1.3.1 数据抽象

作者: Abraham Silberschatz Henry F.Korth S.Sudarshan 出处:机械工业出版社 　2007-06-26 14:25　   砖    好    评论  条 　进入论坛

阅读提示：《数据库系统概念》涵盖了数据模型、关系模型、基于对象的数据库和XML、数据存储和查询、事务管理、数据库系统体系结构等方面的内容。采用直观的方式描述概念，以结构清晰的图示和示例代替形式化的证明。反映了数据库在设计、管理和使用方式等方面的变化及数据库概念方面的发展趋势。提供四个领先的数据库系统PostgreSQL、Oracle、IBM DB2和Microsoft SQL Server的实例研究。本文是数据抽象介绍。

1.3.1 数据抽象
一个可用的系统必须能高效地检索数据。这种高效性的需求促使设计者在数据库中使用复杂的数据结构来表示数据。由于许多数据库系统的用户并未受过计算机专业训练，系统开发人员通过如下几个层次上的抽象来对用户屏蔽复杂性，以简化用户与系统的交互:
物理层（physical level）。最低层次的抽象，描述数据实际上是怎样存储的。物理层详细描述复杂的低层数据结构。
逻辑层（logical level）。比物理层层次稍高的抽象，描述数据库中存储什么数据及这些数据间存在什么关系。这样逻辑层就通过少量相对简单的结构描述了整个数据库。虽然逻辑层的简单结构的实现可能涉及复杂的物理层结构，但逻辑层的用户不必知道这样的复杂性。逻辑层抽象是被数据库管理员所使用的，管理员必须确定数据库中应该保存哪些信息。
视图层（view level）。最高层次的抽象，只描述整个数据库的某个部分。尽管在逻辑层使 图1ˉ1 数据抽象的三个层次 用了比较简单的结构，但由于一个大型数据库中所存信息的多样性，仍存在一定程度的复杂性。数据库系统的很多用户并不需要关心所有的信息，而只需要访问数据库的一部分。视图层抽象的定义正是为了使这样的用户与系统的交互更简单。系统可以为同一数据库提供多个视图。
这三层抽象的相互关系如图1ˉ1所示。 通过与程序设计语言中数据类型的概念进行类比，我们可以弄清各层抽象间的区别。大多数高级程序设计语言支持结构化类型的概念。例如，用一种类似Pascal的语言，我们可以定义如下记录: 以上代码定义了具有四个字段的新记录customer。每个字段有一个字段名和所属类型。
对一个银行来说，可能包括几个这样的记录类型:
account，包含字段account number和balance。
employee，包含字段employee name和salary。
在物理层，customer、account或employee记录可能被描述为连续存储单元（如字或字节）组成的存储块。编译器为程序设计人员屏蔽了这一层的细节。与此类似，数据库系统为数据库程序设计人员屏蔽了许多最低层的存储细节。而数据库管理员可能需要了解数据物理组织的某些细节。在逻辑层，每个这样的记录通过类型定义进行描述，正如前面的代码段所示。在逻辑层上同时还要定义这些记录类型的相互关系。程序设计人员正是在这个抽象层次上使用某种程序设计语言进行工作。与此类似，数据库管理员常常在这个抽象层次上工作。
最后，在视图层，计算机用户看见的是对其屏蔽了数据类型细节的一组应用程序。与此类似，视图层上定义了数据库的多个视图，数据库用户看到的是这些视图。除了屏蔽数据库的逻辑层细节以外，视图还提供了防止用户访问数据库的某些部分的安全性机制。例如，银行的出纳员只能看见数据库中关于客户账户部分的信息，而不能访问涉及员工工资的信息。

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