Institut Mines-Télécom Gestion de la persistance des objets CSC4002 Claire Lecocq Janvier 2014

Institut Mines-Télécom Plan du document 1. Motivations 1.Application exemple : la médiathèque 2.Problématique en image 2. Quel schéma de Base de Données Relationnelle ? 3. Gérer la persistance dans Java : JDBC 4. Conclusion Janvier

Institut Mines-Télécom Application exemple : la médiathèque Développement orienté objet : standard de fait Où sont stockées les données ? Durée de vie ? Partage ? Volume de données ? Une idée ? Janvier

Institut Mines-Télécom Problématique en image Janvier 2014 Stockage des données Application Mapping chargement déchargement UML Développement Objet Modèle E/A Relationnel SGBD 4

Institut Mines-Télécom Plan du document Motivations Quel schéma de Base de Données Relationnelle ? Processus de conception dune BD (rappel) Existe t-il un modèle relationnel pour un diagramme de classes ? Diagramme de classes de la médiathèque Traduction du diagramme en dehors de larbre dhéritage Héritage Revenons sur la sémantique de lhéritage 1 Traduction de lhéritage en modèle relationnel Gérer la persistance dans Java : JDBC Janvier la généralisation/spécialisation est appelée dans ce cours héritage 5

Institut Mines-Télécom Processus de conception dune BD (rappel) Janvier 2014 Monde réel Recueil des besoins et analyse Besoin de la BD Conception logique Schéma conceptuel (haut niveau) Transformation du modèle Schéma conceptuel (spécifique SGBD) Conception physique Schéma physique (spécifique SGBD) Indépendant du SGBD Spécifique à un SGBD Prise en compte des particularités du SGBD Contrat E/A UML Placement Disque Optimisation Relationnel Réseau Hiérarchique 6

Institut Mines-Télécom Existe t-il un modèle relationnel pour un diagramme de classes ? Si Hypothèse 1 : existe correspondance E/A diagramme de classes Hypothèse 2 : existe traduction E/A relationnel Voir cours CSC4001 : Introduction aux BD relationnelles Diapositives 13 et 14 pour la médiathèque Alors Transformer un diagramme de classes UML (partie statique) en un schéma relationnel « équivalent » peut se ramener à la transformation dun schéma E/A vers un schéma relationnel Janvier

Institut Mines-Télécom Hypothèse 1 : Correspondance E/A diagramme de classes SI-BD Entité/Association Génie logiciel - langages Diagramme de classes Entité Classe Entité faible Composition Association sans attribut Association Association avec attribut(s) Classe dassociation Pas de correspondanceHéritage – Généralisation, spécialisation Clé Identité dobjet Attribut calculé Attribut dérivé Opération Cardinalités Multiplicités Attribut dune entité de paramètres Attributs de classe 8 Janvier 2014

Institut Mines-Télécom Hypothèse 1 : Correspondance E/A diagramme de classes SI-BD Entité/Association Génie logiciel - langages Diagramme de classes Entité Classe Entité faible Composition Association sans attribut Association Association avec attribut(s) Classe dassociation Pas de correspondanceHéritage – Généralisation, spécialisation Clé Identité dobjet Attribut calculé Attribut dérivé Opération Cardinalités Multiplicités Attribut dune entité de paramètres Attributs de classe 9 Janvier 2014 Problème héritage

Institut Mines-Télécom Diagramme de classes de la médiathèque Janvier

Institut Mines-Télécom Traduction du diagramme en dehors de larbre dhéritage Classe façade 11 Janvier 2014

Institut Mines-Télécom Traduction du diagramme en dehors de larbre dhéritage Classes persistantes 12 Janvier 2014

Institut Mines-Télécom Règles de traduction Classe entité Attribut dinstance attribut dentité Adapter au mieux les correspondances de types Définir la clé de lentité Association, agrégation association Composition entité faible Multiplicités cardinalités 13 Janvier 2014

Institut Mines-Télécom Traduction du diagramme en dehors de larbre dhéritage Modèle entité/association 14 Janvier 2014 Genre nom : varchar(20) nbEmprunts : integer Localisation salle : varchar(20) rayon : varchar(5) Client nom : varchar(20) prenom : varchar(20) adresse : varchar(20) nbEmpruntsEffectues : integer nbEmpruntsDepasses : integer nbEmpruntsEnCours : integer dateInscription : date codeReduction : integer dateRenouvellement : date Categorie nom : varchar(20) nbEmpruntsMax : integer tarifInscription : float coefDuree : float coefTarif : float codeReducUsed : integer FicheEmprunt dateEmprunt : date dateLimite : date depasse : integer correspondre appartenir 1,1 0,n

Institut Mines-Télécom Traduction du diagramme en dehors de larbre dhéritage Modèle relationnel 15 Janvier 2014 Genre nom : varchar(20) nbEmprunts : integer Localisation salle : varchar(20) rayon : varchar(5) Client nom prenom adresse nbEmpruntsEffectues nbEmpruntsDepasses nbEmpruntsEnCours dateInscription codeReduction dateRenouvellement catclient Categorie nom nbEmpruntsMax tarifInscription coefDuree coefTarif codeReducUsed FicheEmprunt dateEmprunt dateLimite depasse nom prenom

Institut Mines-Télécom Il reste la partie la plus intéressante : larbre dhéritage ! 16 Janvier 2014 Genre nom : varchar(20) nbEmprunts : integer Localisation salle : varchar(20) rayon : varchar(5) Client nom prenom adresse nbEmpruntsEffectues nbEmpruntsDepasses nbEmpruntsEnCours dateInscription codeReduction dateRenouvellement catclient Categorie nom nbEmpruntsMax tarifInscription coefDuree coefTarif codeReducUsed FicheEmprunt dateEmprunt dateLimite depasse nom prenom

Institut Mines-Télécom Revenons sur la sémantique de lhéritage (1) Spécialisation peut être : Partielle : une instance peut ne pas être spécialisée* Totale : toute instance est spécialisée dans au moins une classe enfant* Janvier 2014 Personne nom prénom adresse Partielle Personne Etudiant Salarie Totale Salarie = Prive Public Etudiant noEtud cycle Salarie salaire Public indice Prive prime X 17 * Dans les cours UML et Java, les termes utilisés sont classes abstraites et classes concrètes

Institut Mines-Télécom Revenons sur la sémantique de lhéritage (2) Spécialisation peut être : Recouvrement : une instance peut être spécialisée dans plusieurs classes enfants* Partition : une instance est spécialisée dans au plus une classe enfant Janvier 2014 Personne nom prénom adresse Recouvrement Etudiant Salarié Partition Prive Public = Etudiant noEtud cycle Salarie salaire Public indice Prive prime Doctorant vacataire 18 Dans les cours UML et Java, lhéritage multiple a été ignoré pour raison de simplicité et aussi parce que Java ne lautorise pas (contrairement à C++)

Institut Mines-Télécom Traduction de lhéritage en modèle relationnel 3 correspondances possibles : 1.Correspondance directe 2.Correspondance ascendante 3.Correspondance par aplatissement 3.1. Pour partition 3.2. Pour recouvrement Janvier

Institut Mines-Télécom Correspondance directe (n° 1) Une classe une relation BD Liaison entre les relations se fait via la clé Correspondance de larbre de Document Janvier 2014 Document code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts Audio code classification Video code dureeFilm mentionLegale Livre code nbPages Création dune clé Clé + clé étrangère Relation clé Contrainte dintégrité référentielle 20

Institut Mines-Télécom Correspondance directe (n° 1) - suite Janvier 2014 Document code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts Audio code classification Video code dureeFilm mentionLegale Livre code nbPages Relation clé Contrainte dintégrité référentielle create view vueDocument(code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, salle,rayon,nomGenre,nbEmprunts, typedoc, classification, nombrePages, dureeFilm, mentionLegale) as select document.code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, salle,rayon,nomGenre,nbEmprunts,'Audio', classification, null, null, null from audio, document where audio.code = document.code union select document.code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, salle,rayon,nomGenre,nbEmprunts,'Video', null, null, dureeFilm, mentionLegale from video, document where video.code = document.code union select document.code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, salle,rayon,nomGenre,nbEmprunts,'Livre', null, nombrePages, null, null from livre, document where livre.code = document.code ; Document code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts Typedoc Classification nombrePages Durrefilm Mentionlegale Vue Construction de la vue par requête 21

Institut Mines-Télécom Correspondance directe pour la médiathèque Janvier 2014 Document code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts nomGenre salle rayon Audio code classification Video code dureeFilm mentionLegale Livre code nbPages Genre nom nbEmprunts Localisation salle rayon Client nom prenom adresse nbEmpruntsEffectues nbEmpruntsDepasses nbEmpruntsEnCours catclient dateInscription codeReduction dateRenouvellement Categorie nom nbEmpruntsMax tarifInscription coefDuree coefTarif codeReducUsed FicheEmprunt nom prenom code dateEmprunt dateLimite depasse Dénormalisation Solution retenue pour le TP Document code titre … 22

Institut Mines-Télécom Correspondance directe et typologie des arbres dhéritage Spécialisation Remarques TotalePartiellePartitionRecouvrement OK Vérification : 1 tuple de la « relation parent » est toujours référencé par 1 tuple de la « relation enfant » OK Vérification : non- duplication de clé entre « relations enfants » OK Reconstitution de l'objet par jointure Sémantique très proche du modèle objet Fonctionne pour tout arbre dhéritage Janvier

Institut Mines-Télécom Correspondance ascendante (n° 2) Chaque classe spécialisée une relation BD Classe parent une vue Correspondance de larbre de Document Janvier 2014 CREATE VIEW Document AS SELECT code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, nbEmprunts FROM Audio UNION SELECT code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, nbEmprunts FROM Video UNION SELECT code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, nbEmprunts FROM Livre Document code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts Audio code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts classification Video code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts dureeFilm mentionLegale Livre code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts nbPages Vue Construction de la vue par requête 24

Institut Mines-Télécom Correspondance ascendante pour la médiathèque Une vue nest pas une relation BD ! Pas de clé non référençable par une clé étrangère Janvier 2014 Audio code Video code Livre code Document code FicheEmpruntAudio code nom prenom Client nom prenom FicheEmpruntVideo code nom prenom FicheEmpruntLivre code nom prenom FicheEmprunt 25

Institut Mines-Télécom Correspondance ascendante et typologie des arbres dhéritage Janvier 2014 Spécialisation Remarques TotalePartiellePartitionRecouvrement OKKOOKKO Redondance de données Multiplie les relations Évite les jointures pour reconstruire les objets Spécialisation totale. Classe abstraite = vue (relation virtuelle) Difficile dassurer lunicité des identificateurs 26

Institut Mines-Télécom Correspondance par aplatissement (n° 3.1) Ensemble des classes de la hiérarchie une seule relation BD Éventuellement chaque classe une vue Correspondance de larbre de Document Janvier 2014 CREATE VIEW Audio AS SELECT code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, nbEmprunts, classification FROM Document WHERE typeDocument=Audio Document code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts typeDocument classification dureeFilm mentionLegale nbPages Audio code … classification Video code … dureeFilm mentionLegale Livre code … nbPages 27

Institut Mines-Télécom Correspondance par aplatissement 3.1 pour la médiathèque Janvier 2014 Document code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts nomGenre salle rayon typeDocument classification dureeFilm mentionLegale nbPages Genre nom nbEmprunts Localisation salle rayon Client nom prenom adresse nbEmpruntsEffectues nbEmpruntsDepasses nbEmpruntsEnCours typeClient dateInscription dateRenouvellement codeReduction dateCotisation FicheEmprunt nom prenom code dateEmprunt dateLimite depasse Solution retenue pour le TP Categorie nom nbEmpruntsMax tarifInscription coefDuree coefTarif codeReducUsed 28

Institut Mines-Télécom Correspondance par aplatissement 3.1 et typologie des arbres dhéritage Spécialisation Remarques TotalePartiellePartitionRecouvrement OK Si attribut donnant le nom de la classe autorisé à null OKKO Évite les jointures pour reconstruire les objets Du vide dans la relation (valeurs nulles) Spécialisation totale : classes abstraites relations (concrètes), classes concrètes vues (virtuelles) Souvent la solution la plus simple à mettre en place; la plus choisie 29 Janvier 2014

Institut Mines-Télécom Correspondance par aplatissement 3.2 pour la médiathèque Variante de la correspondance 3.1 avec utilisation dun attribut booléen supplémentaire par classe enfant Si un document pouvait être à la fois un Audio et une Vidéo Janvier 2014 CREATE VIEW Audio AS SELECT code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, nbEmprunts, classification FROM Document WHERE AudioB = 1 Document code titre auteur annee empruntable emprunte nbEmprunts AudioB VideoB LivreB Classification dureeFilm mentionLegale nbPages 30

Institut Mines-Télécom Correspondance par aplatissement 3.2 et typologie des arbres dhéritage Spécialisation Remarques TotalePartiellePartitionRecouvremen t OK Si tous les attributs booléens correspondant aux classes enfants sont autorisés à NULL Non pertinentOKidem 3.1 Janvier

Institut Mines-Télécom QCM – Vrai ou faux Il y a toujours un modèle relationnel « correspondant » à un diagramme de classes Le nombre de relations dans le modèle relationnel est égal au nombre de classes dans le diagramme de classes Une classe abstraite est toujours traduite par une vue Sil existe plusieurs modèles relationnels « correspondant » à un diagramme de classes, je choisis au hasard : il ny a pas de critère de choix Janvier

Institut Mines-Télécom Plan du document 1. Motivations 2. Quel schéma de Base de Données Relationnelle ? 3. Gérer la persistance dans Java : JDBC 1.Quest ce que JDBC ? 2.Que faire pour pouvoir utiliser JDBC ? 3.Principaux objets mis en œuvre 1.Tuyaux de communication : Connection et Statement 2.Exécution dune requête : ResultSet 3.Correspondance de type 1.Exemple sur les chaînes de caractères 2.Correspondance de type SQL/Java 4.Étapes dinteraction avec le SGBD 5.Politique de gestion de la persistance 4. Conclusion Janvier

Institut Mines-Télécom Quest ce que JDBC ? Java DataBase Connectivity API Java pour accéder à des SGBDR via SQL Indépendance / SGBD cible (via des pilotes) Fourni par le paquetage java.sql Interfaces Implémentées dans les pilotes (en anglais, driver) Dépendants des SGBDs cibles « Tout » SGBD a un pilote JDBC 34 Janvier 2014 SGBD Application java Pilote Protocole du SGBD

Institut Mines-Télécom Que faire pour pouvoir utiliser JDBC ? Avoir un pilote Le référencer dans le CLASSPATH Dans chaque classe qui utilise des ordres JDBC Importer le paquetage java.sql import java.sql.*; Charger en mémoire la classe du (des) pilote(s) avant dutiliser JDBC : Class.forName("oracle.jdbc.OracleDriver"); Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver" ); Class.forName("org.postgresql.Driver" ); Janvier

Institut Mines-Télécom Tuyaux de communication : Connection et Statement Janvier 2014 Application java Pilote MySQL SGBD PostgresSQL Statement statement1 « SELECT * FROM Document » Statement statement2 Statement statement3 Media : Mediatheque Nom : string …. Connection Constructeur() rechercheBD() miseAJourBD() Destructeur() 36

Institut Mines-Télécom Exécution dune requête : ResultSet Janvier 2014 Application java Pilote MySQL SGBD PostgresSQL Localisation Statement stmt1 ResultSet rset = stmt1.executeQuery ("select * from localisation"); Media : Mediatheque Nom : string …. lesLocalisations: collection 37

Institut Mines-Télécom Correspondance de types : Exemple sur les chaînes de caractères Janvier 2014 Application java String salle SGBD PostgresSQL Localisation salle : varchar(20) Statement stmt1 rset contient "select * from localisation"); while (rset.next()) { … String salle = rset.getString("salle"); … } 38

Institut Mines-Télécom Correspondance de type SQL/Java (1) Janvier

Institut Mines-Télécom Correspondance de type SQL/Java (2) Pas de booléen en bases de données ! Document : empruntable et emprunte : boolean dans le diagramme de classe empruntable et emprunte : integer dans la base de données ResultSet rset = stmt.executeQuery("select * from document"); while (rset.next()) { … boolean empruntable = rset.getInt("empruntable") > 0; boolean emprunte = rset.getInt("emprunte") > 0; … } Janvier

Institut Mines-Télécom Étapes dinteraction avec le SGBD 1. Ouvrir une connexion Instance de Connection 2. Créer des « fils » pour supporter lenvoi dinstructions SQL au sein de la connexion Requête non paramétrée dans une instance de Statement Requête paramétrée dans une instance de PreparedStatement INSERT INTO localisation (salle, rayon) values (?, ?) 3. Demander lexécution de ces instructions par le SGBD : Requête dinterrogation (SELECT) : méthode executeQuery() sur le *Statement Requête de mise à jour ( INSERT, UPDATE, DELETE ) : méthode executeUpdate() sur le *Statement 4. Fermer la connexion : méthode close() sur la connexion 41 Janvier 2014

Institut Mines-Télécom 1. Établir une connexion String driver = "org.postgresql.Driver"; String urlBd = "jdbc:postgresql://mysql-inf/TPCONCEPTION"; try { Class.forName(driver).newInstance(); }catch(Exception cnfe) { throw new OperationImpossible("Echec acces Pilote BD- " + driver + " " + cnfe); } Statement stmt = null; try { laConnexion = DriverManager.getConnection(urlBd,compte,passe); } catch(SQLException qe) { throw new OperationImpossible("Echec connexion BD- " + qe + " " + urlBD); } 2012

Institut Mines-Télécom 2 et 3. Exécuter une requête de mise à jour (1) private void insererBD(Document doc) throws OperationImpossible { try { PreparedStatement stmt; if (doc instanceof Audio ){ Audio au = (Audio) doc; stmt = laConnexion.prepareStatement("INSERT INTO document (code, titre, auteur, annee, empruntable, emprunte, salle, rayon, nomgenre, nbemprunts, typedoc, classification) values (?, ?, ?, ?, ?, ?, ?, ?, ?, ?, 'Audio', ?)"); stmt.setString(11, au.getClassification()); } else { // Video puis Livre } Janvier

Institut Mines-Télécom 2 et 3. Exécuter une requête de mise à jour (2) stmt.setString(1, doc.getCode()); stmt.setString(2, doc.getTitre()); stmt.setString(3, doc.getAuteur()); stmt.setString(4, doc.getAnnee()); stmt.setInt(5,doc.estEmpruntable()?1:0); stmt.setInt(6, doc.estEmprunte()?1:0); stmt.setString(7, doc.getLocalisation().getSalle()); stmt.setString(8, doc.getLocalisation().getRayon()); stmt.setString(9, doc.getGenre().getNom()); stmt.setInt(10, doc.getNbEmprunts()) } catch (SQLException e) { throw new OperationImpossible("Echec insertion BD- " + e); } Janvier

Institut Mines-Télécom QCM - Vrai/faux Je peux me passer de « driver » pour interagir avec le SGBD Je crée une connexion (objet connection ) à chaque fois que je dois interagir avec le SGBD. Je la referme après chaque interaction En fonction du type de requête SQL à exécuter, je choisis judicieusement la méthode execute* à utiliser Un ResultSet peut contenir de nombreux « tuples » Les types Java et les types de bases de données correspondent parfaitement La méthode prepareStatement est utilisée pour les requêtes paramétrées Janvier

Institut Mines-Télécom Politique de gestion de la persistance Comment intégrer le code JDBC qui assure le chargement et le déchargement des objets Java depuis la BD En structurant au mieux le code (limiter le nombre dopérations à modifier) Quel(s) objet(s) charger et quand ? Quel(s) objet(s) décharger et quand ? Janvier

Institut Mines-Télécom Chargement / déchargement (1) Chargement Constructeur dobjet intégrant tous les attributs Statique : constructeur de « collections » Similaire au TP médiathèque sérialisée Volume de données contrôlé Dynamique : constructeur dobjet (nécessité dune clé pour sélectionner lobjet) Charger les objets connexes Déchargement Statique : à la fin du programme (attention aux pertes dinformation) Dynamique : dans les opérations de mise à jour Janvier

Institut Mines-Télécom Chargement / déchargement (2) Statique Adapté aux petits volumes de données Faible taux de mises à jour Simple à mettre en œuvre Dynamique Adapté aux volumes de données importants Fort taux de mises à jour Meilleure résistance aux fautes Plus compliqué à programmer Janvier

Institut Mines-Télécom Plan du document 1. Motivations 1.Application exemple : la médiathèque 2.Problématique en image 2. Quel schéma de Base de Données Relationnelle ? 3. Gérer la persistance dans Java : JDBC 4. Conclusion Janvier

Institut Mines-Télécom Conclusion 1 diagramme de classes Plusieurs modèles relationnels pour la persistance Savoir choisir Schéma relationnel Relation + attributs avec des domaines+ clé + contraintes dintégrité JDBC : une solution technique « bas » niveau Canevas logiciels industriels Hibernate, TopLink Proposition de modèles de persistance Méthodes « haut » niveau pour interagir avec le SGBD Janvier