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THESE
présentée par
François EXERTIER
pour obtenir le titre de
Docteur de l’Université
Joseph Fourier - Grenoble 1
(arrêté ministériel du 23 novembre 1988)
Spécialité : INFORMATIQUE
Extension orientée objet d’un
SGBD relationnel
Thèse soutenue devant la commission d’examen le :
11 décembre 1991
Sacha Krakowiak Président
Jean Ferrié Rapporteur
Georges Gardarin
Michel Adiba Directeur
Roland Balter
Mauricio Lopez
Thèse préparée au sein du Laboratoire de Génie Informatique et à l’Unité Mixte Bull-IMAG



Je tiens à remercier

Michel Adiba et Sacha Krakowiak , Professeurs à l’Université Joseph Fourier
(Grenoble I), pour la confiance qu’ils m’ont accordée pendant ces trois années et pour
avoir accepté de partager la responsabilité de diriger mon travail.

Jean Ferrié , Professeur à l’Université de Montpellier, qui a accepté d’être rapporteur de
ce travail. Je le remercie pour l’intérêt qu’il lui a porté et pour l’évaluation qu’il en a
fait.

Georges Gardarin , Professeur à l’Université Paris VI, pour avoir accepté d’évaluer ce
travail. Je tiens à le remercier particulièrement, ainsi que son équipe, pour la collaboration
que nous avons eue durant ce travail.

Roland Balter , Directeur du laboratoire "Unité Mixte Bull-IMAG", pour m’avoir accueilli
au sein de son équipe, et pour avoir accepté de participer au jury.

Mauricio Lopez , Ingénieur au Centre de Recherche Bull de Grenoble (notre chef d’équipe
BD), pour avoir encadré ce travail, et dont les conseils sont toujours de très grande
valeur.

Samer Haj Houssain , Ingénieur au Centre de Recherche Bull de Grenoble, avec qui une
grande partie du travail présenté ici a été pensée et réalisée, et qui s’avère un adversaire
coriace au tennis.

Christian Lenne , Ingénieur au Centre de Recherche Bull de Grenoble, mon "conseiller
technique", qui a apporté beaucoup d’humour à ces trois années de travail et qui a eu le
mérite d’essayer de m’apprendre la brasse. Je le remercie aussi pour avoir relu avec
attention ce document.

Adriana Danes , pour sa contribution à la dernière version du module de gestion d’objets,
pour sa sympathie et pour l’intérêt qu’elle a porté à ce travail.

André Freyssinet et Xavier Rousset de Pina pour l’effort de relecture qu’ils ont bien
voulu me consacrer.

Je remercie l’ensemble des membres des projets Guide et Aristote avec qui j’ai apprécié de
travailler et que je regrette de ne pouvoir tous citer.

Pour finir, je remercie tous les sportifs du laboratoire avec qui j’ai pris plaisir à courir, et à
qui je dédie mon diplôme du BRA 1991.


Extension orientée objet d’un SGBD relationnel
Résumé
L’objectif de ce travail est la conception et la réalisation d’un Système de Gestion de Base de
Données Relationnel (SGBDR) intégrant les concepts et la technologie "objets". Le principe de
notre approche est d’étendre les domaines relationnels aux types abstraits (ADT) et revient à
coupler de façon relativement faible les concepts et mécanismes objets au modèle et à un système
relationnels. Cela introduit des problèmes de modélisation et d’optimisation nouveaux qui restent à
étudier.
Dans un premier temps, le modèle de données et les caractéristiques de l’extension sont
définis. La notion de type abstrait est introduite pour exprimer de nouveaux domaines : un ADT
définit une structure de données et un ensemble de méthodes (fonctions) qui constituent son unique
interface de manipulation. Un mécanisme d’héritage simple est offert. Des constructeurs sont
disponibles pour définir la structure de données d’un type ; on introduit ainsi la notion d’objet
complexe. Le concept de partage, associé à l’identité d’objet, est un apport important de ce travail.
Le langage associé au modèle est une extension de SQL appelée ESQL ; le langage d’écriture des
méthodes actuellement disponible est une extension de C.
La mise en œuvre d’un tel système consiste à développer les composants nécessaires au
support d’objets et à les intégrer à un noyau de SGBDR existant. Elle permet de mettre en évidence
trois modules principaux. Le gestionnaire de types est un complément du gestionnaire de
catalogue relationnel qui gère les définitions d’ADT. Le gestionnaire de méthodes regroupe un
ensemble de fonctions allant de la compilation à l’exécution. Le gestionnaire d’objets assure le
stockage et la manipulation des objets complexes (instances d’ADT) ; cette partie a notamment
permis d’étudier des techniques évoluées de stockage d’objets.
Mots clés
Base de données, encapsulation, héritage, méthode, objet complexe, partage, relationnel,
type abstrait

Object-Oriented Extension of a Relational DBMS
Abstract
The objective of this work is the specification and development of a Relational Database
Management System (RDBMS) which incorporates "Object" technology and concepts. The
principle of our approach is to extend relational domains with Abstract Data Types (ADT) and
consists in loosely coupling object concepts and mechanisms to the relational model and system.
This introduces new modelling and optimization problems requiring further study.
First, the data model and the features of the extension are defined. The concept of Abstract
Data Type is introduced in order to express new domains: an ADT specifies a data structure
together with a set of methods (functions) which constitutes its manipulation interface. A simple
inheritance mechanism is provided. Constructors are supplied to define the data structure of a type,
introducing the notion of complex object. The concept of sharing, based on object identity, is an
important contribution of this work. The language which materializes the model is a SQL extension,
named ESQL; methods are presently written using a C extension.
The realization of such a system consists in the implementation of different components
providing the object support and in the integration of these components to an existing RDBMS
kernel. There are three main modules. The type manager is a part of the relational catalogue
manager which handles ADT definitions. The method manager provides different functions like
compilation and execution. The object manager supplies object storage and manipulation
capabilities; this part provided the opportunity to study advanced object storage techniques.
Keywords
Database, encapsulation, inheritance, method, complex object, sharing, relational, abstract
data type

I
Chapitre I
Introduction
I.1 Le contexte et les motivations
Les systèmes de gestion de bases de données (SGBD) relationnels ont pris une
place importante sur le marché des SGBD. Ils répondent de façon satisfaisante aux
besoins des applications classiques de gestion (administration, comptabilité,
banques, etc.). Des domaines d’application moins classiques sont apparus, comme la
CAO (Conception Assistée par Ordinateur), la bureautique, le génie logiciel, les
applications géographiques, etc.. Ces applications gèrent des données beaucoup plus
complexes, qu’il est difficile de représenter avec le modèle relationnel. Les limites
du modèle sont d’une part un manque de capacité de représentation structurelle, et
d’autre part l’impossibilité de représenter pleinement la sémantique des entités de la
base. La seule structure de données disponible dans le modèle relationnel est le
tableau à deux dimensions (qui matérialise une relation n-aire entre plusieurs
domaines de valeurs). Ces structures plates ne permettent pas de représenter
directement des objets complexes comprenant plusieurs niveaux d’imbrication. Il
faut alors décomposer ces objets en plusieurs relations. Cette décomposition est
visible à l’utilisateur qui doit formuler des requêtes permettant de reconstituer de
tels objets (jointures). D’autre part les données stockées sont purement descriptives ;
l’essentiel de la sémantique associée à ces données se trouve dans les programmes de
manipulation. Seules les contraintes d’intégrité permettent de représenter une
certaine sémantique associée aux données. Ces lacunes sont justement comblées par
certaines approches de l’ orientation objet . Les recherches menées dans le domaine
1
. On peutdes bases de données se sont donc inspirées de l’approche objet
regrouper les SGBD de nouvelle génération ("post-relationnels") en trois
familles :
Les extensions de SGBD relationnels constituent une première famille. De