PDF de programación - El nivel de datos de la arquitectura Java EE

El nivel de datos
de la arquitectura Java EE

Autores:

SimonPickin



Dirección:

Pablo Basanta-Val

Departamento de Ingeniería Telemática



Universidad Carlos III de Madrid

Versión:

1.0

Software de

20Comunicacion

2012-2013



© Simon Pickin

Agradecimientos: Jesús Villamor Lugo,



Natividad Martínez Madrid, IT/UCIIIM,
Marty Hall



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Contenido

• Terminología y conceptos

• El Modelo de Datos Relacional (MDR)

– Bases de Datos Relacionales (BDR)

– Álgebra relacional

• SQL básico

– DDL (Data Definition Language)

– DML (Data Manipulation Language)

• Conexión de aplicaciones Java a bases de datos:

JDBC

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Terminología de Bases de Datos

• Base de datos (BD)

– una colección de datos relacionados

– colección coherente de datos con significado inherentes

• Datos (D)

– hechos conocidos que pueden registrarse y que tienen un

significado implícito (susceptible de ser modelados)

• Universo de Discurso (UdD)

– parte del mundo sujeto a ser modelado en una BD

• Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD)

– software que facilita la definición, construcción y

manipulación de las BDDD

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Modelos de BBDD: Conceptos

• Modelo de Datos (MD)

– colección de conceptos que sirven para describir la

estructura de una base de datos

– M = {G, O}

• G: conjunto de reglas de generación de datos

– DDL: Lenguaje de definición de datos
– restricciones sobre los datos

• O: conjunto de operaciones permitidas sobre los datos

– DML: Lenguaje de manipulación de datos

• Esquema de la BD (nivel intencional)

– descripción de la estructura de la base de datos

• Estado de la BD (nivel extensional)

– los datos que la BD contiene en un determinado momento

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Modelo Entidad-Relación (E-R)

• Creado por P.P. Chen en 1976

• Modelo de datos que utiliza la teoría de conjuntos
para modelar el diseño computacional del mundo
real

• No es un modelo de datos completo

– tiene G pero no tiene O

• Pasos para definir un diagrama E-R
– seleccionar los conjuntos de entidades

– describir los propiedades de cada conjunto de entidades

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– seleccionar el conjunto de relaciones

– describir los propiedades posibles del conjunto de

relaciones

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Contenido

• Terminología y conceptos

• El Modelo de Datos Relacional (MDR)

– Bases de Datos Relacionales (BDR)

– Álgebra relacional

• SQL básico

– DDL (Data Definition Language)

– DML (Data Manipulation Language)

• Conexión de aplicaciones Java a bases de datos:

JDBC

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El Modelo de Datos Relacional (MDR):
Visión General

•

Introducido por Tedd Codd (IBM Research) en 1970
– Utiliza el concepto de relación matemática

– tiene sus bases teóricas en la teoría de conjuntos y la lógica de

predicados de primer orden

• Analogía Relación  Tabla

– Relación

– Tupla

– Atributo

– Dominio











Tabla

Fila

Cabecera de una columna

Los tipos de valores de una columna

Nombre de relación

Atributos

Tuplas

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ALUMNO Nombre NIA Tfno Dirección Edad Promedio Perico 1000178 917781110 Palotes, 11 5ºA 21 6,85 Fulano 1000113 917781110 De Tal, 1 2ºB 21 7,70 Mengano 1000121 917781110 De Cual, 9 BºA 20 9,10 Futano 1000248 917781110 Butano, 8 2ºC 22 5,25 Pagano 1000554 917781110 Morosos, 5 2ºB 23 6,45 MDR: Conceptos (I)

• Dominio Di

– conjunto de valores atómicos

• Esquema de Relación R(A1, A2, ..., An)

– R, el nombre de la relación, A1, A2, ..., An, el nombre de sus

atributos (a veces, el rango de valores admitidos es parte de la
definición)

• Atributo Ai

– un nombre que participa en una relación y al que está asociado un

dominio Di que define el conjunto de valores que puede tomar

• Una tupla t

– una lista ordenada de n valores t= <v1, v2, ..., vn>, donde cada

valor vi es un elemento de dom(Ai) o bien un valor nulo especial
(que denota un valor desconocido, inaplicable o todavía no
asignado)

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MDR: Conceptos (II)

• Una instancia (o un estado) de una relación r(R)

– Un subconjunto del producto cartesiano de los dominios de R

r(R)  (dom(A1) x dom(A2) x ... X dom(An)

Las tuplas de una relación no tienen por qué estar ordenadas

• El grado de una relación

– El número de atributos n de su esquema de relación

• La cardinalidad de una relación

– El número de tuplas de la relación

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Dominios

• Dominios usuales

– datos numéricos estándar,

– números reales,

– caracteres,

– cadenas de caracteres,

– fechas,

– horas,

– dinero,

– tipos enumerados

– …

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MDR: Restricciones relacionales (I)

• Restricción de Dominio

– el valor de cada atributo A debe ser un valor
atómico del dominio dom(A); es decir, no se
permiten valores que son conjuntos



• ¿Cómo manejar atributos de valores múltiples?

– utilizar múltiples tuplas, una por valor

– utilizar múltiples atributos, uno por valor

– utilizar múltiples relaciones

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MDR: Restricciones relacionales (II)

• Restricción de claves (restricción de tupla única)

– todas las tuplas de una relación deben ser

distintas

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Clave primaria

• Clave

– un subconjunto del conjunto de atributos de una relación

• Superclave SC

– aquel conjunto de atributos cuyos valores caracterizan las tuplas

de una relación:  tuples ti = (a1

i,… am

i), tj = (a1

j… am

j),

ak

i = ak

j , ak  SK  ti = tj (restricción de unicidad)

– gracias a la restricción de claves, toda relación tiene por lo menos

una superclave (el conjunto de todos sus atributos)

• Superclave mínima

– superclave tal que ninguno de sus subconjuntos también lo es

• Clave primaria CP. Convención: (atributos subrayados)

– clave candidata: cualquiera de las superclaves mínimas

– clave primaria: una clave escogida de entre las claves candidatas

cuyos valores van a identificar las tuplas de una relación

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MDR: Restricciones relacionales (III)

• Restricción de integridad de entidades

– ningún valor de la clave primaria puede ser nulo

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Clave externa

• Dos claves son compatibles si:

– tienen el mismo número de atributos

– atributos correspondientes comparten el mismo dominio

• Clave externa (foreign key)

FK es una clave externa de la relación R1 si:
– FK es compatible con una clave candidata (normalmente

CP) de la relación R2

– los valores de FK concuerdan con los del CK

correspondiente, es decir:

 tuples t1 of the current state r1(R1),



 tuple t2 in the current state r2(R2) s.t.



t1 [FK = t2 [CK or t1 [FK = null

Puede ser el caso que R1 = R2

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MDR: Restricciones relacionales (IV)

• Restricción de integridad referencial

– Ninguna de las relaciones de un esquema

relacional tiene un valor de una clave foránea
(foreign key) que no aparezca en alguna tupla de
la relación referenciada por la clave.

• Borrar una tupla de R2 que contiene un valor al que

se refiere una clave externa de R1 rompería la
integridad referencial



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MDR: Restricciones relacionales (V)

• Restricciones de integridad semántica

– aquellas que limitan el rango de valores de

determinados atributos

• ej1. El salario de un empleado no debe ser mayor que el

de su supervisor

• ej2. El número máximo de horas semanales de un

trabajador es 56

• Para aplicar tales restricciones a las BDR se utilizan

mecanismos de control semántico de los datos
– disparadores (triggers) y aserciones



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Bases de Datos Relacionales como
Modelos Relacionales

• Esquema de Base de Datos Relacional S

– conjunto de esquemas de relaciones S= {R1, R2, ..., Rm} +

conjunto de restricciones de integridad RI

• Un estado de Base de Datos Relacional BD de S

– conjunto de estados de relaciones BD= {r1, r2, ..., rm} tal que
todos sus ri (estados de sus R1) satisfacen las restricciones
RI

EMPLEADO

NOMBRE

INC

APELLIDO

#SS

FECHA_NCTO SEXO

SALARIO #SS_SUPERV

ND

DEPARTAMENTO

LOCALIZACIONES_DEPT

NOMBRED

NÚMEROD

#SS_JEFE

FECHA_INC_JEFE

NÚMEROD

LOCALIZACIÓND

PROYECTO

TRABAJA_EN

NOMBREP

NÚMEROP

LOCALIZACIÓNP

ND

#SSE

NP

HORAS

DEPENDIENTE

#SSE NOMBRE_DEPENDIENTE

SEXO

FECHA_NCTO

PARENTESCO

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Álgebra relacional: operaciones sobre
conjuntos: 1. Unión, 2. Diferencia y 3.
Intersección

• R  S

– incluye todas las tuplas de las dos relaciones (eliminando

duplicados)

• R  S

– incluye todas las tuplas que están en R pero no en S

• R  S

– incluye todas las tuplas que están en R y también en S

Compatibilidad para las operaciones ,  y 

– las dos relaciones tienen el mismo grado

– atributos correspondientes comparten el mismo dominio

habitualmente llamado “compatibilidad de unión”

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Álgebra relacional: operaciones sobre
conjuntos 4. Producto Cartesiano

• R  S

– el resultado de R(A1, A2, ..., An)  S(B1