Serializability (Serializabilitas)

1 Pendahuluan
Yang akan dipelajari:





Kebutuhan aplikasi basis data lanjut
Mengapa RDBMS kurang cocok untuk aplikasi basis data lanjut
Konsep yang berkaitan dengan orientasi objek
Menyimpan objek dalam basis data relasional
Sistem basis data generasi berikutnya
Aplikasi Basis Data Lanjut
 Computer-Aided Design (CAD)
Basis data CAD menyimpan data yang berkaitan dengan rancangan
mekanis atau elektronis misalnya bangunan, pesawat terbang, IC chip.
Perancangan memiliki karakteristik sbb:
o Rancangan sangat besar, terdiri atas jutaan bagian dengan banyak
keterkaitan antar subsistem
o Desain tidak statis. Perubahan desain berimplikasi pada representasi
desain secara keseluruhan
o Banyak alternatif desain yang layak dipertimbangkan untuk setiap
komponen
o Cooperative engineering. Ratusan staf bekerja secara paralel pd banyak
versi desain yg besar. Produk akhir harus konsisten dan berkoordinasi.
 Computer-Aided Manufacturing (CAM)
Basis data CAM mirip dengan CAD, datanya terkait dengan produksi yang
bersifat diskrit (misalnya mobil) atau menerus (misalnya sintesis kimia)
 Computer-Aided Software Engineering (CASE)
Basis data CASE terkait dengan tingkatan siklus pengembangan software:
perencanaan, analisis kebutuhan, desain, implementasi, pengujian,
pemeliharaan dan dokumentasi. Sama halnya dg CAD, desain boleh jadi
sangat besar dan memerlukan cooperative engineering.
 Office Information System (OIS)
Basis data OIS terkait dengan pengendalian informasi dalam bisnis: email,
dokumen, inventaris, dsb. Dibutuhkan penanganan teks free-form, foto,
diagram, suara, video, dsb.
 Digital Publishing
Digital Publishing menangani dokumen multimedia yang terdiri atas teks,
suara, citra, video, animasi. Dalam beberapa kasus, jumlah informasi dapat
mencapai petabyte (1015byte).
 Geographic Information System (GIS)
GIS digunakan untuk pengelolaan daratan eksplorasi bawah laut. Datanya
sangat besar, diperoleh dari survey dan foto satelit.
 Situs Web Dinamis dan Interaktif
Perlu penanganan multimedia dan secara interaktif memodifikasi tampilan
berdasarkan preferensi user.
Kelemahan RDBMS
 Representasi entitas ‘dunia nyata’.
Proses normalisasi  fragmentasi entitas ‘dunia nyata’ ke banyak relasi,
tidak efisien, memerlukan banyak join selama proses query.
 Semantic overloading
– Tak ada mekanisme untuk membedakan antara entitas dan relationship
– Tak ada mekanisme untuk membedakan jenis relationship antar entitas.
 Integritas dan enterprise constraint
– Integritas dibutuhkan untuk validasi dan konsistensi data
– Tak ada dukungan aturan enterprise pada model relasional
 Data homogen
– Horizontal: setiap tuple dlm sebuah relasi terdiri atas atribut yang sama
– Vertikal: harga dalam kolom tertentu berasal dari domain yang sama
– Objek ‘dunia nyata’ memiliki struktur yang kompleks
– Binary Large Object (BLOB): informasi biner merepresentasikan citra,
video, suara, atau objek yang tidak terstruktur
– Bd tidak mengelola BLOB secara langsung, hanya mengacu padanya.
Tak ada proteksi, BLOB tak dapat berisi BLOB, tak dapat dimanipulasi
 Keterbatasan operasi
– Operasi terbatas pada operasi himpunan dan tuple-oriented. (SQL-92)
– SQL-92 tidak memungkinkan operasi baru
2 Konsep Object-Oriented
Abstraksi dan Enkapsulasi
 Abstraksi: proses identifikasi aspek penting sebuah entitas dengan
mengabaikan properti yang tidak penting
 Enkapsulasi (penyembunyian informasi)
– memisahkan aspek eksternal sebuah objek dari detail internal
– perubahan detil internal tak mempengaruhi aplikasi yg menggunakannya
– memberikan data independence
Objek dan Atribut
 Objek: sebuah entitas yg dapat diidentifikasi scr unik, memiliki atribut & aksi
 Status sebuah objek dideskripsikan oleh sebuah atribut atau lebih
– Atribut sederhana, tipe primitif: integer, real, string, dsb
– Atribut kompleks: sekumpulan objek dan atau acuan
– Atribut acuan mirip dengan foreign key pada model relasional
 Objek yg berisi sebuah atribut kompleks atau lebih disebut objek kompleks
Identitas Objek
 Setiap objek memiliki OID (Object Identifier) yg unik, tersembunyi dari user
 OID tak dapat diubah, tak digunakan lagi oleh objek lain
. . . Identitas Objek
 OID berbeda dg primary key: (a) pk hanya unik dl sebh relasi, tdk dl sistem
keseluruhan, (b) pk dipilih dr atribut relasi, bergantung pd status objek
 Beberapa keuntungan menggunakan OID:
– Efisien. OID membutuhkan storage minimal dalam objek kompleks, lebih
kecil dari pada nama tekstual, foreign key atau acuan lainnya
– Cepat. OID menunjuk alamat atau lokasi aktual objek yg diacu. Ini berarti
objek dapat ditempatkan secara cepat.
– Bebas content. OID tak bergantung pada data yang ada di dalam objek
– Tersembunyi dari user.
 Dua objek dikatakan identik jika dan hanya jika memiliki OID yang sama.
 Dua objek dikatakan sama (equal) jika statusnya sama. Primary key dapat
ditambahkan untuk memungkinkan user membedakan objek yang sama.
Metode dan Pesan
 Metode mendefinisikan perilaku objek. Misalnya mengubah alamat pegawai
 Metode terdiri atas nama dan body yang berisi sekumpulan kode untuk
melaksanakan aksi yang diperlukan. Contoh:
Method void UpdateGaji(float penambahan)
{
gaji = gaji + penambahan
}
. . . Metode dan Pesan
 Pesan adalah permintaan dari sebuah objek (pengirim) ke objek lain
(penerima) untuk mengeksekusi satu dari metode yang dimilikinya
 Pengirim dan penerima boleh jadi merupakan objek yang sama
 Misalnya mengeksekusi metode UpdateGaji pada objek pegawai dengan
penambahan 75000, penulisan pesan: ObjekPegawai.UpdateGaji(75000)
Pada pemrograman tradisional, ditulis: UpdateGaji(ObjekPegawai,75000)
Kelas
 Objek yang memiliki atribut sama dan
merespons pesan sama dikelompokkan ke dalam sebuah kelas
 Atribut & metode didefinisikan 1x utk
sebh kelas, bukan utk setiap objek
 Objek-objek dalam sebuah kelas
disebut instance dari kelas tsb.
 Setiap instance memiliki harganya sendiri utk setiap atribut, tetapi bersama
instance lain pd kelasnya memakai
nama atribut dan metode yang sama
KELAS
PEGAWAI
Atribut
NIP
Nama
Telepon
:
:
Metode
Cetak
UpdateGaji
NIP = 9182
Nama = Anta
…
…
NIP = 4857
Nama = Ana
…
…
Metakelas
 Pada beberapa sistem berorientasi objek, kelas juga sebuah objek yang
memiliki atribut dan metodenya sendiri
 Atribut kelas mendeskripsikan karakteristik kelas secara umum
 Metode kelas digunakan untuk mengubah status atribut kelas
 Constructor: metode kelas khusus untuk membuat instance baru
 Destruktor: metode kelas untuk membuang objek
 Pesan dikirim ke kelas dan bukan instance kelas. Ini berarti kelas adalah
sebuah instance dari kelas yang lebih tinggi yang disebut metakelas
Subkelas, Superkelas dan Inheritance
 Inheritance memungkinkan sebuah kelas objek didefinisikan sebagai
subkelas (kasus khusus) dari kelas yang lebih umum (superkelas).
 Generalisasi : proses pembentukan superkelas
 Spesialisasi : proses pembentukan subkelas
 Sebuah subkelas mewarisi semua properti superkelasnya dengan
tambahan propertinya sendiri yang unik
 Semua instance subkelas juga merupakan
Pegawai
instance superkelas
 Ada beberapa bentuk inheritance:
Manajer
StafPenjual
a. Single inheritance: subkelas diturunkan
dari sebuah superkelas
(a)
b. Multiple inheritance: subkelas diturunkan
dari beberapa superkelas.
c. Repeated inheritance: kasus khusus
multiple inheritance dengan superkelas diturunkan dari superkelas yang lebih umum
d. Selective inheritance: subkelas mewarisi
sejumlah properti (atribut dan metode)
tertentu dari superkelas
 Overriding: proses pendefinisian ulang properti
warisan pada subkelas
 Overloading: memungkinkan nama metode
dipakai kembali dl kelas yg berbeda. Ini berarti
sebuah pesan dpt memberikan fungsi berbeda
bergantung pada objek yang menerimanya.
Manajer
StafPenjual
ManajerPenjualan
(b)
Pegawai
Manajer
StafPenjual
ManajerPenjualan
(c)
Polimorfisme dan Dynamic Binding
 Ada tiga jenis polimorfisme: operasi, inklusi (inclusion), dan parametric.
 Overloading adalah tipe polimorfisme operasi.
 Metode yang didefinisikan dalam superkelas diwariskan ke subkelas adalah
contoh polimorfisme inklusi.
 Polimorfisme parametric menggunakan tipe parameter yang umum. Metode
aktualnya sesuai dengan tipe parameter aktualnya.
 Proses pemilihan metode yg sesuai berdasarkan tipe objek disebut binding
 Bila penentuan tipe objek dilakukan pada waktu run dan bukan pada waktu
compile, proses pemilihan metodenya disebut dynamic binding.
 Contoh: mencetak detil objek dr 3 kelas berbeda:
Pemrograman konvensional:
Dynamic loading & overloading:
for i = 1 to n do {
switch (list[i].type) {
case Pegawai: PrintPegawai;
case Manajer: PrintManajer;
case Penjual: PrintPenjual;
}
}
for i = 1 to n do {
list[i].print
}
Objek Kompleks
 Objek kompleks: sebuah objek tunggal dl ‘dunia nyata’ tetapi berisi objek
lain (subobjek) yang boleh jadi juga merupakan objek kompleks
 Ada dua cara penanganan subobjek:
a. Subobjek dienkapsulasi dalam objek kompleks dan merupakan bagian
dari objek kompleks. Struktur subobjek adalah bagian dari struktur objek
kompleks dan dapat diakses hanya oleh metode objek kompleks.
b. Subobjek independen dari objek kompleks. Subobjek tidak disimpan
dalam objek induk tetapi hanya OID-nya. Subobjek memiliki struktur dan
metodenya sendiri dan dapat dimiliki oleh beberapa objek induk .
 Objek kompleks di atas disebut juga objek kompleks terstruktur
 Objek kompleks yang strukturnya hanya dapat diinterpretasi oleh program
aplikasi disebut objek kompleks tak terstruktur, dikenal sebagai BLOB
Menyimpan Objek dalam Basisdata Relasional
 Pemetaan setiap kelas/subkelas ke relasi, diperoleh empat relasi:
Pegawai (NRP, Nama, Alamat, Telp, TglLahir, Gaji)
Manajer (NRP, Bonus)
Pegawai
Salesman (NRP, AreaPenjualan)
NRP
Sekretaris (NRP, KecMengetik)
Nama
Alamat
 Pemetaan setiap subkelas ke
Telp
relasi, diperoleh tiga relasi
TglLahir
Manajer (NRP, Nama, Alamat,
Gaji
Telp, TglLahir, Gaji, Bonus)
Salesman (NRP,Nama,Alamat,Telp,
TglLahir, Gaji, AreaPenjualan)
Manajer
Sekretaris
Salesman
Sekretaris (NRP,Nama,Alamat,Telp,
KecMengetik
Bonus
AreaPenjualan
TglLahir, Gaji, KecMengetik)
 Pemetaan hirarki ke relasi tunggal:
Pegawai (NRP,Nama,Alamat,Telp,TglLahir,Gaji,Bonus,AreaPenjualan,KecMengetik,TipePegawai)
TipePegawai adalah atribut tambahan untuk membedakan tipe pegawai,
misalnya berharga 1 untuk Manajer, 2 untuk Salesman, 3 untuk Sekretaris.
Generasi Sistem Basisdata
 Generasi I memiliki kelemahan:
– program rumit harus ditulis,
bahkan utk query sederhana
– miskin data independence
– dasar teori tak diterima luas
 Generasi II mengeliminasi
kelemahan generasi I
 Generasi III :
– Object-oriented data model
– Object-relational data model
Generasi I
Generasi II
Model data hirarki
1960-an
IMS (IBM)
Model data network
1960-an
CODASYL
Model data relasional
EF Codd,1970
Prd. komersial
(akhir1980an)
Model data ER
Chen, 1976
Model data semantik
Hammer,1981
Shipman, 1981
Su, 1983
 Keduanya merespon meningkat- Generasi III
nya kompleksitas aplikasi bd.
Model data
Model data
 Pendukung OODBMS mengrelasional objek
berorientasi objek
klaim bahwa RDBMS memadai
utk aplikasi bisnis standar, tetapi kurang mendukung aplikasi yg kompleks.
 Pendukung relasional mengklaim bahwa teknologi relasional adalah bagian
yang dibutuhkan oleh DBMS apa pun dan aplikasi rumit dapat ditangani
dengan pengembangan model relasional
 Hingga kini belum jelas, manakah yg akan tampil sbg pemenang / dominan.
 Selain untuk aplikasi rumit, OODBMS harus dapat mengakomodasi aplikasi
bisnis standar dengan tool & kemudahan yang sama dengan relasional
3 Konsep Object-Oriented DBMS
Yang akan dipelajari
 Kerangka model data object-oriented
 Bahasa pemrograman persistent
 Strategi pengembangan OODBMS
 Perbedaan antara model storage dua level (DBMS konvensional) dan
model storage satu level (OODBMS)
 Perbedaan bagaimana DBMS konvensional mengakses sebuah record dg
bagaimana OODBMS mengakses sebuah objek pada memori sekunder
 Keuntungan dan kerugian OODBMS
Mengenal Model Data OO
 Definisi
– OODM: model data logika yang merupakan semantik dari objek yang
didukung bahasa pemrograman berorientasi objek
– OODB: sekumpulan objek yang didefinisikan oleh OODM, persistent
dan dapat digunakan secara bersama
– OODBMS: pengelola OODB
 Maier (1990) menyatakan bahwa OODBMS sekurang-kurangnya:
– Memiliki fungsionalitas bd
– Memiliki kemampuan enkapsulasi
– Mendukung identitas objek
– Mendukung objek dg status kompleks
 Khoshafian dan Abnous (1990) mendefinisikan OODBMS sebagai:
– OO = abstract data types + inheritance + identitas objek
– OODBMS = OO + kapabilitas basis data
 Konsep model data OO dapat digambarkan dari area yg berbeda-beda sbb:
Sistem bd
tradisional








Persistence
Sharing
Transaksi
Konkurensi
Recovery
Security
Integritas
Query
Model data
semantik
 Generalisasi
 Agregasi
Pemrograman OO







Identitas objek
Enkapsulasi
Inheritance
Tipe dan kelas
Metode
Objek kompleks
Polimorfisme
Model data OO
Kebutuhan
khusus
 Pemversian
 Evolusi skema
Bahasa Pemrograman Basis Data
 Bahasa pemrograman bd: bahasa yang mengintegrasikan beberapa ide
dari model pemrograman bd dengan fitur bahasa pemrograman tradisional.
 SQL standar tak memiliki perintah pengendalian seperti:
IF ... THEN ... ELSE, DO ... WHILE, DO ... UNTIL, dsb.
 Kini SQL dapat ditanamkan ke dalam bahasa prosedural tingkat tinggi
seperti Pascal, Basic, dsb.
Strategi Pengembangan OODBMS
Ada beberapa pendekatan pengembangan OODBMS, di antaranya:
 Memperluas bahasa pemrograman OO (Smalltalk, C++, Java) dengan
kapabilitas basis data. Misalnya produk dari GemStone.
 Pustaka OODBMS: pustaka kelas yang mendukung persitensi, agregasi,
tipe data, transaksi, konkurensi, sekuritas, dsb. Pendekatan ini dilakukan
pada produk dari Ontos, Versant, dan ObjectStore.
 Menanamkan bahasa basis data OO ke dalam bahasa konvensional. Misalnya yang telah dilakukan terhadap bahasa C dan menghasilkan produk O2.
 Memperluas bahasa basis data yang ada dengan kapabilitas OO. Pendekatan ini dilakukan oleh vendor RDBMS & OODBMS. SQL3 adalah standar
SQL terbaru yang mendukung fitur OO. ODMG (Object Data Management
Group) membuat spesifikasi standar untuk Object SQL.
 Mengembangkan bahasa basis data yang benar-benar baru.
Issue dalam OODBMS: Transaksi, Versi, Evolusi Skema
Transaksi
 Transaksi dalam aplikasi bisnis biasanya berdurasi pendek.
 Sebaliknya, transaksi objek kompleks (misalnya pada aplikasi perancangan
dan rekayasa) berdurasi panjang hingga berjam-jam, bahkan berhari-hari.
 Oki, perlu protokol yang berbeda dari aplikasi bd tradisional. Salah satu di
antaranya adalah multiversion concurrency control protocols.
Versi
 Beberapa aplikasi perlu mengakses status objek sebelumnya.
Pembangunan perancangan bagian tertentu, misalnya, sering merupakan
proses eksperimental dan inkremental yang berubah dari waktu ke waktu.
 Oki, perlu bd yg menyimpan evolusi objek & perubahan perancangannya.
 Proses pemeliharaan evolusi objek disebut version management.
 Sebuah object version (versi objek) menyatakan status sebuah objek.
 Sebuah version history
OB
OC
OA
(sejarah versi) menyatakan
V1
V2
V3
V1
V2
V1
evolusi sebuah objek.
 Gambar menunjukkan manaV1A V2A
V1A
jemen versi objek OA, OB, OC
 Konfigurasi trdiri atas V2B dari
Konfigurasi
V2B
V2A
V1B
OA, V2A dari OB, V1B dari OC
Evolusi Skema
Desain merupakan proses inkremental seiring dg waktu. Utk itu dibutuhkan fleksibilitas dlm mendefinisikan & memodifikasi skema bd secara dinamis.
Aturannya dapat dikelompokkan sebagai berikut:
1. Konflik yang disebabkan oleh multiple inheritance dan pendefinisian ulang
atribut & metode dalam sebuah subkelas.
a. Jika sebuah atribut/metode sebuah kelas didefinisikan dengan nama = nama
atribut/metode sebuah superkelas, maka definisi yang dispesifikasikan dalam
subkelas tersebut berlaku dan bukan definisi dari superkelas.
b. Jika bbrp superkelas memiliki atribut/metode dg nama sama ttp berbeda arti/
maksud, mk atribut/metode superkelas pertama yg diwariskan ke subkelas.
c. Jika bbrp superkelas memiliki atribut/metode dg nama & arti sama, mk atribut
/metode diwariskan hanya 1x. Jika domain atribut telah didefinisi ulang dalam
suatu superkelas, atribut dg domain paling khusus yg diturunkan ke subkelas.
Jika domain tak dpt dibandingkan, atribut diturunkan dr superkelas pertama.
2. Pewarisan modifikasi ke subkelas.
a. Modifikasi atribut/metode dalam sebuah kelas selalu diwarisi oleh subkelas,
kecuali subkelas yang atribut/metodenya telah didefinisi ulang. Contoh:
- Menghapus HitungUmur dari superkelas SDM direfleksikan ke semua
subkelas dalam keseluruhan skema.
- Perubahan metode HitungGaji dalam Staf berefek ke Manajer, tetapi tidak
pd StafPenjual karena metode tsb telah didefinisi ulang dalam subkelas ini.
- NoTelp dihapus dari StafPenjual, maka NoTelp pada SalesStafClient juga
dihapus, tetapi mendapat warisan NoTelp dari Client
b. Atribut/metode baru atau modifikasi nama sebuah atribut/metode diwariskan
hanya ke subkelas yang tidak menimbulkan konflik nama.
c. Domain atribut hanya dapat dimodifikasi dengan generalisasi. Domain atribut
warisan tidak dapat dibuat lebih umum dari pada domain atribut asli dalam
superkelas.
3. Agregasi dan penghapusan hubungan pewarisan (inheritance relationship)
antar kelas dan pembuatan/penghapusan kelas.
a. Menambah superkelas:
- Jika sebuah kelas C ditambahkan ke daftar kelas CS, maka C menjadi
superkelas terakhir dari CS.
b. Menghapus superkelas
- Jika sebuah kelas C memiliki superkelas tunggal CS dan C dihapus dari
daftar superkelas, maka CS menggantikan posisi C
- Contoh: jika superkelas Staf dihapus, maka subkelas Manajer dan
StafPenjual menjadi subkelas langsung dari SDM.
c. Menambah sebuah kelas ke skema
- Jika C bukan superkelas, maka C menjadi subkelas objek.
d. Membuang sebuah kelas dari skema
- Aturannya sama dengan 3b.
Arsitektur
Ada dua hal yang akan dibahas yaitu (1) arsitektur client-server dalam
lingkungan OODBMS, dan (2) penyimpanan metode.
Arsitektur Client-Server
Ada tiga arsitektur dalam client-server yaitu:
1. Object Server
 Server bertanggung jawab dalam pengelolaan storage, lock, commit,
logging, recovery, keamanan dan integritas, optimasi query, dan
eksekusi stored procedures.
 Client bertanggung jawab pada manajemen transaksi, dan antarmuka ke
bahasa pemrograman
 Arsitektur terbaik untuk kerja sama.
2. Page Server
 Sebagian besar pemrosesan dilakukan oleh client.
 Server bertanggung jawab terhadap secondary storage dan
memberikan page (halaman) sesuai dengan permintaan client.
3. Database Server
 Sebagian besar pemrosesan dilakukan oleh server.
 Client mengajukan permintaan kepada server, menerima hasil dan
memberikannya kepada aplikasi.
 Pendekatan ini banyak digunakan pada RDBMS.
Penyimpanan dan Eksekusi Metode
Ada dua pendekatan penanganan metode, yaitu menyimpannya dalam:
(1) file eksternal, dan (2) basis data.
Penyimpanan Metode dalam File Eksternal
 Mirip dengan pustaka fungsi atau API (Application Programming Interface)
yang ada dalam DBMS tradisional.
 Program aplikasi berinteraksi dengan DBMS melalui fungsi yang dipasok
oleh vendor DBMS.
Penyimpanan Metode dalam Basis Data
 Metode disimpan dlm bd dan scr dinamis terikat dg aplikasi pada waktu run.
 Memiliki beberapa keuntungan:
- Mengeliminasi kode ganda, metode disimpan hanya sekali dalam basis data.
- Menyederhanakan modifikasi. Perubahan metode dilakukan hanya pada satu
tempat. Semua program otomatis menggunakan metode yang telah diupdate.
- Metode lebih aman. Menyimpan metode dalam basis data secara otomatis
menggunakan keamanan yang ada dalam OODBMS.
- Metode dapat digunakan bersama secara konkuren. Akses konkuren telah
tersedia secara otomatis dalam OODBMS. Perubahan yang dilakukan oleh
banyak user terhadap metode secara simultan juga dapat dicegah.
- Integritas meningkat. Menyimpan metode dl bd berarti batasan integritas
dapat diterapkan secara konsisten oleh OODBMS terhadap semua aplikasi.
 Perspektif OODBMS
 DBMS modern mendukung fitur berikut:
– Model data: deskripsai data, keterkaitan antar data, batasan data.
– Data sharing: banyak aplikasi mengakses data pada waktu yang sama.
– Reliabilitas: proteksi data dari kegagalan hardware dan software
– Skalabilitas: kemampuan mengoperasikan data besar dg cara sederhana
– Keamanan dan integritas. Proteksi data terhadap user yang tak berhak,
dan jaminan kebenaran dan konsistensi data.
– Distribusi: kemampuan mendistribusikan sekumpulan data terkait secara
fisik melalui jaringan komputer.