SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ORGANIZACIJE I INFORMATIKE V A R A Ţ D I N

Transcription

1 SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ORGANIZACIJE I INFORMATIKE V A R A Ţ D I N Senko Pušec ZODB ZAVRŠNI RAD Varaţdin, 2016.

2 SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ORGANIZACIJE I INFORMATIKE V A R A Ţ D I N Senko Pušec Matični broj: 39216/11 I Studij: Poslovni sustavi ZODB ZAVRŠNI RAD Mentor: Doc.dr.sc Markus Schatten Varaţdin, rujan 2016.

3 Sadrţaj 1. Uvod Objektne baze podataka Povijesni razvoj objektno-orijentiranih baza Osnovni koncepti Usporedba OID-a sa Vanjskim ključem Objektno-orijentirana baza podataka Usporedba sa relacijskim bazama podataka Objektno-relacijske baze podataka ZODB Svojstva ZODB-a Vrste pohrane u ZODB-u Pickling Binarna stabla Buckets Pohrana kao atribut/pohrana kao BTree BinaryLargeOBject Phone Book aplikacija Dijagram klasa za bazu Klasa User Klasa Contact Klasa PersonalContact Prijava i rad u aplikaciji Upiti prema bazi te rad s listama Zaključak Literatura Prilog - programski kod

4 1. Uvod Objektno-orijentirane baze iako već dugo postoje nisu u često spominjane, barem ne čisto objektno-orijentirane baze podataka. Iako smo se za vrijeme obrazovanja često sretali s principima objektno-orijentirane paradigme u programskim jezicima, rješenja koja smo razvijali često su za spremanje podataka imale obične relacijske baze podataka. Prvo susretanje s objektno-orijentiranim bazama podataka zapravo su bili ORM alati bilo u Javi (Persistence) ili u C# (Entity Framework) koje su nam pokazali kako je puno lakše razvijati aplikaciju bez SQL upita već putem LINQ-a i sl. MeĎutim ORM nije isto što i objektno-orijentirana baza podataka jer ORM zapravo sakriva relacijsku bazu podataka i jednostavno mapira tablice u bazi podataka u klase u programskom jeziku, dakle sve je ipak u pozadini SQL upit. Stoga smo odlučili provjeriti čistu objektno-orijentiranu bazu podataka, a to je bio nativna python objektno-orijentirana baza podataka ZODB, koja je nastala iz Zope Web Framework-a i koja omogućuje spremanje čistih objekata u bazu. Postoji velik broj komercijalnih i besplatnih sustava za upravljanje objektno-orijentiranim bazama meďutim ZODB se čini najjednostavnijim i najlakšim za korištenje zbog manjka dodatnog koda za integraciju u aplikacije. 2

5 2. Objektne baze podataka Objektna baza (eng. object database) ili objektno orijentirana baza podataka, je sustav upravljanja bazama podataka u kojoj su informacije predstavljene u obliku objekata. Relacijske baze podataka koje predstavljaju jedan od stupova informatike su jedno vrijeme bile dostatne za tradicionalne aplikativne domene kao što je procesiranje administrativnih podataka itd, meďutim daljnjim razvojem informatike u mnogim drugim aplikativnim domenama dolazi do obrade puno kompleksnijih vrsta podataka. Takvi podaci su uglavnom bili pohranjivani u podatkovnom podsustavu operacijskog sustava ili i u specijaliziranim podatkovnim strukturama prije nego u relacijskim bazama podataka. Jedan od primjera kompleksnih podataka koji su se na takav ili sličan način obraďivali je CAD/CAM sustav (eng. computer aided modeling / design). Porastom količine podataka, mnoge značajke DBMS sustava su postajale sve zanimljive je i štoviše potrebne. MeĎutim kako bi se te značajke DBMS sustava mogle upotrebljavati u gore navedenim slučajevima korištenja bilo je potrebito uvesti podršku kompleksnih tipova podataka u DBMS-ove. Koncepti objektnoorijentiranog programiranja su uvelike utjecali na zahtjev DBMS podrške kompleksnih tipova podataka i eventualno dovele do stvaranja objektno orijentiranih baza podataka odnosno sustava za upravljanje objektno orijentiranim bazama podataka. Objektne baze podataka su se kasnije razvijale u dva različita smjera: objektno-orijentirane baze te objektno-relacijske baze.[2] 2.1. Povijesni razvoj objektno-orijentiranih baza Objektne baze podataka ili objektno-orijentirane baze podataka su nastale na temelju istraživanja za unutrašnju podršku strukturiranih podataka (graf) u sustavima za upravljanje bazama podataka. Od tih istraživanja najvažnije je spomenuti sljedeća koja su imali utjecaj na razvoj objektno orijentiranih baza: IRIS (Hewlett-Packard), ODE (Bell Labs), ORION (MCC - Microelectronics and Computer Technology Corporation) i Zeitgeist (TI - Texas Instruments). Rani komercijalni proizvodi su bili Gemstone (Gemstone Systems), Gbase (Graphael) i VBase (Ontologic). Na razvoj objektno-orijentiranih baza za vrijeme 80-ih godina 20. stoljeća veliki utjecaj je imala sve veća zainteresiranost u objektno-orijentirane programske jezike. Objektno-orijentirani programski jezici kao što su C++ i Simula su se tek pojavili na programskoj sceni i pružali su potpuno novi pristup razvoju software-a koji je naglašavao korištenje objekata, te enkapsulacije objektne strukture i ponašanja korištenjem 3

6 apstraktnih tipova podataka. Spajanje perzistentnih, na objektima temeljenih, podataka sa objektno orijentiranim programskim jezicima obećavalo je novu paradigmu za baze podataka koja bi zajedno sa fleksibilnošću objektno orijentiranih programskih jezika omogućila efikasnu reprezentaciju velikih i kompleksnih setova podataka. Najveća prednost paradigme objektno orijentiranih baza podataka je bilo rješenje impendance mismatch problema što joj je omogućavalo jednostavnu integraciju baze podataka sa programskim jezikom. Impendance mismatch problem je problem koji se odnosi na razlike izmeďu deklarativnog pristupa bazama podataka i relacijskog, imperativnog odnosno pristupa programskih jezika prema podacima.[] 2.2. Osnovni koncepti Jedan od glavnih ciljeva objektnih baza podataka je podrška za perzistentnost objekata zajedno značajkama koje se uobičajeno očekuju od sustava baza podataka, a neke od tih značajki su: učinkovito upravljanje perzistentnim podacima, transakcije, istodobnost (eng. concurrency) i kontrola oporavka. Izazov za objektno orijentirane baze podataka je podrška gore navedenih značajki u kontekstu objektno orijentiranog programiranja i njegove složenosti. Sljedeći koncepti objektno orijentiranog programiranja su tipično vezani uz objektno orijentirane baze podataka (Dietrich i Urban, 2014) : složeni odnosno kompleksni objekti identitet objekta enkapsulacija ili učahurivanje ekstenzibilnost hijerarhija klasa i nasljeďivanje preopterećenje (overloading), polimorfizam, i late binding Mogućnost definiranja kompleksnih objekata iz jednostavnijih je važno svojstvo objektno-orijentiranog pristupa. Kompleksni objekti su definirani korištenje konstruktora, kao što je npr. tuple (par) konstruktor koji kombinira jednostavne objekte kako bi napravio kompleksniji objekt. Jedan od primjera gore navedene značajke objektno-orijentiranog pristupa bi bio avion, za koji se može reći da je kompleksni objekt koji se sastoji od drugih jednostavnijih objekata kao što krila, trup i motori.[1] 4

7 Objekti isto tako imaju objektni identitet putem interno dodijeljenog objektnog identifikatora (oid). Za razliku od ključeva u relacijskom modelu, oid je nepromjenjiv (immutable) što znači da kada je objekt jednom kreiran oid ostaje isti za vrijeme trajanja objekta. Usporedno s tim stanje objekta je promjenjivo (mutable) što znači da se vrijednosti svojstava (eng. property) mogu mijenjati. Sustav baze podataka koristi oid kao referencu izmeďu objekata kako bi stvorio kompleksne objekte. Vrijednosti svojstava se stoga ne koriste kao jedinstveni identifikatori za objekt u bazi podataka. To je zasebnost po kojoj se razlikuj objektno-orijentirani model od modela relacijskih baza podataka, koji koristi vrijednosti atributa (primarni - vanjski ključ).[2] Enkapsulacija ili učahurivanje se odnosi na mogućnost stvaranja klase kao apstraktnog tipa podatka, koji ima sučelje i implementaciju. Sučelje definira ponašanje apstraktnog tipa podatka na konceptualnoj razini dok implementacija definira realizaciju tog ponašanja na razini programskog jezika. Korištenjem koncepta učahurivanja, implementacija klase se može promijeniti bez utjecanja na sučelje koje klasa pruža ostatku aplikacije. Objektno-orijentirane baze podataka podržavaju učahurivanje specificiranjem tipova definiranih od strane korisnika. Sa ekstenzibilnošću nema razlike izmeďu korištenje tipova koji su definirani od strane sustava i onih koje definira korisnik. Odnosno korisnik može stvoriti nove tipove koji odgovaraju semantici aplikacije i koristiti ih na isti način kao i tipove koje je definirao sustav Usporedba OID-a sa Vanjskim ključem Kao što je gore navedeno, korištenje oid kao referencu za objekt je vrlo slično korištenju vanjskog ključa za referencu para (eng. tuple) ali s mali i bitnim razlikama. OID može pokazivati na objekt koji je spremljen bilo gdje u bazi podataka, čak i ako se nalazi u polju, dok je vanjski ključ ograničen na pokazivanje objekta koji se nalazi u specifično referenciranoj relaciji. (Ramakrishnan Gehrke, 2003) 2.3. Objektno-orijentirane baze podataka Objektno-orijentirane baze podataka ili sustavi za upravljanje objektno-orijentiranim bazama podataka su baze podataka u kojima se spremaju objekti umjesto podataka kao što su integeri ili string-ovi itd. Radi lakšeg pojašnjenja koncepta objektno-orijentiranih baza podataka ukratko ćemo objasniti objekte. Objekti se prema konceptima objektno-orijentiranog pristupa sastoje od atributa i metoda. Atributi su podaci koji odreďuju karakteristike objekta, 5

8 oni mogu biti jednostavni tipovi podataka (integer, string) ili reference na složenije tipove podataka. Metode odreďuju ponašanje objekta odnosno to su procedure i funkcije Usporedba sa relacijskim bazama podataka Relacijske baze podataka spremaju podatke u tablice koje su dvodimenzionalne. Tablice imaju stupce i retke i normalizirane su kako se podaci sadržani u njima ne ponavljaju više nego što je potrebno. Svi stupci u tablici ovise o primarnom ključu, koji je jedinstvena vrijednost u stupcu, radi identifikacije. Kada je specifični stupac identificiran, podaci iz jednog ili više redaka povezanih s tim stupcem, mogu se dohvatiti ili izmijeniti. Kompleksni tipovi podataka se ne mogu lagano spremati u relacijske baze podataka jer to zahtijeva razbijanje kompleksnih informacija u jednostavne podatke i zahtjeva puno vremena i u većini slučajeva puno koda. Prednosti objektno-orijentiranih baza podataka naspram relacijskih baza podataka su: Objekti se ne moraju sastavljati i rastavljati time štedeći vrijeme implementacije tj kodiranja i izvršavanja smanjeno straničenje lakša navigacija Bolja kontrola istodobnosti (eng. concurrency) Model podataka se temelji na stvarnoj pojavi tj stvarnom svijetu Dobro funkcionira za distribuirane arhitekture Manje programskog koda ako se aplikacije pridržavaju objektno-orijentiranog pristupa MeĎutim u nekim slučajevima su objektno-orijentirane baze loš odabir. Ukoliko se radi o jednostavnim aplikacijama učinkovitost te brzina pristupa su bolje u relacijskim bazama podataka.[1] Stoga možemo reći da objektno-orijentirane baze podataka funkcioniraju bolje sa: CAS aplikacijama (CASE - computer aided software engineering, CAD - computer aided design, CAM - computer aided manufacture) Multimedijskim aplikacijama Trgovinske aplikacije (eng. commerce) 6

9 2.4. Objektno-relacijske baze podataka Objektno-relacijske baze podataka su vrlo slične relacijskim bazama podataka ali sadrže objektno-orijentirani model baze podataka. Objekti, klase i nasljeďivanje su direktno podržane i shemama baze podataka i jeziku za upite. Za objektno-relacijske baze podataka se može reći kako predstavljaju kompromis izmeďu objektno-orijentiranih baza i relacijskih.[1] 3. ZODB ZODB ili Zope Object DataBase je nativna objektno-orijentirana baza podataka za python programski jezik. jedne od glavnih značajki koje razlikuju ovu objektno-orijentiranu bazu podataka od ostalih rješenja su: za operacije na bazi podataka se koristi python a ne neki zasebni programski jezik, potrebne su jako male promjene koda kako bi se objekti napravili perzistentnima, nepostojanje mapper-a za mapiranja baze podataka koji zapravo samo skriva jedan dio baze (ORM nije isto što objektno-orijentirana baza podataka iako se na prvi pogled možda čini tako), nije potrebna velika količina dodatnog koda za integraciju s bazom.[6] 3.1. Svojstva ZODB-a Jedno od glavnih svojstava koje najviše privlači developere ZODB-u je njegov minimalizam. On je zapravo ogoljena baza podataka koji sadrži samo osnovne značajke kao što je perzistentnost i podršku za transakcije, ali to ga ne čini slabijim ili lošijim od ostalih objektno-orijentiranih baza podataka jer, kao i većina modula u python ekosustavu, postoji pregršt ekstenzija za nj. Jezgru samog ZODB-a čine sljedeće značajke: familijarnost - kao što je prethodno rečeno, ne koristi se zasebni programski jezik za operacije na bazi podataka, u bazu se spremaju nativni python objekti te se koristi pickle modul koji je većini python developera poznat. Budući da je cijelio ZODB pisan u pythonu moguće je vidjeti unutrašnje mehanizme i operacije samog ZODB-a te, iako vrlo rijetko, napraviti preinake na njemu. Jednostavnost ZODB-a je isto tako vrlo bitna značajka. Sama baza podataka je hijerarhijska baza podataka što znači da imam korijenski object ili root koji se inicijalizira prilikom stvaranje same baze. Taj se objekt potom koristi na isti način kao i dictionary u pythonu te može sadržavati druge objekte koji i sami mogu biti dictionary tipa, iako postoje neke stvari koje se trebaju uzeti u obzir i koje su kasnije opisane. Transparentnost - da bismo napravili instancu klase perzistentnom potreban nam je modul persistence odnosno njegov dio a to je 7

10 klasa Persistence. Nakon što definiramo klasu koja nasljeďuje od klase Persistence ostali dio spremanja objekata i ažuriranja istih, ukoliko doďe do njihove promjene, obavlja ZODB. Isto tako mogu se spremati objekti koji nisu perzistentni kao što je običan dictionary ili list meďutim tada ZODB ne može detektirati promjene na njima i potrebno ga je obavijestiti kada doďe do promjene. ZODB podržava ACID odnosno svoja ACID-a. Transakcijski sustavi se brinu o stanju baze podataka odnosno sprječavaju da baza podataka doďe u nekonzistentno stanje, a to uspijevaju podrškom četiri svojstva koji se poznatiji pod akronimom ACID. ACID akronim predstavlja: Atomičnost (eng. atomicity) - ili će se sve izmjene u transakciji izvršiti odnosno zapisati na bazu podataka ili ukoliko doďe do pogreške i sl. cijela transakcija će biti otkazana. Upravo to omogućuje održavanja konzistentnog stanja baze podataka u slučaju hardverske greške ili greške pisanja. Konzistentnost (eng. consistency) - nijedna transakcija koja zapisuje podatke na bazu neće biti dozvoljena ukoliko bi ona ostavila bazu podataka u nekonzistentnom stanju, transakcija koja čita odnosno dohvaća podatke će vidjeti bazu podataka u konzistentnom stanju u kojem je bila na početku transakcije bez obzira na druge transakcije koje se istovremeno izvršavaju. Izoliranost (eng. isolation) - prilikom izvršavanje promjena na bazi podataka od strane dva različita programa, nijedan od njih neće moći vidjeti transakcije od drugoga dok ne izvrše vlastite transakcije (eng. commit) Postojanost (eng. durability) - podaci će biti spremljeni nakon što je transakcija izvršena. Softverski ili hardverski kvar neće uzrokovati gubitak podataka nakon što je transakcija izvršena.[7] U slučaju velikih promjena na bazi, odnosno u slučaju izvršavanje jedne transakcije kojim se modificira veliki broj objekata istovremeno dolazi do velikog zauzeća memorije koje usporava rad, a razlog usporavanje leži u načinu funkcioniranja ZODB-a, naime sve promjene koje se izvršavaju u jednoj transakciji se zadržavaju u memoriji dok se transakcija ne izvrši. Kako bi se poboljšale performanse i smanjilo zauzeće memorije, ZODB sadrži svojstvo Save Point koje omogućuje developeru da izvrši jedan dio transakcije prije nego je transakcija gotova kako bi se zapisale promjene na bazi podataka i oslobodio dio memorije koju je transakcija zauzela. Ukoliko transakcija koja je izvršena nije trebala biti izvršena ili se greškom prebrisao dio baze ZODB sadrži jednostavan mehanizam za vraćanje baze u prethodno stanje odnosno za poništavanje (eng. roll back) transakcije koji se zove Undo. Ova značajka postoji i funkcionira zato što ZODB pamti stanje baze podataka prije i poslije svake transakcije. Upravo to omogućava poništavanje bilo koje transakcije tj. promjena koje je 8

11 transakcija izvela na bazi. Treba uzeti u obzir kako je ovo jako jednostavan mehanizam te ukoliko je objekt nakon transakcije koju želimo poništiti ponovno promijenjen od strane druge transakcije, poništavanje neće biti moguće zbog gore navedenih ACID svojstava odnosno zbog konzistentnosti. S obzirom da, kao što je gore navedeno, ZODB pamti svaku promjenu na bazi odnosno pamti svaku transakciju, moguće je vidjeti stanje objekta prije i poslije promjene (transakcije) te ih usporediti što omogućuje implementaciju jednostavnog verzioniranja. ZODB dakle može spremati skoro pa sve vrste objekata koji postoje u python programskom jeziku, meďutim ukoliko želimo spremiti posebne vrste podataka kao što su multimedijski podaci itd. potrebno je koristiti ZODB-ov Blob. Veliki binarni objekti kao što su slike i dokumenti bi se trebali spremati u Blob objekt jer bi njihovo spremanje kao običnih svojstava objekta znatno usporilo bazu podataka te značajno povećalo veličinu baze. ZODB potom ima specijalnu vrstu Storage-a koje se zove Blob Storage pomoću kojeg je moguće lako rukovati velikim datotekama bez degradiranja performansi. [7] 3.2. Vrste pohrane u ZODB-u Vrste različitih pohrana (storing backends) u ZODB: Pickling Binarna stabla (engl. Binarytrees) Buckets Pohrana kao atribut / pohrana kao BTree BLOBs (BinaryLargeOBject) U nastavku je objašnjeno kako se podatci spremaju u ZODB što je bitno za razumijevanje ponašanja i optimizacije Plone baze podataka Pickling ZODB je objektno orijentirana baza podataka. Svi podaci u ZODB se pohranjuju kao pickled Python objekti. Pickle je objektni serializacijski modul Python standardne biblioteke. 9

12 Svaki put kada je objekt pročitan i nije spremljen u meďuspremnik (not cached), objekt se čita iz ZODB baze podataka i unpickled je Svaki put kad je objekt napisan, on je pickled i pomoću sustava za transakcije ga se dodaje na ZODB bazu podataka Pickle format je niz bajtova. Na donjem primjeru možemo vidjeti kako to izgleda: >>> import pickle >>>data = { "key" : "value" } >>>pickled = pickle.dumps(data) >>>printpickled (dp0 S'key' p1 S'value' p2 s. To nije format optimalan za čitanje. Čak i ako koristimo SQL temeljeni RealStorage ZODB backend, objekti su i dalje pickled na bazu podataka, SQL ne podržava varirajući tabličnu shemu po redu i Python objekti nemaju fiksnu shmenu za format Binarna stabla Podatci su obično organizirani u binarna stabla ili Bstabla (engl. BTrees). Točnije, podatci se obično pohranjuju kao objektno orijentirana binarna stabla (engl. OOBtree) koja daju Python objekt kao ključ i Python object value mapping. Ključ je objekt id u parentcontainer-u kao string, a vrijednost je bilo koji pickleable Python objekt ili primitive koju spremamo u bazu podataka.[7] Buckets BTree pophranjuje podatke u buckets (OOBucket). Bucket je najmanja jedinica podataka koje se jednom upisuje u bazu podataka. Buckets se pune sporo: BTree učitava jedino bucket-e koji spremaju vrijednosti ključeva kojima se pristupa. BTree pokušava staviti što je više moguće podataka u jedan bucket. Kada se jedna vrijednost u bucket-u promijeni, cijeli bucket mora biti prepisan na disk. Zadana veličina bucket-a je 30 objekata.[7] 10

13 Pohrana kao atribut / pohrana kao BTree Plone ima dva temeljna načina za pohranu podataka: Attributestorage (pohranjuje vrijednosti direktno u pickled objekte) Annotationstorage (OOBTreebased) plone objekti imaju atribut _annotations_ koji je OOBTree za pohranu objekata bez konflikta prilikom imenovanja. Kada su objekti pohranjeni u annotation storage obliku, čitanje vrijednosti objekta zahtjeva barem jedan dodatni upit u bazi podataka, za učitavanje prvog bucket-a iz OOBTree. Ako će se vrijednost koristiti često, posebice ako se čita kod pregleda sadržaja objekta, pohranjivanje u attribute je efikasnije nego pohranjivanje u annotation. Razlog tome je što BTree _annotation_ je zasebni perzistentni objekt koji mora biti učitan u memoriju i može izbaciti nešto drugo iz ZODB meďuspremnika (engl.zodb cache). Ako je u atributu pohranjena velika vrijednost povećati će se upotreba memorije, jer će se učitati u memoriju svaki put kada je objekt dohvaćen iz ZODB.[7] BinaryLargeOBject BLOBs su veliki binarni objekti poput datoteka ili slika. Podržani su od verzije ZODB 3.8.x. Kada koristimo BLOB sučelje za pohranu i dohvaćanje podataka, oni su spremljeni fizički kao datoteke na datotečnom sustavu. Datotečni sustav, kao što mu ime govori, je osmišljen kako bi upravljao podatcima i ima daleko bolje performanse sa velikim binarnim podatcima nego pohranjivanje podataka u ZODB. BLOBs su streamable što znači da možemo početi posluživati datoteku od početka te datoteke na HTTP, bez potrebe da se učita cijela datoteka u memoriju(što je sporo).[7] 11

14 4. Phone Book aplikacija Primjer korištenja ZODB-a u napravljen za ovaj završni rad je jednostavna aplikacija za upravljanje kontaktima. Korišteni su sljedeći moduli: tkinter - GUI za aplikaciju flask_bcrypt - za enkripciju lozinke ZODB - objektno-orijentirana baza podataka persistent - generička implementacija perzistentnosti ZEO - Zope Enterprise Objects, client-server sistem za dijeljenje spremnika (storage) izmeďu više klijenata transaction - generička implementacija transakcija logging - standardni mehanizam za logiranje Jedan od uvjeta postavljenih za ovu temu je bilo korištenje Client Storage-a odosno mrežnog spremnika i zbog toga je korišten modul ZEO koji unutar sebe sadrži runzeo.py skriptu koja pokreće mrežnog poslužitelja na kojem se nalazi spremnik i koji se potom dijeli izmeďu korisnika 12

15 4.1. Dijagram klasa za bazu Class diagram koji je korišten u ovoj aplikaciji je vrlo jednostavan i sastoji se od klase user,contact te personalcontact. Klasa user sadrži svojstva (eng. property) username ili korisničko ime, password ili lozinka te PersistenList object Contacts u koji se spremaju kontakti nakon što se pozove funkcija add_contacts(). 1. Dijagram klasa koje se spremaju u bazu Sve klase koje se nalaze na dijagramu nasljeďuju klasu Persistent koja je implementacija generičke perzistencije za python. Korisnik može imati više osobnih kontakata ali kontakt može imati samo jednog autora koji je objekt tipa User. Budući da sve klase nasljeďuju baznu klasu Persistent, ZODB može detektirati promjene na njima i tako obavijestiti ostale klijente koje koriste istu bazu odnosno Client Storage. 13

16 Klasa user Klasa user kao što je vidljivo na dijagramu klasa ima svojstva USERNAME, PASSWORD te CONTACTS. 2. Isječak koda koji prikazuje implementaciju klase user Prilikom instanciranja klase odnosno poziva se ugraďena python funkcija init () odnosno u slučaju pythona konstruktor. On prihvaća dva argumenta, username i password, password se pomoću modula flask_bcrypt hashira radi sigurnosti jer spremanje lozinki u bazi u obliku čistog texta je primjer loše prakse. Drugi zanimljivi dio je dodavanje kontakata pomoću funkcije add_contact() koja instancira klasu PersonalContact koja nasljeďuje klasu Contact. Kao parametre prima name, contact_number te nasljeďivanjem i parametar autor gdje se stavlja trenutni user koji instancira klasu Klasa Contact Sadrži svojstva: NAME - ime kontakta koji se dodaje CONTACT-NUMBER - telefonski broj/mobitel kontakta AUTOR - korisnik koji je kreirao ovaj kontakt 14

17 3. Isječak koda koji prikazuje implementaciju klase Contact Klasa PersonalContact NasljeĎuje sva svoja svojstva od klase Contact. 4. Isječak koda koji prikazuje implementaciju klase PersonalContact 4.2. Prijava i rad u aplikaciji Aplikacija je vrlo jednostavna i sastoji se od samo dva prozora, prvi prozor je logiranje korisnika odnosno provjera njegovih podataka u bazi podataka. 5. Prozor za prijavu korisnika Nakon uspješne prijave korisnika, korisniku se otvara prozor tk2 koji predstavlja sve njegove kontakte i omogućuje mu CRUD nad svojim kontaktima. Korisnik vidi isključivo kontakte 15

18 koje je on kreirao i ne druge. Dakle nakon uspješne prijava na sustav se pokreće upit koji dohvaća sve kontakte kojima je svojstvo autor jednako autoru koji se uspješno prijavio na sustav. 6. Prozor za rad sa kontaktima U listbox-u se nalaze svi kontakti koje je napravio trenutno prijavljeni korisnik. Klikom na neki od njih te pritiskom na tipku Load dohvaćaju se dodatni podaci o trenutno odabranom kontaktu i ispisuju se u textbox-ove. Za brisanje kontakta opet se mora odabrati jedan kontakt iz listobox te potom pritisnuti dugme Delete. Za dodavanje novog korisnika potrebno je upisati podatke u polja name i phone te potom pritisnuti na tipku Add. Za ažuriranje korisnika potrebno je odabrati korisnika iz listbox-a te potom obaviti promjene u poljima name i/ili phone te stisnuti dugme Update Upiti prema bazi te rad s listama Većina upita dolje opisana i prikazana su vrlo jednostavna i zahvaljujući jednostavnosti pythona vrlo kratka. Slični upiti u drugim programskim jezicima bi vjerojatno zahtijevali veći broj iteracija i veću količinu koda. Inicijalizacija baze te dodavanje početnih korisnika se izvršava u tri koraka, prvi korak je samo spajanje na ClientStorage, otvaranje konekcije te dohvaćanje root elementa iz baze. Potom se dodaju dva nova ključa 'korisnici' te 'kontakti' koji su tipa persistent.persistentlist(). Nakon dodavanja ključeva dolazi do instanciranje user klase gdje dodajemo par probnih korisnika te probnih kontakata koji se potom dodaju u bazu. 16

19 7. Isječak koda koji prikazuje implementaciju klase database 8. Isječak koda koji prikazuje dodavanje početnih korisnika i njihovih kontakata 9. Isječak koda koji prikazuje pražnjenje tablice sa korisnicima Nakon početnog postavljanja baze podataka, možemo početi raditi sa Persistent listama kod kojih su operacije u načelu jednake kao i operacije kod običnih python listi. Dakle elementi u listi imaju svoje indekse i sl Dohvaćanje korisnika putem aplikacije funkcionira na sljedeći način: 17

20 [x for x in root['kontakti'] if x.autor.name == 'senko'] Nakon što je upit izvršen vraća nam se lista koja ovisno o tome postoji li kontakt kojeg je kreirao autor 'senko' vraća jedan ili više elemenata, ako ne postoje kontakti koje je kreirao korisnik 'senko' vraća se prazna lista. Ukoliko želimo dobiti samo jednog korisnika iz liste tada koristimo standardnu python sintaksu za liste: [x for x in root['kontakti'] if x.autor.name == 'senko'][0] Iako je ovo tehnički loš primjer s obzirom da će dohvatiti prvog korisnika u listi, meďutim možemo još dodatno sačuvati gornju listu u varijabli i onda po njoj na isti način izvršiti upit: [x for x in rezultat if x.name == 'marko'][0] S ovim upitom vraća nam se prvi element u listi koji odgovara argumentima postavljenima u upitu. Dakle glavni predložak za rad s listama izgleda sljedeće: [predlozak for varijabla in lista if uvjet] I uvijek kao rezultat vraća objekt tipa lista, osim ako ne odredimo indeksu koji želimo vratiti kao što je opisano gore.[8] Možemo se još dodatno poigrati s listama i tražiti vraćanje isključivo imena kontakata koji odgovoraju upitu: [x.name for x in root['kontakti'] if x.autor.name == 'senko'] Dakle u ovom slučaju upit vraća listu korisničkih imena koji su povezani s autorom 'senko'. Brisanje podataka iz liste je isto tako jednostavno: del root['kontakti'][index_zapisa] del root['kontakti'][:] del root['kontakti'][:3] Prva operacija briše specifični indeks u listi, druga operacija briše sve elemente u listi, treća operacije briše sve elemente u listi do elementa s indeksom tri.[8] 18

21 5. Zaključak Zope Object DataBase je jedan od boljih primjera jednostavnosti i lakoće rada s objektnimbazama. Pisana u potpunosti u python programskom jeziku, omogućuje lako korištenje svih python operacija nad objektima i time omogućuje lako izvršavanje programske logike te brzo dohvaćanje podataka iz baze. MeĎutim za osobe koje dolaze bez predznanja o opčenitom načinu rada s objektnim bazama može predstavljati poneke poteškoće, usprkos tome možemo reći kako je rad sa ZODB-om te njegova integracija bilo u desktop aplikacije ili web aplikacije vrlo jednostavna. ZODB je vrlo jednostavna i zbog toga moćna objektno-orijentirana baza podataka ali kao i svaka objektno-orijentirana baza podataka i on je namijenjen za posebne aplikativne domene iako se može koristi u svakoj domeni. ZODB je prvenstveno namijenjen aplikacijama u kojima nema velikog broja upisivanja u bazu, ali ima dohvaćanja podataka te pretraga po bazi. Najbolji primjeri korištenja ZODB-a su wiki sustav izgraďen uz pomoć Pyramid pythona, te zodb-browser, koji su sve aplikacije u kojima nema velikog broj upisa. Stoga možemo reći kako je ZODB, iako jako jednostavan i zbog toga privlačan, namijenjen za veće aplikacije, distribuirane aplikacije dok je za jednostavne aplikacije kao što je gore opisana aplikacija jednostavno neiskorišten do svog punog potencijala. Najbolji primjeri prave aplikativne primjene ZODB-a se nalaze u plone CMS-u te Zope Web Frameworku gdje ZODB dolazi do svog punog potencijala. 19

22 6. Literatura [1] Suzanne W D,Susan D U (2011) Fundamentals of Object Databases:Object-Oriented and Object-Relational Design San Rafael: Morgan & Claypool. [2] Ramakrishnan R, Gehrke J (2001) Database Management Systems (3. izd.). Boston: McGraw-Hill. [3] Weitershausen P (2009) Web Component Development with Zope (3. izd.). Boston: Springer. [4] Grinberg M (2013) Flask Web Development (2. izd.). Sebastopol: O'Reilly. [5] Chaudhary B (2015)Tkinter GUI Application Development Blueprints(1. izd.). Birmingham: Packt Publishing. [6] Lott F S (2015) Mastering Object-oriented Python (2. izd.). Birmingham: Packt Publishing. [7] ZODB - Native object database for python - Documentation. (2016). Preuzeto 2. rujna s [8] Schatten Markus, Objektno-orijentirane baze podataka prezentacija (2015) 20

23 7. Prilog - programski kod import transaction from ZEO import ClientStorage from ZODB import DB import tkinter from flask_bcrypt import check_password_hash ADDRESS = ((' ', 8090)) ZODB = {} TRENUTNI = None def create_connection(): global root ZODB['storage'] = ClientStorage.ClientStorage(ADDRESS) ZODB['db'] = DB(ZODB['storage']) ZODB['connection'] = ZODB['db'].open() root = ZODB['connection'].root() def close_connection(): ZODB['connection'].close() ZODB['db'].close() ZODB['storage'].close() def commit(thing): try: root['korisnici'].extend(thing) transaction.commit() except Exception as ex: print ex.message def get_korisnic(): print root['korisnici'] def callback(user,passw): global tr try: a = [x for x in root['korisnici'] if x.username == user][0] if check_password_hash(a.password, passw): tr = a create_gui2() else: return None except IndexError: return None 21

24 ########################################################################### ############################################ #### LOGIN ########################################################################### ############################################ def create_gui(): window = tkinter.tk() window.title("python Games Login") window.geometry("270x210") window.configure(bg="#39d972") title1 = tkinter.label(window, text="--log in to play the Python Games--\n", bg="#39d972") usertitle = tkinter.label(window, text="---username---", bg="#39d972") passtitle = tkinter.label(window, text="---password---", bg="#39d972") message = tkinter.label(window, bg="#39d972") user = tkinter.entry(window) passw = tkinter.entry(window, show='*') go = tkinter.button(window, text="log in!",command=lambda: callback(user.get(),passw.get()), bg="#93ff00") title1.pack() usertitle.pack() user.pack() passtitle.pack() passw.pack() go.pack() message.pack() window.mainloop() ########################################################################### ############################################ #### LOGIN ########################################################################### ############################################ ########################################################################### ############################################ #### PBOOK ########################################################################### ############################################ def whichselected () : print "At %s of %d" % (select.curselection(), len(phonelist)) return int(select.curselection()[0]) 22

25 def addentry () : s = tr.add_contact(name.get(),phone.get()) root['kontakti'].extend([s]) transaction.commit() setselect() def updateentry() : rez = [x for x in root['kontakti'] if x.name == select.get(select.curselection()[0])][0] ind = root['kontakti'].index(rez) rez.name = name.get() rez.contact_number = phone.get() root['kontakti'][ind] = rez transaction.commit() setselect() def deleteentry() : rm = [x for x in root['kontakti'] if x.name == select.get(select.curselection()) ][0] print rm.name root['kontakti'].remove(rm) transaction.commit() setselect() def loadentry () : name.delete(0, tkinter.end) phone.delete(0,tkinter.end) rez = [x for x in root['kontakti'] if x.name == select.get(select.curselection()[0])][0] name.insert(tkinter.end,rez.name) phone.insert(tkinter.end, rez.contact_number) def makewindow () : global name,namevar,phonevar, select, phone win = tkinter.tk() namevar = tkinter.stringvar() frame1 = tkinter.frame(win) frame1.pack() phonevar = tkinter.stringvar() tkinter.label(frame1, text="name").grid(row=0, column=0, sticky=tkinter.w) name = tkinter.entry(frame1, textvariable=namevar) name.grid(row=0, column=1, sticky=tkinter.w) tkinter.label(frame1, text="phone").grid(row=1, column=0, sticky=tkinter.w) phone= tkinter.entry(frame1, textvariable=phonevar) phone.grid(row=1, column=1, sticky=tkinter.w) frame2 = tkinter.frame(win) frame2.pack() # Row of buttons 23

26 b1 = tkinter.button(frame2, text=" Add ", command=addentry) b2 = tkinter.button(frame2, text="update", command=updateentry) b3 = tkinter.button(frame2, text="delete", command=deleteentry) b4 = tkinter.button(frame2, text=" Load ", command=loadentry) b1.pack(side=tkinter.left); b2.pack(side=tkinter.left) b3.pack(side=tkinter.left); b4.pack(side=tkinter.left) frame3 = tkinter.frame(win) # select of names frame3.pack() scroll = tkinter.scrollbar(frame3, orient=tkinter.vertical) select = tkinter.listbox(frame3, yscrollcommand=scroll.set, height=6) scroll.config (command=select.yview) scroll.pack(side=tkinter.right, fill=tkinter.y) select.pack(side=tkinter.left, fill=tkinter.both, expand=1) return win def setselect () : select.delete(0,tkinter.end) rezultat = [x for x in root['kontakti'] if x.autor.username == tr.username] print rezultat for x in rezultat: select.insert(tkinter.end, x.name) def create_gui2(): win = makewindow() setselect () win.mainloop() if name == ' main ': create_connection() create_gui() from persistent import Persistent from flask_bcrypt import generate_password_hash from persistent.list import PersistentList class user(persistent): USERNAME = None PASSWORD = None CONTACTS = [] def init (self,username,password): self.username = username self.password = generate_password_hash(password=password) self.contacts = PersistentList() 24

27 def add_contact(self,name,contact_number): contact = PersonalContact(name=name,contact_number=contact_number,autor=self) self.contacts.append(contact) return contact class Contact(Persistent): NAME = None CONTACT_NUMBER = None AUTOR = None def init (self,name, contact_number,autor): self.name = name self.contact_number = contact_number self.autor = autor class PersonalContact(Contact): def init (self,name,contact_number,autor): Contact. init (self,name,contact_number,autor) class Singleton: """ A non-thread-safe helper class to ease implementing singletons. This should be used as a decorator -- not a metaclass -- to the class that should be a singleton. The decorated class can define one ` init ` function that takes only the `self` argument. Other than that, there are no restrictions that apply to the decorated class. To get the singleton instance, use the `Instance` method. Trying to use ` call ` will result in a `TypeError` being raised. Limitations: The decorated class cannot be inherited from. """ def init (self, decorated): self._decorated = decorated def Instance(self): """ Returns the singleton instance. Upon its first call, it creates a new instance of the decorated class and calls its ` init ` method. On all subsequent calls, the already created instance is returned. """ try: return self._instance 25

28 except AttributeError: self._instance = self._decorated() return self._instance def call (self): raise TypeError('Singletons must be accessed through `Instance()`.') def instancecheck (self, inst): return isinstance(inst, self._decorated) 26