软考重点8 面向对象及数据库

一、面向对象的基本概念

1. 基本概念

• 对象：程序系统中运行的实体；
• 类：类是象的抽象，对象是类的具体化；
• 继承：类之间的传递关系，父子之间共享数据和方法的机制；分为单重继承和多重继承；
• 重置/重写/覆盖：一种 动态绑定机制，使子类继承父类的同时，转换父类的实现；
• 消息：对象之间的通信构造；
• 消息传递：接收到信息的对象经过解释予以响应。
• 多态：收到同样的消息，不同对象可以产生不同的结果，有过载多态、通用多态、特定多态 ；

2. 面向对象的基本过程

1. 面向对象分析：OOA
2. 面向对象设计:OOD
3. 面向对象程序开发：OOP
4. 面向对象测试：OOT

二、UML

1. UML基本概念

UML是统一建模语言。

（1）UML 三要素：

• 基本构造块
• 放置规则
• 语言公共机制

（2）UML构造块：

• 事物：对模型中最有代表性的成分的抽象，如类、接口、构件；
• 关系：事物结合在一起，如泛化、聚集；
• 图：聚集相关的事物

2. 事务

（1）结构事物

类、接口、协作、用例、主动类、组件、节点

（2）行为事物

UML模型中的动态部分，描述了跨越时间和空间的行为，如交互(Interaction)、状态机(State machine)和活动(Activity)。

（3）分组事务

UML的组织部分，如包（Package）。

（4）注释事务

UML模型中的解释部分。

3. UML关系

• 依赖关系
• 泛化关系（继承）
• 关联关系
• 聚合关系：整合与部分生命周期不同。
• 组合关系：整体与部分生命周期相同。
• 实现关系：接口与类之间的关系。

4. UML图

• 类图：静态视图，展现一组对象、接口、协作及其之间的关系；
• 对象图：静态视图，一组对象和对象间的关系；
• 用例图：静态视图，用例、参与者及它们之间的关系；
• 组件图：静态视图，一组构件之间的组织和依赖，专注于系统的静态实现视图；
• 部署图：静态视图，运行处理结点以及构件的配置给出体系结构的静态实施视图；
• 序列图：动态视图，以时间为序描述对象间的交互活动；
• 状态图：动态视图，展现了一个状态机，由状态、转换、事件和活动组成；
• 活动图：动态视图，一个活动到另一个活动的流程；
• 交互图：动态视图，用例活动的对象如何交互；
• 定时图：动态视图，对象在改变状态时时间约束条件；
• 包图：包管理
• 组合结构图：分解类、组件或用例的内部结构
• 通信图：强调收发消息的对象之间的组织结构

三、设计模式

开发人员面对一般问题的解决方案

1. 创建型

• 工厂方法（factory method）
• 抽象工厂（abstract factory）模式
• 原型模式（prototype）
• 单例（singleton）模式：保证一个类只有一个实例
• 构建器模式（builder）

2. 行为型模式

• 职责链（chain of responsibility）模式
• 命令（command）模式
• 解释器（interpreter）模式
• 迭代器（iterator）模式
• 中介者（mediator）模式
• 备忘录（memento）模式
• 观察者（observer）模式
• 状态（state）模式
• 策略（strategy）模式
• 模板方法（template method）模式
• 访问者（visitor）模式

3. 结构型模式

• 适配器（adapter）模式
• 桥接（bridge）模式
• 组合（composite）模式
• 装饰（decorator）模式
• 外观（facade）模式
• 享元（flyweight）模式
• 代理（proxy）模式

四、数据库

1. 数据库系统的基本概念

• 数据：描述事物的符号记录，可以是文字、图形、图像、声音和语言等；
• 数据库：数据集合
• 数据库管理系统DBMS：由数据库、硬件、软件和人员组成；
• 大数据：无法用拥有的工具提取、存储、搜索、共享和处理的海量的、复杂的数据集合，特点有：大量化（Volume）、快速化（Velocity）、多样化（Variety）、价值密度低（Value）

2. 三层模式两层映射

（1）三层模式：

• 外模式
• 概念模式
• 内模式
  

（2）两层映射：

外模式/模式映射

定义在外模式描述中，保证逻辑独立性。

模式/内模式映射

定义在模式描述中，把描述全局逻辑结构的模式与描述物理结构的内模式联系起来，保证物理独立性。

3. 数据库的设计过程

4. 数据模型

（1）概念数据模型/信息模型

• E-R模型（实体联系模型）

（2）基本数据模型

• 层次模型（Hierarchical Model）：树型结构
• 网状模型（Network Model）
• 关系模型（Relational Model）：用二维表结构描述
• 面向对象模型（Object Oriented Model）：采用面向对象的方法来设计数据库

（3）数据模型的三要素

数据结构

所研究的对象类型的集体，是对象静态特性的描述。

数据操作

对数据库中对象所允许操作的集体，对系统动态特性的描述。

数据的约束条件

一组完整性的集合，包含：

• 实体完整性约束：主键不能取空值
• 参照完整性约束（引用完整性）：实体之间的联系，如外键；
• 用户自定义完整性约束：针对某一具体的关系数据库的约束条件，由环境决定。

5. 数据流图

（1）概念

一种结构化的设计工具，以图形的方式描述数据在系统中流动和处理的过程

• 外部实体：系统中数据的外部来源和去处；
• 加工：对数据的逻辑处理功能；
• 数据存储：数据保存到的文件或表；
• 数据流：加工功能的输入数据或输出数据；

（2）其它需求分析工具

• 数据字典：定义数据流图中各个成分的具体含义；
• 判定表：描述加工逻辑，对于不同条件的不同处理方式；
• 判定树：与判定表相同，也能用于表示问题逻辑中的条件和动作的对应关系。判定树用内部节点表示问题中的条件，用叶子节点表示活动，用根节点表示问题的名字。

6. 概念模型（E-R模型）

（1）实体

实体集是相同属性的实体集合。每个实体有一组特性（属性）来表示。

（2）属性

• 简单属性和复合属性
• 单值属性和多值属性
• Null属性
• 派生属性

（3）联系

• 两个不同实体集之间的联系
• 两个以上不同实体集之间的联系
• 同一实体内的二元联系

7. 规范化模型-主键

• 主键是唯一的，用来保持数据完整性；
• 复合键：将多个列作为一个索引键，一般用于复合索引；
• 外键：用于与另一张表建立关联。能确定另一张表记录的字段，保持数据的一致性，用于和其他表建立联系；
• 索引：用来加快查询速度

8. E-R图转关系模式

• 一个实体型转换为一个关系模式
• 联系转关系模式：
• • 1:1 联系： 可将联系合并至任何一端的实体关系模式中；
• • 1:n 联系： 可将联系合并至n端实体关系模式中；
• • m:n 联系： 联系必须单独转换成关系模式。
• 三个以上实体间的一个多元联系

9. 关系运算

（1）列、行概念

• 列：一列包含相同的数据
• 行：一组相关的数据

（2）并、交、差（结构相同）

• 并：行数据合并；
• 交：数据相同的部分；
• 差：S1-S2，从S1中减去在S2中存在的行；
• 笛卡尔积：列是S1与S2合并 ， 行是S1每一行与S2每一行合并；
• 投影：选择所需要的列；
• 选择：选择需要的行；
• 自然连接：S1与S2取相同的列（记C）合并，然后取C值相同的行（数据库左连接操作）；

10. SQL 语言

（1）创建表

CREATETABLE <表名> (<列名><数据类型>[列级完整性约束条件]
             (<列名><数据类型>[列级完整性约束条件] ……
             [, 表级完整性约束条件]);
1
2
3

约束性条件：

• NULL , NOT NULL
• UNIQUE
• PRIMARY KEY(列名)
• FOREIGN KEY(列名1) REFERNCES 表名2 （列名2）

（2）修改

ALTER TABLE <表名>
[ADD <新列名><数据类型><列级完整性约束条件>]
[DROP<列名/完整性约束条件>]
[MODIFY/CHANGE<列名><数据类型>]
[CHANGE<列名><新列名><数据类型>]
1
2
3
4
5

（3）删除表

DROP TABLE <表名>
1

（4）数据插入

INSERT INTO <表名> [(<属性列>,
    [,<属性列>……)]
    VALUES(<常量1>[,<常量2>]……);

1
2
3
4

（5）修改数据

UPDATE <表名>
SET <列名>=<表达式>,[<列名>=<表达式>]……
[WHERE <条件>];
1
2
3

（6） 删除数据

DELETE FROM <表名>
[WHERE <条件>];
1
2

（7）创建索引

• CREATE
• ALTER
• DROP
• UNIQUE
• CLUSTERED
• NONCLUSTERED
• ASC
• DESC

CREATE UNIQUE INDEX 索引名 ON 表名(字段名)
1

（8）查询语句

SELECT [ALL|DISTINCT] <目标表达式>[<目标表达式>]……
FROM <表名>[<表名>]……
[WHERE <条件表达式>]
[GROUP BY <列名1> [HAVING<条件表达式>]]
[ORDER BY <列名2> [ASC|DESC]……];
1
2
3
4
5

（9）查询语句——连接、嵌套查询

SELECT Sno, Sname 
FROM S,SC
WHERE S.Sno=SC.Sno AND SC.Cno='C1';
1
2
3

（10）分组查询GROUP BY

SELECT Sno, AVG(Grade) 
FROM SC
GROUP By Sno
HAVING AVG(Grade)>=60
ORDER BY S.Sno DESC;
1
2
3
4
5

（11）别名

AS子句，如：

SELECT Sname as Sname1 FROM S
1

（12） LIKE 模糊查询

SELECT Sname , Sno 
FROM S
WHERE SName LIKE '_明'        --下划线表示匹配单个字符, %表示匹配多个字符
1
2
3

11. 数据库的控制

1. 并发控制

多用户共享的系统中，多用户同时对同一数据进行操作。

并发产生的问题：

• 丢失更新
• 不可重复读数据
• 读“脏”数据

解决方案——封锁协议

• S封锁：共享锁、读锁，加S锁后可以再加S锁，不能加X锁；
• X封锁：排他锁、写锁，加X锁后不能加其它任何锁；
• 两段锁协议

死锁

• 预防
• 死锁的解除

事物的性质

• 原子性：要么全操作、要么全不操作；
• 一致性
• 隔离性：事务间相互隔离；
• 持久性

2. 故障恢复

数据库中的4类故障：

• 内部故障
• 系统故障
• 介质故障
• 计算机病毒

3. 完整性

数据库正确性和相容性，是防止合法用户使用数据库时向数据库加入不合语义的数据；

4. 安全性

保护数据库不受恶意访问，即防止不合法的使用所千万的数据泄漏、更改、破坏。