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41. INTRODUÇÃO      Os bancos de dados baseados em objetos (OODB) surgiram no final dosanos 80, derivados da necessidade d...
5GemStone (Smalltalk), Gbase (Lisp), e Vbase (COP). O COP era o C ObjectProcessor, uma linguagem proprietária baseada no C...
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158. QUANDO USAR UM BDOO      Existem situações que um sistema de gerenciamento de banco de dadosrelacional se adequa melh...
16      Alguns dados que precisam necessitam de um armazenamento diferente daarrumação tabular por linhas e colunas (como ...
179. VANTAGENS  Entre as Vantagens dos SGBD’s OO, podemos destacar:   Capacidade de Armazenamento de Objetos   Podes de ...
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Trabalho banco de dados orientado a objetos

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Trabalho banco de dados orientado a objetos

  1. 1. CENTRO UNIVERSITÁRIO DO MARANHÃO - UNICEUMA CURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO BANCO DE DADOS AVANÇADO BANCO DE DADOS ORIENTADO A OBJETOS SÃO LUIS-MA 2011
  2. 2. 2BANCO DE DADOS ORIENTADO A OBJETOS Trabalho apresentado ao Prof. Emanoel Claudino do curso de Sistemas de Informação como pré-requisito para obtenção da nota. SÂO LUIS-MA 2011
  3. 3. 3 SUMÁRIO p.1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 42 COMO SURGIRAM OS BDOO’S?...................................................................... 63. RECURSOS DE UM BDOO............................................................................ 63.1 Escopo....................................................................................................... 63.2 Consultas..................................................................................... 63.3 Versões dos objetos......................................................................................... 73.4 Concorrência................................................................................................ 73.5 Recuperação..................................................................................................... 83.6 Persistência..................................................................... 104 QUEM UTILIZA OS BDOO’S............................................................................... 114.1 Objetos complexos................................................................................ 114.2 Exemplos de aplicações complexas............................................................... 114.3 Características das aplicações complexas................................................ 115. CARACTERÍSTICAS DOS SGBDOO’S.......................................................... 126. EXEMPLO DE SISTEMA DE GERÊNCIA BANCO DE DADOS ORIENTADO 12A OBJETOS............................................................................................................6.1 O SGBD Órion ................................................................................................ 127. EXEMPLO DE CÓDIGO (BDOO + JAVA)......................................................... 148. QUANDO USAR UM BDOO............................................................................. 158.1 DBMS (Database Management System) Embarcados................................. 158.2 Relacionamentos de Dados Complexos....................................................... 158.3 Diferentes Estruturas de Dados................................................................... 158.4 Aceleração do processo de consulta.......................................................... 169. VANTAGENS.................................................................................................... 1710. DESVANTAGENS.......................................................................................... 1711. CONCLUSÃO ................................................................................................ 18REFERÊNCIAS............................................................................................ 19
  4. 4. 41. INTRODUÇÃO Os bancos de dados baseados em objetos (OODB) surgiram no final dosanos 80, derivados da necessidade de suportar a programação baseada em objetos.Os programadores de Smalltalk e C++ precisavam de um depósito para o que eleschamavam de dados persistentes, ou seja, dados que permanecem após aconclusão de um processo. Os bancos de dados baseados em objetos tomaram-seimportantes para certos tipos de aplicações com dados complexos, como porexemplo, CAD e BLOBs (grandes objetos binários, tais como imagens, som, vídeo etexto não-formatado) - tais aplicações geraram a necessidade de suportar diversostipos de dados, e não apenas tabelas simples, colunas e linhas, como os bancos dedados relacionais.O uso de banco de dados orientados a objetos sugere um processo de modelagemdiferente. Enquanto na modelagem de bancos relacionais temos diferentes conceitosnos modelos conceituais, modelos de entidaderelacionamento e modelos físicos, namodelagem orientada a objetos usamos uma única gama de conceitos.Principalmente, pelo largo uso de linguagem de programação orientadas à objetos,tal renovação nos processos de modelagem de dados, facilita as etapas de análise eprojeto do sistema em questão. Assim é possível diminuir o tempo total de análise e o esforço técnico paraconstrução de modelos de dados intermediários (conceitual entidaderelacionamento). Isto evita a perda da semântica entre a informação contida na aplicação e suarepresentação na camada de armazenamento (banco de dados). Esta perda entre os modelos usados para representar a informação naaplicação e no banco de dados é também chamada de “perda por resistência” . O uso de banco de dados orientados a objetos também facilita a conversãoentre os modelos de mais alto nível e de mais baixo nível por ferramentasautomáticas (CASE-OO), o que traz mais confiança ao processo, que nos bancosde dados relacionais envolvem várias regras de transição. Os Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados Orientados a Objetos(SGBDOO) adicionaram o conceito de persistência da programação orientada aobjetos. No ínicio os produtos comerciais eram integrados com várias linguagens
  5. 5. 5GemStone (Smalltalk), Gbase (Lisp), e Vbase (COP). O COP era o C ObjectProcessor, uma linguagem proprietária baseada no C ( COP é diferente de C++. Apesar de ambas terem C como base C++ também foi influenciada PelaSimula). Durante praticamente todos os anos 90, o C++ dominou o mercado comercialde Gerenciadores de Banco de Dados Orientados a Objetos. Os vendedoresacrescentaram o Java no final dos anos 90 e mais recentemente o C#. Várias idéias do banco de dados orientado a objetos foram absorvidas pelaSQL:1999 e tem sido implementadas em vários graus nos produtos de banco dedados objeto-relacional, a exemplo do PostgreSQL, que implementa herança e tiposabstratos de dados. Em fevereiro de 2006, o OMG (Object Management Group) anunciou quehavia concedido o direito de desenvolver novas especificações baseadas naespecificação ODMG 3.0 e a formação do ODBT WG (Object Database TechnologyWorking Group). O ODBT WG planeja criar um conjunto de especificações queincorporará avanços da tecnologia de banco de dados orientados a objetos (ex.replicação), gerenciamento de dados (ex. indexação espacial) e formato de dados(ex. XML) e incluir novas características dentro deste padrão que dará suporte aodominios onde as bancos de dados orientadas a objeto estão sendo adotadas (ex.sistemas de tempo real).
  6. 6. 62. COMO SURGIRAM OS BDOO’S? O desenvolvimento dos Sistemas de Gerenciamento de Banco de DadosOrientado a Objetos (SGBDOO) teve origem na combinação de idéias dos modelosde dados tradicionais e de linguagens de programação orientada a objetos. No SGBDOO, a noção de objeto é usada no nível lógico e possuicaracterísticas não encontradas nas linguagens de programação tradicionais, comooperadores de manipulação de estruturas, gerenciamento de armazenamento,tratamento de integridade e persistência dos dados. Os modelos de dados orientados a objetos tem um papel importante nosSGBDs porque são mais adequados para o tratamento de objetos complexos(textos, gráficos, imagens) e dinâmicos (programas, simulações), por possuíremmaior naturalidade conceitual e, finalmente, por estarem em harmonia com fortestendências em linguagens de programação e engenharia de software. A junção entreas linguagens de programação e banco de dados é um dos problemas que estãosendo tratados de forma mais adequada no contexto de orientação a objetos.3 RECURSOS DE UM BDOO3.1 Escopo Num banco de dados orientado a objetos puro, os dados são armazenadoscomo objetos onde só podem ser manipulados pelos métodos definidos pela classeque estes objetos pertencem. Os objetos são organizados numa hierarquia de tipos,e subtipos que recebem as características de seus supertipos. Os objetos podemconter referências para outros objetos, e as aplicações podem conseqüentementeacessar os dados requeridos usando um estilo de navegação de programação.3.2 Consultas
  7. 7. 7 A maioria dos banco de dados também oferecem algum tipo de linguagem deconsulta, permitindo que os objetos sejam localizados por uma programaçãodeclarativa mais próxima. Isso é na área das linguagens de consulta orientada aobjetos, e a integração da consulta com a interface de navegação, faz a grandediferença entre os produtos que são encontrados. Uma tentativa de padronização foifeita pela ODMG (Object Data Management Group) com a OQL (Object QueryLanguage). O acesso aos dados pode ser rápido porque as junções são geralmente nãonecessárias (como numa implementação tabular de uma base de dados relacional),isto porque um objeto pode ser obtido diretamente sem busca, seguindo osponteiros.3.3 Versões dos objetos O acesso a estados anteriores ou a estados alterados de objetos é parteinerente de muitas aplicações. Ele é obtido por meio de várias versões domesmo objeto, que normalmente está associado ao conceito de escopo dasvariáveis nas linguagens de programação. O gerenciamento de versão em umbanco de dados orientados a objeto consiste em ferramentas e construções queautomatizam ou simplificam a construção e a organização de versões ouconfigurações. Sem essas ferramentas, caberia ao usuário organizar e manter asversões.Podemos considerar a configuração como um grupo de objetos tratadoscomo uma unidade para bloqueio e versionamento. Os objetos individuais dentroda configuração podem sofrer modificações, de modo que cada objeto pode Terum histórico das versões. Vários objetos dentro da configuração são atualizadosem momentos diferentes e não necessariamente na mesma freqüência.3.4 Concorrência Nos bancos de dados orientados a objeto, há dois aspectos de bloqueioque são relevantes para o compartilhamento concorrente de objetos:Bloqueio de Hierarquia de classe: As classes nos bancos de dadosorientados a objeto são organizadas em hierarquias de herança, de modo que
  8. 8. 8cada classe da hierarquia tenha uma extensão ou instância preexistente. Por issoé importante fornecer bloqueio de granularidade a essas estruturas. Porexemplo, uma superclasse poderia bloquear implicitamente todas as subclassesno mesmo modo de bloqueio. As subclasses incluem os descendentes diretos dasuperclasse e os descendentes de suas subclasses.Bloqueio de Objeto complexo: Os bancos de dados orientados a objetoscontêm objetos que podem referenciar ou incorporar outros objetos. Além disso,alguns objetos são "valores", enquanto outros possuem identidade. Para otimizara concorrência na presença de modelos que envolvam objetos complexos, sãoanalisados vários esquemas de bloqueio de "objetos compostos" ou de "objetosdependentes" para objetos complexos.3.5 Recuperação A confiabilidade e a grata recuperação de falhas são importantes recursosde um SGBD. O gerenciador de recuperação é o modulo que administra as técnicasde recuperação dessas falhas. Os três importantes tipos de falhas que sãoresponsabilidade do gerenciador de recuperação são: as falhas de transação, asfalhas no sistema, as falhas no meio. Uma das estruturas mais utilizadas para o gerenciamento de recuperação é olog. O log é utilizado para registrar e armazenar as imagens anteriores e posterioresdos objetos atualizados. A imagem anterior é o estado do objeto antes daatualização da transação, e a imagem posterior é o estado do objeto após aatualização da transação. Quase todos os bancos de dados orientados a objeto suportam arecuperação. A maioria dos SGBDOO utiliza o logging para a recuperação do bancode dados a um estado coerente. Alguns utilizam a duplicação ou espelhamento dedados.3.6 Persistência O termo persistência usado é banco de dados, conota o espaço de objetoresiliente, concorrentemente compartilhado. A função de um sistema de SGBD é
  9. 9. 9permitir o acesso e a atualização simultâneos de bancos de dados persistentes. A fim de garantir a persistência dos dados a longo prazo, os SGBDs utilizamvárias estratégias de recuperação em caso de falhas na transação, no sistemaou no meio. Há uma relação fundamental entre o compartilhamento e a persistênciasimultâneos em banco de dados. As atualizações de transação devem persistir,mas, como o banco de dados persistentes é ao mesmo tempo acessado eatualizado, o sistema de gerenciamento de banco de dados deve preocupar-secom a coerência dos objetos de dados persistentes. Isso normalmente é obtidopor meio de estratégias de controle e recuperação concorrentes. Os dados manipulados por um banco de dados orientado a objeto podemser transientes ou persistente. Os dados transientes só são validos dentro de umprograma ou transação, eles se perdem quando o programa ou a transaçãotermina. Os dados persistentes, por outro lado, são armazenados fora docontexto de um programa e assim sobrevivem a varias invocações deprogramas. No entanto, há vários níveis de persistência. Os objetos menospersistentes são aqueles criados e destruídos em procedures. Depois, há osobjetos que persistem dentro do espaço de trabalho de uma transação, mas quesão invalidados quando a transação termina. As transações são normalmenteexecutadas dentro de uma sessão. O usuário estabelece seu login e definediferentes parâmetros ambientais dentro de um sessão, como caminhos, opçõesde exibição, janelas, etc. Se o sistema suportar o multiprocessamento, váriastransações poderão estar ativas dentro da mesma sessão de usuário ao mesmotempo. Todas estas transações compartilharão os objetos da sessão. No entanto,quando o usuário terminar a sessão, os objetos da sessão serão invalidados. Oúnico tipo de objeto que persiste através das transações são objetospermanentes normalmente compartilhados por vários usuários. Esses objetospersistem através de transações, instabilizações de sistema e até de meio. Tecnicamente, esses são os objetos recuperáveis do banco de dados.
  10. 10. 104 QUEM UTILIZA OS BDOO’S4.1 Objetos complexos Os objetos complexos são formados por construtores (conjuntos, listas,tuplas, registros, coleções, arrays) aplicados a objetos simples (inteiros, booleanos,strings). Nos modelos orientados a objetos, os construtores são em geral ortogonais,isto é, qualquer construtor pode ser aplicado a qualquer objeto. Em SGBDOO,também podemos utilizar estes tipos de dados estruturados, assim sendo, a consultaao banco de dados precisa ser mais complexa, pois ao invés de acesso a tabelas eregistros, é necessário o acesso a listas, tuplas, arrays, entre outros.4.2 Exemplos de aplicações complexas  Projetos de engenharia e arquitetura.  Experiências cientificas.  Telecomunicações.  Sistemas de informações geográficas.  Multimídia..4.3 Características das aplicações complexas  Transações de duração mais longa;  Novos tipos de dados para armazenar imagens ou grandes itens de texto;  Necessidade de definir operações específicas de aplicações nãopadronizadas;
  11. 11. 115. CARACTERÍSTICAS DOS SGBDOO’S Cada objeto possui um identificador de objeto ou OID (object identifier), que otorna único, não usa a linguagem sql, por isso não há querys, na verdade vocêbusca por seus objetos através de metodologias predefinidas. Chamamos estasmetodologias de Native Query’s. Na diferenciação do modelo relacional e do orientado a objeto, ficaria daseguinte maneira. Modelo Relacional Modelo OO Tabelas (entidades) Objetos Linhas (registros) Tuplas Query’s(consultas,etc) Native Query’s Sql Ansci Métodos, construtores Esta figura mostra como o dado é representado tanto no modelo relacionalcomo no orientado a objetos A forma de acesso aos dados no banco é remodelada porque os SGBDSorientados a objetos sugerem novos tipos de dados como seqüências de bits,ponteiros, linhas, números complexos e elementos de dados do tipo array. Paraacessar uma array, um modo especial de consulta teria que ser construído, porexemplo:6. EXEMPLO DE SISTEMA DE GERÊNCIA BANCO DE DADOS ORIENTADO AOBJETOS Considerando-se que, na prática, todas as condições necessárias ao bomandamento da pesquisa foram pensadas, esta, depois de iniciada, somente seráinterrompida por motivo de os sujeitos convidados se negarem a participar, ou seja,não se atingindo a amostra prevista, ou por motivo de força maior.6.1 O SGBD Órion
  12. 12. 12 Existem vários tipos de SGBDOO, vários deles de suma importância paradeterminadas funções. Dentre eles existe o Òrion que é muito utilizado em perícias. O Órion conta com 1103 veículos de carga e 4121 veículos de passeio ecomerciais leves cadastrados em seu banco de dados, alem de ser o mais barato domercado. Presente em mais de 640 oficinas, o Órion possibilitou a realização demais de130 mil perícias, no ano de 2006, e mais de 58 mil, até maio deste ano, peloprocesso de imagem. Com o objetivo de atuar cada vez mais na melhoria do software, foi oferecidauma nova versão do Órion. As oficinas e seguradoras contam com as seguintesnovas funcionalidades:  Comparativo de revisões: Possibilita a oficina a total gestão do processo de peritagem;  Laudo em extensão XML: Possibilita a integração com o sistema de gestão interna da oficina;  Novo layout da agenda de visitas: Possui todas as informações necessárias para o trâmite de realização de orçamento e comunicação direta com o perito da seguradora;  Novo layout de fotos: Possibilita a inserção de mais de 30 fotos por processo;  Consulta eletrônica de peças: Permite a consulta eletrônica de peças, tanto por descrição como por partnumber;6.2 O Cachê É um SGBDOO com toda a tecnologia em banco de dados orientado aobjetos .O Caché é um banco de dados pósrelacional orientado a objetos, que vemconquistando espaço no mercado devido ao seu desempenho com as aplicações. Além de seu desempenho ele permite a integração entre a linguagem padrãode banco de dados, que é a SQL (Structured Query Language – Linguagem deConsultas Estruturada), e Objetos, assim trabalhando com SQL e OQL (ObjectQuery Language – Linguagem de Consultas a Objetos). Devido a essa gama de
  13. 13. 13possibilidades do Caché, as aplicações relacionais podem fazer uso doscomponentes de negócios construídos em OO (Orientado a Objeto). A ferramenta Studio,nativa do Caché, é um grande facilitador na criação emanipulação das classes que constituem a base de dados. Figura2: Interface gráfica da ferramenta Studio do Cachê
  14. 14. 147. EXEMPLO DE CÓDIGO (BDOO + JAVA) O trecho de código abaixo exemplifica etapas comuns na utilização de bancosorientados a objeto, onde é notável a simplicidade na execução da consulta eatualização sobre os dados de forma mais direta: import org.odmg.*; import java.util.Collection; Implementation impl = new com.vendor.odmg.Implementation(); Database db = impl.newDatabase(); Transaction txn = impl.newTransaction(); try { // conectando ao BANCO Orientado a Objetos db.open("addressDB", Database.OPEN_READ_WRITE); txn.begin(); // realizando uma CONSULTA OQLQuery query = new OQLQuery( "select x from Person x where x.name = "Amadeu Barbosa""); // coletando o resultado da CONSULTA Collection result = (Collection) query.execute(); // atribuindo um iterador a esses resultados Iterator iter = result.iterator(); // operando sobre cada resultado while ( iter.hasNext() ) { Person person = (Person) iter.next(); // agora atualizando o valor de um campo do objeto consultado person.address.street = "Av. Jose Silveira, 34, 450"; } // efetivando tais operações no banco txn.commit(); // fechando a conexão ao BANCO Orientado a Objetos db.close(); }
  15. 15. 158. QUANDO USAR UM BDOO Existem situações que um sistema de gerenciamento de banco de dadosrelacional se adequa melhor à aplicação. Para isso é importante saber definirquais tipos de aplicações podem usar as vantagens disponibilizadas pelos bancode dados orientados a objetos em contraposição aos bancos relacionais.8.1 DBMS (Database Management System) Embarcados Normalmente aplicações que rodam em dispositivos móveis ou embarcadosrequisitam sistemas de bancos de dados imbutidos nas linguagens e programação,com acesso a dados persistentes e de fácil deposição para o lado do cliente ou domiddleware (em ambientes distribuídos). Já com os recursos atuais disponíveis emlinguagens como Java é possível disponibilizar objetos de um grande banco dedados persistentes nas memórias destes dispositivos, que venham a sersincronizados a posteriore pela aplicação ou middleware. Enquanto que usando umbanco relacional seria necessário um overhead para a atualização desses dados,com conexões dedicadas.8.2 Relacionamentos de Dados Complexos O uso de inter-relacionamentos complexos em uma base relacional podedificultar e tornar o sistema propenso a erros, que são forçosamente contornadospor restrições de atualização como as foreign keys e outras classes deconstraints. Os conceitos de persistência de dados em BDOO garantem que seum objeto A, que se relaciona ao objeto B, persiste então o objeto B tambémsofrerá persistência para que em momento de atualização a referência possa seratualizada. Isto também garante consistência das referências em cache.8.3 Diferentes Estruturas de Dados
  16. 16. 16 Alguns dados que precisam necessitam de um armazenamento diferente daarrumação tabular por linhas e colunas (como nos bancos relacionais). Certasestruturas de dados como grafos e árvores de busca, por exemplo, são difíceis dearmazenar segundo os conceitos de tabelas. Assim a forma de armazenamento embancos relacionais pode ser confusa e difícil de manter, além de pode causar umacorrupção de dados, em momento de manipulação indevida. Nos BDOOs é maissimples, pois o programador-usuário pode dizer com clareza quais tipos abstratos dedados quer armazenar, evitando preocupar-se tanto com as convenções para acamada de armazenamento de dados, tornando o processo transparente e maisseguro.8.4 Aceleração do processo de consulta Em bancos relacionais a SQL fornece diretivas como o SELECT paraviabilizar a navegação de dados, mas nos bancos orientados a objetos é naturalpensar que uma vez coleta certa porção de dados, porções vizinhas possam seracessadas por estruturas semelhantes a ponteiros de memória ou referência aoutras instâncias dos objetos. Desta forma, em casos de acessos a grande volumesfacilita-se a coletagem de dados. Exatamente, seguindo esta filosofia é que osmecanismos de persistência são desenvolvidos para manter em cache na sessão osdados mais propensos a serem utilizados.
  17. 17. 179. VANTAGENS Entre as Vantagens dos SGBD’s OO, podemos destacar:  Capacidade de Armazenamento de Objetos  Podes de Processamento de Requisições  Não possuem Chaves Primarias nem Estrangeiras, aumentando o desempenho das consultas e processos  Os Objetos se comunicam entre si através de mensagens.10. DESVANTAGENS Entre as Desvantagens dos SGBD’s OO, podemos destacar:  Falta de Padronização das linguagens de manipulação dos dados;  Alto custo de aquisição das novas tecnologias;  Curva de aprendizagem e adaptação ao novo ambiente demorada
  18. 18. 1811. CONCLUSÃO Ao estudar BDOO percebe-se que sua conceituação traz novos recursosantes não existentes nos bancos de dados puramente relacionais. Estes recursossurgiram pelo largo uso de linguagens de programação orientadas à objetos. Umdos desafios, em face a este contexto de evolução da modelagem de dadossugerido pelos desenvolvedores de bancos orientados à objetos, é a grandequantidade de aplicações estáveis que usam bancos relacionais. Por isso, grande éo esforço em prol de padronizar as linguagens de acesso aos bancos orientados àobjetos de forma a difundir seu uso e aplicabilidade. É errado pensar puramente que o bancos orientados à objetos são ossubstitutos da tecnologia atual de bancos relacionais. Eles estão disponíveis parasituações distintas, que devem ser bem medidas para evitar sub aproveitamento deseus detalhes de funcionamento. Talvez motivado por esta situação que grandes projetos de bancos relacionaisjá adotaram alguns conceitos da orientação à objetos como a herança, tiposabstratos de dados e funções personalizadas. Estes bancos, conhecidamente, comoobjeto-relacionais são cada vez mais usados nas aplicações diárias como altenativamais estável, uma vez que boa parte dos projetos de bancos puramente orientadosà objetos não estão largamente difundidos.
  19. 19. 19 REFERÊNCIASRAMOS, Ricardo. Banco de Dados Orientado Objeto. Brasília(DF): 2002.DIVINO, Gomes Miranda.. Cachê – 2009. Disponível em: http://www.LinhadeCódigo.com.br/cachê . Acesso em:18/05/2009. Nursing, 2006.Luiz dos Santos Sousa – 2009 – Universidade Católica de Pelotas(UFPEL).Disponível em: http://souza_l.sites.uol.com.br/OO_Oracle.PDF Acesso em:05/04/2011

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