部 执行所要求的操作，操作的结果仍以消息的形式返回。

面向对象数据库 2 、面向对象数据库 面向对象数据库的应用目前主要集中于系统软件和数据密 集、复杂的应用软件系统，包括：计算机辅助设计 （ CAD ）、计算机辅助制造（ CAM ）、计算机集成制造 系统（ CIMS ）、计算机辅助软件工程（ CASE ）、超大规 模集成电路设计（ VLSI ）、地理信息系统（ GIS ）、决策 支持系统（ DSS ）和多媒体应用系统，等等

对象 — 关系数据库系统 3 、对象 — 关系数据库系统 对象 - 关系数据库系统（ ORDBS ）在关系模型的基础上增 加了对 OO 支持。在 ORDBS 中，用户能定义附加的数据类 型，能同时说明数据的结构以及结构之上可进行的操作。 可在关系模型中应用这些新类型，对象类型使应用开发者 更容易处理复杂的数据，如图象、音频和视频数据。对象 类型使我们可能以自然的方式来存贮和应用结构化商业数 据，能有效地支持面向对象的程序设计。

多媒体数据库 多媒体数据库系统，就是把组织在不同媒体上的数据一体 化的系统。能直接管理数据、文本、图形、图象、视频、 音频等多媒体数据的数据库就可称为多媒体数据库. 1 、多媒体数据模型： 多媒体数据模型主要采用 – 文件系统管理方式 – 扩充关系数据库的方式 – 面向对象数据库的方式。

多媒体数据库 （ 1 ）文件系统管理方式 多媒体资料是以文件的形式在计算机上存储的，所以用各 种操作系统的文件管理功能就可以实现存储管理。 Windows 的文件管理器或资源管理器不仅能实现文件的存 储管理，而且还能实现有些图文资料的修改，演播一些影 像资料。文件系统方式存储简单，当多媒体资料较少时， 浏览查询还能接受，但演播的资料格式受到限制，最主要 的是当多媒体资料的数量和种类相当多时，查询和演播就 不方便了。

多媒体数据库 （ 2 ）扩充关系数据库的方式 用专用字段存放全部多媒体文件；多媒体资料分段存放在 不同字段中，播放时再重新构建； 文件系统与数据库相 结合，多媒体资料以文件系统存放，用关系数据库存放媒 体类型、应用程序名、媒体属性、关键词等。 （ 3 ）面向对象数据库的方式

多媒体数据库 3 、多媒体体数据库的特征 （ 1 ）与传统数据库的差异性。虽然在理论和技术上对传 统数据库有很多继承，但在其处理数据对象、数据类型、 数据结构、应用对象、处理方式都与传统数据库有较大差 异，因此不能认为多媒体数据库只是对传统数据库的一种 简单扩充或者试图用传统技术来做简单的处理。 （ 2 ）处理对象的复杂性。多媒体数据库存储和处理的是 现实世界中的复杂对象，不仅要处理包括数字、字符等格 式化数据，还要处理图像、音频、视频等非格式化数据。

多媒体数据库 （ 3 ）媒体间的独立性。多媒体数据库面临的数据有单一 媒体数据和复合媒体数据（多种单一媒体数据的结合）。 多媒体数据库从实用性的要求出发，强调多媒体数据库的 用户应可最大限度地忽略各媒体间的差异，从而实现对多 媒体数据的管理和操作。

多媒体数据库 4 、媒体数据库管理系统应具备的基本功能 从实际应用考虑，多媒体数据库管理系统应具备以下基本功能： （ 1 ）有效地表示各种媒体数据。对多媒体数据根据应用的不同采用 不同的表示方法。 （ 2 ）有效地处理各种媒体数据。系统应能正确识别和表现各种媒体 数据的特征、各种媒体间的空间或时间的关联（如正确表达空间数据 的相关特性和配音、文字和视频等复合信息同步） （ 3 ）有效地操作各种媒体信息。系统应能象对格式化数据一样对各 种媒体数据进行搜索、浏览等操作，且对不同的媒体可提供不同的操 纵，如声音的合成、图形的缩放等。 （ 4 ）具备开放性。系统应能提供多媒体数据库的 API （应用程序接 口）、提供不同于传统数据库的特种事务处理和版本管理功能。

数据仓库技术 数据仓库是面向主题的、集成的、稳定的、不同时间的数 据集合，用以支持经营管理中的决策制订过程。 1 ．面向主题（ Subject-oriented ） 2 ．集成的（ Integrated ） 3 ．稳定的（ non-volatile ） 4 ．随时间变化（ time variant ）

数据仓库技术 数据仓库的前端工具分为两大类：联机分析处理工具和数据挖掘工具。 1. 联机分析处理（ OLAP ） OLAP 的显著特征是能提供数据的多维概念视图，使最终用户从多 角度、多侧面、多层次地考察数据库中的数据，从而深入地理解包含 在数据库中的信息和内涵，多维数据分析是决策的主要内容。 2. 数据挖掘 数据挖掘（ Data Mining ，简称 DM ）也称为数据库中的知识发现 （ Knowledge Discovery in Database ），是指从大量数据中挖掘出隐 含的、先前未知的、对决策有潜在作用的知识和规则的过程。它主要 基于人工智能、机器学习、统计学等技术，高度自动化地分析企业原 有数据，作出归纳性推理，从中挖掘出潜在的模式，预测客户行为， 帮助企业决策者调整市场策略，减少风险，作出正确决策。

数据仓库技术 数据仓库系统 ： 1 ．数据仓库 2 ．数据集市（ Data Mart ） – 数据集市是按照某一特定部门的决策支持要求而组织起来的，针 对一组主题的应用系统。 – 事实上，数据集市就是一个小的数据仓库，是企业级数据仓库的 一个子集。 3 ．数据仓库管理系统（ DWMS ） 4 ．抽取 / 转换 / 加载（ ETL ）工具 5 ．应用工具

web 数据库技术 WEB 数据库是在传统关系数据库技术之上，融合最新网络技术、存 储技术和检索技术，以全面面向 Internet 的功能结构的新型数据库模 型。 特点 – 字表多维处理方式。支持结构化数据以及大量非结构化的多媒体数据 等更多类型的数据，使组成用户业务的各种类型数据能够存储在同一 个数据库中。 – （ 2 ）支持 ActiveX 、 XML 。能够支持和快速开发越来越复杂的事务处 理系统应用程序，简化系统开发和管理的难度。 – （ 3 ）采用子字段、多值字段以及变长字段的机制。

Web 数据库访问技术 Web 页面与数据库地连接是 Web 数据库的基本要 求。目前基于 Web 数据库地连接方案主要有两 种类型：服务器端和客户端方案。服务器端方案 实现技术有 CGI 、 SAPI 、 ASP 、 PHP 、 JSP 等； 客户端方案实现技术有 JDBC （ Java Database Connectivity ）、 DHTML(Dynamic HTML) 等。

Web 数据库访问技术  ASP(Activex Server Pages) – 是由微软创建的 Web 应用开发标准， ASP 服务器已经包含在 IIS 服务器中， ASP 服务器将 Web 请求转入解释器中，在解释 器中将所有 ASP 中的脚本进行分析，然后执行，同时可以创 建 COM 对象以完成更多的功能， ASP 中的脚本是 Vbscript 。 – 优点：安装配置方便，开发简单易学；开发工具功能强大。 – 不足： ASP 使用了组件因而将导致大量的安全问题；无法实 现跨平台，只能应用于 Windows NT/2000 。 – 建议采用 MS 架构的网站采用 ASP 应用开发平台 (IIS ＋ Visual Interdev) 。

Web 数据库访问技术  JSP (Java Server Pages) – 是由 Sun 公司所新面市的一种交互式网页编译技术，它除了能 够建立一个交互式网站之外，更能应用于不同的操作平台上。 这样跨平台的特性已包含了目前大部分网站服务器配置环境， 再加上它的语法书写方式可媲美 ASP 般的易学易懂，而且在 网络安全技术方面甚至已超越 ASP 技术，所以，相信很快的 时间内极有可能取代现有的网页编译技术，而成为商业网站 的新标准。 – 优点：可移植性好，支持多种平台；强大的可伸缩性；多样 化与强大的工具支持。 – 不足：安装配置管理较为复杂；运行速度较慢； – 建议开发大型应用系统采用 JSP

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