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      数据库应用系统开发方法(知识点总结)

      时间:2021-08-08 08:55:14来源:金橙教程网 作者:admin8 阅读:75次 [手机版]
       

      数据库应用开发

      学习目标:

      数据库应用系统开发方法(知识点总结)


      学习内容:

      • 数据库的三级模式:

        外模式:用户可见的部分数据的存在形式

        模式:等价为全体数据的逻辑结构且用户不可见(中间)

        内模式:数据库的物理结构和存储方式

      三级模式之间还含有两层映像,外模式/模式映像、模式内模式映像

      当模式改变,外模式/模式映像做出相应改变,但外模式可以不变。应用程序是依据外模式编写的,所以应用程序不用变。故,外模式/模式映像保证了数据与程序的逻辑独立性。

      模式/内模式保证了数据库中数据与应用程序间的物理独立性

      • 关系模型

        数据库系统最常用的数据模型

      关系模式与关系:

      关系模式:描述关系的静态结构,它是静态的、稳定的

      关系:动态的、随用户对数据库的操作而变化的

      • 概念模型

        属性:描述事物的特征或性质(一般用名词或名词短语名命)

        实体集的标识属性能够唯一识别实体集中每一个实体

        一个属性的值必须属于唯一的域,属性的取值必须为同一域

        域在这里相当于数据类型的子集

        标识属性的值不能重复且不可以为空

      实体集命名:在标识实体集的基础上分类抽象,将具有相同属性特征的同类对象为实体集,然后归纳整理,用一个有意义的名词式各词短语为每一个实体命名,不是实体集中的每一个实例

      概念数据模型:

      描述事件的概念化结构,与具体的数据库管理系统无关,没有描述数据的完整性约束条件。

      • 数据字典

        定义:对系统中各类数据描述的集合

        包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理5部分

        其目的是对数据流程图中的各个元素做出详细说明

        数据字典一般由数据库管理系统本身管理和维护

        各种对象的描述信息就存放在数据库的数据字典中

        (记录数据库系统运行时数据库操作情况的日志信息属于日志文件的内容)

      • 数据库应用系统生命周期

        实现与部署(实施)阶段:

        创建数据库、数据加载、事务和应用程序的编码及测试、系统集成、测试与试运行、系统部署

        (针对系统的功能和性能不足对系统进行升级是运行维护阶段的工作)

      区分实施活动 与 运行和维护活动(8、9题)

      运行和维护活动:一般是指程序完成后或上线后进行对系统的修改完善等操作,操作必须是可行的,不能存在一些不可行的或者错误的行为

      • 存储管理器

        (1)负责检查用户是否具有数据访问权限

        (2)主要作用对象为主存,即内存

        (3)以事务方式管理用户对数据的访问,以确保数据库并发访问的正确性

        (为编译好的查询语句生成执行计划,并根据执行计划访问相关数据是查询处理器的功能)

      • 视图

        从一个或几个基本表(或视图)中导出的虚表

        数据库中只存放视图的定义,不存放视图对应的数据

        是原始数据库数据的一种变换,是查看表中数据的另外一种方式

        特点:

        (1)简单性:

        视图不仅可以简化用户对数据的理解,还可以简化操作。经常使用的查询可以被定义为视图,从而使用操作简化;

        (2)安全性:

        通过视图用户只能查询和修改他们所能看见的数据,数据库中其他数据既看不见也取不到

        (3)逻辑数据独立性:

        视图可以帮助用户屏蔽真实表结构变化带来的影响

        根据视图特点可以达到以下作用:

      • 简化数据查询语句

      • 使用户从多角度看待同一数据

      • 提高数据安全性

      • 提供了一定程度的逻辑独立性

      • 数据库应用系统设计:

        概念设计、逻辑设计、物理设计三个步骤

        每个步骤设计活动按照数据组织与存储、数据访问与处理、应用设计等几个方面进行

        概念设计阶段:采用自下而上的ER设计

        物理设计:将关系模式转换为具体DBMS平台支持的关系表

        逻辑设计阶段:设计视图和关系模式的完整性约束

      • 应用系统逻辑设计阶段工作:

      • 数据库逻辑结构设计

      • 数据库事务概要设计

      • 应用程序概要设计

        (系统总体框架设计属于概念设计)

      主要步骤:ER图转换为初始关系模式、对初始关系模式进行优化

      • 数据库空间管理

      • 数据库中的数据会不断改变,为确保数据库正常运行,需要数据库管理员对数据库空间使用情况进行分析和预测

        (其中重点就是监控空间增长比较快的表,对这些表的监控就能达到对数据空间的增长的良好预测)

      • 当数据库所在的空间已经不能满足需求时,可以考虑将一些不再使用的数据转移到其他存储设备上

      • 不同的数据库管理系统有不同的逻辑实现结构,所以数据库空间管理办法随数据库管理系统不同而不同

      • 数据库完整性:

      • 实体完整性:create table中用primary key定义

      • 参照完整性:create table中用foreign key短语定义哪些列为外码,用references短语指明这些外码参照哪些表的主码

      • 用户自定义完整性:create table中定义属性同时定义属性上的约束条件,即属性限制,包括: 列值非空(NOT NULL),列值唯一(UNIQUE),检查列值是否满足一个布尔表达式(CHECK短语)

        (GRANT关键字是属于定义数据库安全性的语句,主要用于将某些对数据库的操作权限授予某个用户)

      • DBAS的性能指标有:

      • 数据操作响应时间(数据访问响应时间):从提交请求到返回结果的时间;

      • 系统吞吐量:指系统在单位时间内所完成的事务或查询的数量,单位为TPS;

      • 允许并发访问的最大用户数:在保证响应时间的前提下,系统最多允许多少用户同时访问数据库;

      • 每TPS代价值,用于衡量系统性价(性能价格)比的指标

      • 应用系统物理设计阶段工作:

      • 数据库物理结构设计

      • 数据库事务详细设计

      • 应用程序详细设计

        主要活动:确定存储结构、存取路径的选择和调整(文件组织与存取设计)、确定数据存放位置和确定存储分配(数据分布设计)、确定系统配置、物理模式评估、数据库逻辑模式描述

        (数据库备份与恢复设计属于数据库日常维护活动)

      • 瀑布模型

        特点:

      1. 阶段间具有顺序性和依赖性

        阶段间具有顺序性和依赖性,这个特点有两重含义:

        必须等前一阶段的工作完成之后,才能开始后一阶段的工作;

        前一阶段的输出文档就是后一阶段的输入文档,因此,只有前一阶段的输出文档正确,后一阶段的工作才能获得正确的结果。

      2. 推迟实现的特点

        缺乏软件工程实践经验的软件开发人员,接到软件开发任务以后常常急于求成,总想尽早开始编写程序。但是,实践表明,对于规模较大的软件项目来说,往往编码开始得越早,最终完成开发工作所需要的时间反而越长。这是因为,前面阶段的工作没做或做得不扎实,过早地考虑进行程序实现,往往导致大量返工,有时甚至发生无法弥补的问题,带来灾难性后果。

        瀑布模型在编码之前设置了系统分析与系统设计的各个阶段,分析与设计阶段的基本任务规定,在这两个阶段主要考虑目标系统的逻辑模型,不涉及软件的物理实现。

        清楚区分逻辑设计与物理设计,尽可能推迟程序的物理实现,是按照瀑布模型开发软件的一条重要的指导思想。

      3. 质量保证的观点

        软件工程的基本目标是优质、高产。为了保证所开发的软件的质量,在瀑布模型的每个阶段都应该坚持两个重要做法。

        每个阶段都必须完成规定的文档,没有交出合格的文档就是没有完成该阶段的任务。完整、准确的合格文档不仅仅是软件开发时期各类人员之间相互通信的媒介,也是运行时期对软件进行维护的重要依据。

        每个阶段结束前都要对所完成的文档进行评审,以尽早发现问题,改正错误。事实上,越是早期阶段犯下的错误,暴漏出来的时间就越晚,排除故障改正错误所需付出的代价也越高。因此,及时审查,是保证软件质量、降低软件成本的重要措施。

        瀑布模型的优缺点:

        优点:(1)强迫开发人员采用规范的方法

        (2)严格规定了每个阶段必须提交的文件

        (3)要求每个阶段的产品必须经过质量小组的仔细验证

        (4)遵守瀑布模型的文档约束,将使软件维护变得比较容易一些。

        缺点: “瀑布模型是由文档驱动的”这个事实也是它的一个主要缺点。在可运行的软件产品交付给用户之前,用户只能通过文档来了解产品是什么样的,很难全面正确地认识动态的软件产品。瀑布模型几乎完全依赖于书面的规格说明,很可能导致最终开发的软件产品不能真正满足用户的需要。

      • 快速原型模型

        特点:

        快速原型模型又称原型模型,它是增量模型的另一种形式;它是在开发真实系统之前,构造一个原型,在该原型的基础上,逐渐完成整个系统的开发工作。快速原型模型的第一步是建造一个快速原型,实现客户或未来的用户与系统的交互,用户或客户对原型进行评价,进一步细化待开发软件的需求。通过逐步调整原型使其满足客户的要求,开发人员可以确定客户的真正需求是什么;第二步则在第一步的基础上开发客户满意的软件产品。

        优点:

        克服瀑布模型的缺点,减少由于软件需求不明确带来的开发风险。

        这种模型适合预先不能确切定义需求的软件系统的开发。

        缺点:

        所选用的开发技术和工具不一定符合主流的发展;快速建立起来的系统结构加上连续的修改可能会导致产品质量低下。

        使用这个模型的前提是要有一个展示性的产品原型,因此在一定程度上可能会限制开发人员的创新。

      • 增量模型

        特点:将待开发的软件系统模块化和组件化。

        优点:

        1)由于能够在较短的时间内向用户提交一一些有用的工作产品,因此能够解决用户的些急用功能。

        2)由于每次只提交用户部分功能,用户有较充分的时间学习和适应新的产品。

        3)对系统的可维护性是一个极大的提高,因为整个系统是由一一个个构件集成在一起的,当需求变更时只变更部分部件,而不必影响整个系统。

        缺点:

        1)由于各个构件是逐渐并入已有的软件体系结构中的,所以加入构件必须不破坏已构造好的系统部分,这需要软件具备开放式的体系结构。

        2)在开发过程中,需求的变化是不可避免的。增量模型的灵活性可以使其适应这种变化的能力大大优于瀑布模型和快速原型模型,但也很容易退化为边做边改模型,从而使软件过程的控制失去整体性。

      • 系统规划和定义:

        任务陈述、确定任务目标、确定系统范围和边界、确定用户视图

      • 需求分析:

        数据需求分析

        功能需求分析(数据处理需求分析、业务规则需求分析)

        性能需求分析(数据操作响应时间(数据访问响应时间)、系统吞吐量、允许 并发访问的最大用户数、每秒TPS代价值)

        其他需求分析(存储需求分析、安全性需求分析、备份和恢复需求分析)

      • 将ER图转化为关系模型

        实体转换为独立的模式,多对多联系转换为关系模式,一对多联系中的一端并入到多端的实体中

        计算由ER图转化为关系模型后,得到关系模式的个数:实体数+多对多联系数

      • 性能优化

        运行环境、参数调整、模式调整、存储优化、查询优化

        创建视图属于设计阶段内容,不属于优化内容

        物化视图属于性能优化中的存储优化内容

      • 事务规范

        事务名称、事务描述、事务所访问的数据项、事务用户

        分析与设计中的数据处理需求分析结果也可以表示为事务规范

      • 日常维护

        备份与恢复、完整性维护、安全性维护、存储空间管理、并发控制

        (模式调整属于性能优化)

      • 数据流图

        一个处理至少有一个输入流和一个输出流

        一个存储必须有流入的数据流和流出的数据流

        父图中描述过的数据流必须在相应的子图中出现

        一个数据流至少有一端是处理框

      • 可行性分析:

        经济可行性分析

        技术可行性分析

        操作可行性分析:研究是否具备DBAS开发所需的各类人员资源、软件资源、硬件资源、工作环境等

      • 项目规划:

        1、确定项目的目标和范围,根据系统规划预定义具体说明项目的最终产品以及期望的时间、成本、质量目标

        2、根据DBAS软件开发模型,分解和定义整个项目包括的工作活动和任务

        3、估算完成该项目的规模及需要的各种资源

        4、指定合理的DBAS项目计划,包括进度、成本、质量等方面的预测和控制方案


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