Mostrando entradas con la etiqueta Orientación a Objetos. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta Orientación a Objetos. Mostrar todas las entradas

miércoles, 26 de octubre de 2011

Implementación y Uso actual de las Bases de Datos Orientadas a Objetos

En la actualidad, el uso de las Bases de Datos Orientadas a Objetos no está muy extendido. Bajo nuestra opinión, esto se debe a varios factores:

Ausencia de una implementación completa del estándar desarrollado por el ODMG: Ninguna implementación real se ha ceñido estrictamente al estándar, debido a su complejidad. Por lo tanto no hay un referente a seguir y no se soportan cosas mejores que las bases de datos relacionales, en conjunto, aunque si en partes específicas.

  • SQL: La evolución de este lenguaje de consulta es uno de los grandes “lastres” que ralentizan la evolución e implantación de los sistemas orientados a objetos. Las versiones de 1999 y 2003 de este estándar ya definen una forma de acceso similar a la orientada a objetos, así como un mecanismo de definición, extensión y herencia de tipos de datos, por lo tanto los sistemas Orientados a Objetos, en muchos casos carecen de sentido.

  • Frameworks de trabajo con bases de datos: Este punto está muy relacionado con el anterior. En poco tiempo han surgido una inmensa cantidad de frameworks para lenguajes de programación orientados a objetos, que hacen que el trabajo con la base de datos sea transparente y aparentemente orientado a objetos debido a que mapean los resultados de las consultas en objetos directamente. Esto, unido a que utilizan una serie de patrones y buenas prácticas (DAO, factorías, variaciones protegidas...) han extendido mucho su uso y evitado la necesidad de las nuevas bases de datos.

  • XML: Este lenguaje estándar de marcas también se puede considerar una causa del lento avance de la orientación a objetos en bases de datos ya que se ha mostrado como una muy eficiente forma de almacenamiento, de acceso rápido y trabajo sencillo.

  • Baja complejidad de la mayoría de las aplicaciones: Las aplicaciones que se desarrollan en la actualidad son, en general, de una complejidad baja, basadas en el mantenimiento y gestión de entidades sencillas y fácilmente modelables con los sistemas relacionales. Esto hace que la orientación a objetos sólo avance y se utilice en ámbitos muy concretos debido a la pronunciada curva de aprendizaje que tienen que, en la mayoría de los casos no merece la pena para una aplicación web sencilla o una aplicación de escritorio de la que ya existen infinidad de modelos de ejemplo.

  • Detractores reconocidos: Hay muchos eruditos de las bases de datos que son detractores de las bases de datos orientadas a objetos por opinar que el modelo relacional es capaz de resolver los problemas que se le planteen ya que es muy potente además de contar con una base matemática, de la que el modelo objeto carece. Un ejemplo de esta afirmación son las opiniones que da C. J. Date sobre las bases de datos orientadas a objetos ya que opina que su única aportación útil es la capacidad de definir tipos de datos de muy alta complejidad y que eso ya lo da la buena definición de dominios del modelo relacional, por lo tanto, el modelo relacional es tan poderoso como el orientado a objetos.


Todas estas razones causan el lento avance de las bases de datos orientadas a objetos. Pero deja una evidencia clara de que hay un abismo que hay que salvar debido a que el resto de ramas de la informática cada vez son más semánticos, más basados en clases, objetos, herencia y otros principios. No podemos olvidarnos de que, en los orígenes del modelo relacional, cuando aún no existían implementaciones eficientes, muy pocos creían que ese, conceptualmente, muy poderoso modelo, llegaría a sustituir a los modelos jerárquico y de red. Se tardaron muchos años en cambiar al modelo relacional y se afianzó.

El modelo objeto aún es muy joven, se basa en ideas avanzadas y diferentes de las tradicionales. Es un modelo difícil de comprender en su totalidad y “cambiar el chip” para pensar orientado a objetos.


En cualquier caso, se ha demostrado que el modelo objeto es muy poderoso y facilita mucho la tarea de programadores y diseñadores además de capturar mucha más semántica del mundo real y por lo tanto buscamos acercarnos a él.

Se ha tratado este acercamiento en varios frentes, sin acabar del todo con el modelo relacional. Un ejemplo de esto son los, ya citados, frameworks de acceso a datos para los diferentes lenguajes que “atacan” el problema en el programa. O las últimas versiones de SQL 3 que permite unas consultas y definiciones de datos muy cercanas al modelo objeto, con lo que se trata de acercar en las consultas.

Un último lugar dónde se puede producir este amoldamiento del modelo relacional al objeto es en el propio sistema gestor de bases de datos. Así surgen los modelos Objeto/Relacionales. Estos sistemas emulan el funcionamiento de un sistema gestor de bases de datos orientado a objetos pero, internamente, trabajan con un modelo relacional. En ellos se ha definido una capa intermedia, a la que acceden las aplicaciones, que será la que permita un acceso directamente orientado a objetos y se encargará de traducir las peticiones a consultas, recuperar los datos y transformarlos en objetos, de manera parecida a cómo lo hacen los frameworks, pero directamente imbuido en el gestor.

Un ejemplo de estos sistemas sería PostGreSQL (considerado a veces como un sistema gestor orientado a objetos completamente).

Como sistemas Objeto/Relacionales también cabría definir los sistemas orientados a objetos, que suplen las carencias de la ausencia de implementación estándar de OQL permitiendo el uso de SQL en sus consultas pero apenas se encuentran ejemplos de este caso.


Finalmente, hablaremos un poco de las implementaciones que existen de sistemas orientados a objetos. Un primer modelo que se trata, según algunos autores, de esta forma serían los modelos objeto relacionales de los que ya hemos hablado.

Otra posible implementación existente es la de sistemas gestores de bases de datos orientados a objetos. Algunos ejemplos de estos sistemas son: Caché, Zope o incluso una implementación de Oracle orientada a objetos. Estos gestores buscan cierta independencia del lenguaje de programación utilizado para la aplicación que accederá a ellas, siempre con limitaciones debido a la diferencia entre unos lenguajes y otros y que el modelo objeto busca, precisamente, ser más eficiente con los lenguajes debido a su cercanía.

La 3º forma implementada de estas bases de datos es como extensiones directas de lenguajes de programación orientados a objetos. Esto, por supuesto, crea una dependencia total del lenguaje de programación pero, por a favor tiene que es muchísimo más eficiente y transparente el acceso y recuperación de objetos, así como la creación o eliminación de los mismos. En un principio fueron las implementaciones más utilizadas ya que eran relativamente sencillas de conseguir, pero muchas se quedaron por el camino. Hoy en día podemos encontrar algunos ejemplos como ObjectStore para C++ o JDO (Java Database Objects) para java.

Estas extensiones de los lenguajes se diferenciaban unas de otras, dentro de un mismo lenguaje, normalmente en la forma en que manejaban la persistencia de objetos, así por ejemplo ObjectStore maneja punteros persistentes almacenados en punteros normales. Estos punteros persistentes apuntaban a los objetos almacenados en disco y al cargarlos en memoria se sustituían por punteros normales que se transformaban en punteros persistentes al devolver a memoria los objetos. En cambio, la extinta norma ODMG para C++ definía la clase de plantillas d_Ref< T > para manejar punteros persistentes a la clase T.


Como hemos visto, hay muchas implementaciones y acercamientos diferentes a la orientación a objetos lo que nos demuestra que, lentamente, se va tendiendo a ello. Pero aún queda un largo camino por recorrer para ver si se convierten en una completa alternativa al modelo relacional o verdaderamente el modelo relacional es lo suficientemente potente como para resistir ese avance.

Lo que está claro es que el modelo relacional no se adapta del todo bien a las novedosas aplicaciones de computación en nube, computación grid, complejos sistemas de cálculo, necesidades multimedia o aplicaciones de diseño asistido por ordenador. Aplicaciones para las que el modelo objeto está demostrando su eficiencia.


Bibliografía

Publicado por twisen en 23:53 0 comentarios
Etiquetas: , , ,

martes, 25 de octubre de 2011

Bases de Datos Relacionales vs Orientadas a Objetos

Como hemos podido observar en la definición de ambos paradigmas de gestión e implementación de bases de datos, hay grandes diferencias entre el modelo más utilizado en la actualidad, el Modelo Relacional y el paradigma más utilizado en la informática en los últimos tiempos, el Modelo Objeto. En este apartado vamos a tratar de dar una visión global de ambos sistemas presentando las diferencias más importantes que se observan tratando de encontrar una explicación al hecho de que aún se siga utilizando en las bases de datos el modelo relacional y si, es mejor que el orientado a objetos, ¿por qué se sigue desarrollando este 2º modelo?

Una principal diferencia la vemos ya al comparar la definición de las unidades básicas de información de cada caso. El modelo relacional define las tuplas como “instancias específicas de una entidad” con un identificador único y las propiedades de esa entidad. En cambio, en el caso de las bases de datos orientadas a objetos, se almacenan los objetos que se definen como “un objeto está modelando una situación o entidad del mundo real al tener una identificación única, propiedades específicas a sí misma, y la habilidad de trabajar en conjunto con objetos tanto de la misma o distinta especificación”. Las tuplas del modelo relacional carecen de esa habilidad de trabajar con otras tuplas ya que carecen de comportamiento. Además, el modelo objeto es capaz de representar situaciones del mundo real, en cambio el modelo relacional sólo trabaja con entidades, por lo tanto, si se quisiera modelar situaciones habría que adaptarlas, convirtiéndolas en entidades perdiendo por el camino parte de la información, o creando un modelo extremadamente complejo.

La identificación única de las entidades/objetos también difiere en ambos casos. El modelo relacional utiliza el concepto de Clave Primaria para identificar a sus entidades de una manera única. Esta clave es un valor que puede introducir y cambiar el usuario del sistema gestor con la única restricción de que no se repita con ninguna otra clave primaria que contenga la tabla en ese momento, aunque también puede asignarla el propio sistema gestor. En cambio, el modelo objeto define el OID (Object Identity) que proveerá el sistema y le otorgará al objeto su identidad única. No puede ser cambiado ni introducido por el usuario. Al desaparecer el objeto, el sistema elimina ese OID pero no vuelve a asignárselo nunca a ningún objeto nuevo.

Los modelos relacionales tradicionales sólo permitían tipos de datos simples ofrecidos por SQL y en última instancia por el sistema gestor. Esto hace bastante costoso trabajar con atributos multivaluados pudiendo hacerse este tratamiento de 2 formas, o bien saltándose la 1FN o separando esos atributos en más tablas lo que, sin duda, carga mucho el sistema y convierte las consultas en algo muy complejo. El modelo objeto, por definición provee de un sistema de tipos análogo al lenguaje de programación con el que se utiliza. De esta forma permite definir nuevas clases así como utilizar la herencia para extender las ya creadas. Así se consigue aplicar toda la potencia de la Orientación a Objetos en las bases de datos.

Los modelos relacionales utilizan el lenguaje estándar de consultas SQL, que es declarativo lo que hace que las consultas no vayan a la forma de encontrar el dato sino que sea el sistema gestor el que realice esta tarea. Además, el hecho de ser estándar permite que las aplicaciones lo utilicen sin importar el lenguaje de programación en el que están escritas. Por contra carga mucho el procesamiento y hace que haya que tratar los datos para convertirlos a objetos en el lenguaje de programación utilizado.

El modelo objeto difiere en este sentido bastante. Utiliza varios sistemas diferentes dependiendo de la implementación que se esté utilizando. Hay sistemas, directamente imbuidos en el lenguaje de programación que hacen esta recuperación de los datos transparente al programador, trabajando con los objetos persistentes como si fueran objetos de memoria normales. Esta visión es muy eficiente e intuitiva pero al no tener un lenguaje específico para trabajar con las consultas no controla de forma alguna este acceso siendo vulnerable a errores del programador.

Otra forma de implementar las consultas ha sido el estándar OQL (Object Query Language) definido por el Object Data Management Group (ODMG) que busca ser un estándar declarativo para consultas a bases de datos orientadas a objetos. Su uso sería análogo al de SQL pero, debido a su complejidad aún no hay ninguna implementación completa del estándar, sólo se han llegado a realizar subconjuntos como JDOQL y EJB QL.

La forma de trabajar con los datos persistentes en el modelo relacional es seleccionando los datos que queremos que persistan en el tiempo y grabándolos de manera explicita mediante consultas de alta/modificación de SQL, previa transformación de los datos. Los objetos trabajan de otra forma. Dependiendo de la implementación particular puede ser que haya clases persistentes, cuyos objetos siempre se almacenen en disco, marcar especiales para los objetos que permitan discriminar cuáles se almacenarán, y otras técnicas.

Esta es una de las partes más complejas de implementar de un sistema gestor de bases de datos orientados a objetos ya que se busca que este paso a datos persistentes sea lo más transparente posible para el programador de aplicaciones orientadas a objetos.

Obviamente el modelo objeto es una forma de centrar el desarrollo y explotación de un sistema en la semántica del dato. En el modelo relacional había que adaptar la semántica a las capacidades del sistema de una manera bastante estricta. En cambio, cuando trabajamos con objetos podemos aplicar la semántica propia del problema de una manera mucho más natural, ya que este paradigma se basa en modelar el mundo real.

Las relaciones entre entidades des modelo es una característica muy importante que cualquier base de datos moderna debe poseer. La orientación a objetos facilita mucho esta tarea gracias a los OID y a la herencia. Las relaciones de herencia, para lo cual se permite la herencia entre clases de la misma forma que en los lenguajes de programación, heredando el hijo todos los atributos y métodos que hubiera definido su padre. El resto de relaciones que hubiera que representar se haría mediante los OID que identifican univocamente a un objeto.

En las bases de datos relaciones, las relaciones de herencia se pueden simular mediante complejos sistemas que obligaban al programador a aplicar una serie de mecanismos que garantizaran la integridad. Y el resto de relaciones, por norma general crean una serie de tablas intermedias que complica las sentencias SQL necesarias para recuperar los datos.

El acceso a los datos, en la gran mayoría de los sistemas gestores de bases de datos orientados a objetos, se realiza de una forma navegacional, al estilo de los modelos jerárquico y red lo cual obliga al usuario a conocer la ruta de acceso a los objetos. Esto, además de complicar el uso para usuarios no programadores, unido a la necesidad de requisitos indirectos de hardware y software debido al uso de objetos ralentiza las transacciones respecto al modelo relacional, lo que lo convierte en muchos casos en algo inaceptable.

Las bases de datos orientadas a objetos permiten el almacenamiento de archivos multimedia ya que un objeto puede ser cualquier cosa. Las bases de datos relacionales no permiten esto y hay que simularlo guardando la dirección del archivo, con lo que no se garantiza que el archivo exista, o almacenando en un campo binario de longitud indeterminada el archivo completo sin capturar la propia base de datos de que tipo de archivo se trata.

Los sistemas gestores de bases de datos orientados a objetos proporcionan un importante control de versiones sobre los objetos almacenados, característica que junto a la capacidad de almacenar objetos multimedia antes citada, hace a estos sistemas muy válidos en campos como el CAD, aplicaciones científicas y otras aplicaciones igualmente específicas.

Bibliografía


Autor: Enrique Vázquez de Luis

Publicado por twisen en 22:45 1 comentarios
Etiquetas: , , ,
Suscribirse a: Entradas (Atom)