PowerDesigner中的对象与关系映射建模

 概述
    从80年代中期开始，随着C++语言的成功，面向对象语言已经成为软件开发中的主导语言。现在很多商用软件，尤其是企业信息系统，都是使用面向对象语言进 行开发的。应用面向对象方法，我们通过类来抽象不同类别的实体，属性来表示实体的静态特征，关联来抽象实体间的联系，继承来抽象类别的包含关系。


很多的应用程序都需要进行数据存储，关系型数据库是最常用的数据管理系统。在关系型数据库中，表、列和外键是抽象数据的基本元素。关系型数据库是建立在关系计算和布尔代数基础之上的，SQL是数据库的操作语言，通过关系运算，连接、联合等，来操作数据。


我们很容易的看出，面向对象模型和关系模型是不完全匹配的。比如
1. 对象可以存储到多张表，表也可以存储多个类的对象。
2. 对象之间的关系是双向的，而表之间的关系是单向的。
3. 对象之间有继承关系，表之间没有。

为了解决这种不匹配，人们定义了很多映射模式来建立两种模型间的对应关系。这些映射模式逻辑上解决了模型间的不匹配，使得面向对象程序能够正确地和关系关系型数据库进行交互，但是对于程序的开发，仍然有很多问题需要解决。

问题
    对于设计人员来说，他们需要找到并且描述这两种模型元素间的映射关系，以便编程人员能够正确地实现数据的存储和查询。现在很多建模工具仅提供其中一种模型 的支持，比如Together仅支持对象建模，ERWin仅支持数据建模。即使同时支持两种模型，这种支持也很不完整，比如Rose中的数据建模功能。分 析设计人员常常需要两种不同的工具来进行建模，如果他们想描述这两种模型元素间的对应关系，他们只能通过文档或者表格的形式。这很容易产生错误，并且如果 模型发生改变，这些文档需要手工更改，容易造成不一致，维护起来很困难。

   对于编码人员，他们需要应用某种技术来实现模型的这种对应关系。如果通过语言提供的数据库访问接口，比如Java的JDBC或者.Net的 ADO.Net，对于每一个对象的每一个存储操作，编码人员需要编写存取操作的SQL，数据库控制和访问代码，这是一项繁琐、重复性的劳动。即使应用 O/R 映射的框架，比如Hibernate, EJB 3.0或者.Net平台的NHibernate，他们需要编写映射文件或者通过标记来定义O/R映射框架所需要的映射元数据。这些映射元数据只不过是我们 在设计阶段定义的映射关系另外一种表现方式，转换成XML或者标记的方式，无疑这种转换增加了错误的可能性和维护的难度。

PowerDesigner解决之道

    PowerDesigner提供对于多达8种模型的支持，其中包括面向对象模型和关系数据模型。作为一个集成的企业建模工具，PowerDesigner 并不是简单的将几种模型工具罗列在一起。各种模型相互之间可以建立关联，通过这种关联，它提供了企业模型统一、一致的视图。其中模型间的映射和自动生成是 建立模型间关联重要的手段。

    模型可以描述系统的静态特征和动态特征，而静态特征可以用来表述系统的持久状态，比如面向对象模型中的实体类，数据库模型的表，XML模型中的元素节点 等。在PowerDesigner中，我们可以在各种可以描述持久状态模型间建立映射，比如XML模型到面向对象模型间的映射，面向对象模型到关系数据模 型的映射等。下面我们就来看一下，PowerDesigner是如何支持面向对象模型到关系模型的映射的。

1.1 对象/关系映射

下表列出了PowerDesigner中面向对象元素和关系模型元素间的对应关系：

在PowerDesigner中，我们可以通过三种方式来建立面向对象模型和关系模型间的映射：
1. 手工建立映射。
2. 自动模型生成。
它们分别适用于不同的开发需求，下面我们就来看如何通过这两种方式来建立映射。

1.2 手工建立映射

这种方式适用于以下几种情况：
1. 在已经存在的模型间建立映射。企业的信息系统是一个异构的环境，很多应用程序和数据库都是独立开发的，它们具有不同的模型，如果它们之间需要进行数据交互，则需要建立它们之间的映射，比如新的ERP系统中和企业原有的数据库间的映射。

2. 数据库和程序由不同的组负责设计。大型的企业应用程序可能包含很多业务子系统，每个业务子系统只考虑如何实现它自己的业务需求，而数据库设计要从整体出发，考虑整个应用程序的需求。对于每个业务模块，需要定义它的逻辑模型和数据库模型间的映射。

在 建立映射之前，我们需要给面向对象模型创建数据源，然后添加要映射的数据库模型。表1中可以映射的面向对象元素都有一个映射的定义窗口，比如下图所示的类 的映射属性页。通过这个映射属性页，用户可以添加或者删除对应的数据库模型元素，这些元素只能是表1中该元素对应的类型。

1.3 模型自动生成

    在很多时候我们要开发一个全新的系统，而数据库仅仅考虑这个系统的数据管理需求，或者开发新的应用程序访问已有的数据库。采用面向对象方法的软件开发通常 采用自顶向下的开发过程，先建立企业的应用模型，然后再进行数据库设计。用户也可以采用自底向上的开发过程，也就是以数据为中心的开发过程，先进行数据库 设计， 或者应用已有的数据库模型，再设计应用程序模型。

    既然我们定义了模型间映射模式，如果有了一种模型，为什么不能自动生成另外一模型，并且建立它们间的映射。PowerDesigner就提供了这种模型的 自动生成功能，使得用户能够重用现有的模型，方便的生成目标模型。对于面向对象模型和数据库模型来说，这种自动生成功能是双向的，即可以通过面向对象模型 来生成数据库模型，也可以通过数据库模型来生成面向对象模型。

1.3.1 自动生成数据库模型

这种模式适合于自顶向下的开发过程，即先建立应用程序模型，再设计数据库。我们可以应用PowerDesigner提供的转换模式，将应用程序模型中描述持久信息的面向对象元素，实体类、关联、继承，生成数据库模型对应的元素。
根据已经被证明的映射模式，PowerDesigner提供了一些缺省的转换模式，用户也可以定制转换模式来控制生成过程

1.3.1.1 基本转换模式

1. 类
用 户可以通过类的持久属性和生成类型来控制类的自动转换，PowerDesigner仅会自动转换持久的类。转换的类型有表、迁移列和抽象数据类型，其中表 和抽象数据类型都容易理解，迁移列主要控制继承中类的转换，我们会在继承转换中详细讨论它的用法。用户还可以指定生成表的名称。

2. 属性
如果持久类的生成类型不是抽象数据类型，PowerDesigner会将该类中的持久属性转换成表的列。PowerDesigner提供了一些缺省的转换模式，比如数据类型的对应关系。用户可以定制转换的过程，他可以定义生成列的一些属性，名称、类型、长度等。

3. 标识符
持久类的标识符会被转换成表的键，主标识符会被转换成主键。

4. 操作
如果持久类的操作具有存储过程或者存储函数的范型，相应的存储过程或者存储函数会被生成。

1.3.1.2 关联转换

PowerDesigner会根据关联生成外键和表，支持所有的关联映射模式。

用户可以通过端点的度来控制外键是否为必需的，如果子表对应的持久类端的最小度为1，那么外键为必需的，即子表的外键列是非空的；如果为0，那么外键为可选的。

1.3.1.3 继承转换
PowerDesigner会将继承转换成表和关联，用户通过基本映射中提到的生成类型来控制转换，生成类型表表示对于该持久类单独的表会生成，生成类型迁移列表示该类属性生成的列会存在于其他类生成的表中，没有单独的表会被生成。