Definition der Datenabstraktion
Unter Datenabstraktion (engl. Data Abstraction) versteht man die Auswahl allgemeiner Merkmale von Objekten, ihren Eigenschaften und Methoden, wobei Implementierungsdetails vernachlässigt werden. Dieser Prozess ermöglicht es, einfachere Modelle komplexer Systeme zu erstellen, die nur die Elemente enthalten, die zur Lösung eines Problems erforderlich sind.
Datenabstraktion ist ein Prinzip der Datenmodellierung, das die Trennung zwischen der externen Schnittstelle und der internen Implementierung betont. Die Abstraktion ist ein Beispiel dafür, wie man das Verständnis eines komplexen Systems vereinfachen kann, indem man seine Hauptmerkmale isoliert und Schnittstellen definiert, um mit diesen Merkmalen zu arbeiten.
Datenabstraktion in der Datenverwaltung
Der erste Schritt, um eine Datenbank zu entwickeln, ist die Daten zu abstrahieren. Ein vollständiges Datenbanksystem ist viel zu komplex, um nicht mit der Entwicklung eines einfachen Schemas zu beginnen. Die Datenabstraktion ermöglicht es dem Entwickler, mit den wesentlichen Elementen, d. h. den Datenabstraktionen, zu beginnen und die Datendetails nach und nach hinzuzufügen, während das vollständige System aufgebaut wird.
Eine Beschreibung einer Datenstruktur auf einer beliebigen Ebene wird als Schema bezeichnet. Es gibt drei verschiedene Arten von Datenbankschemata, die entsprechend den Abstraktionsebenen der Architektur definiert werden:
- Konzeptionelle Ebene
Hier wird die Gesamtheit aller Daten, ihre Strukturierung und ihre Beziehungen untereinander unabhängig von allen Anwendungsprogrammen beschrieben. Die Formulierung erfolgt durch den Enterprise Administrator mittels einer DDL (Data Definition Language). Das Ergebnis ist das konzeptuelle Schema, auch Datenbankschema genannt.
- Externe Ebene
Hier wird für jede Benutzergruppe eine spezifische anwendungsbezogene Sicht auf die Daten spezifiziert. Die Beschreibung erfolgt durch den Anwendungsadministrator mittels einer DDL, die Manipulation durch den Benutzer mittels einer DML (data manipulation language). Das Ergebnis ist das externe Schema.
- Interne Ebene
Hier wird festgelegt, wie die logisch beschriebenen Daten gespeichert werden. Recordstruktur, Darstellung der Datenbestandteile, Dateiorganisation, Zugriffspfade werden geregelt. Für ein effizientes Design werden statistische Informationen über die Zugriffshäufigkeit benötigt. Die Formulierung erfolgt durch den Datenbankadministrator. Das Ergebnis ist das interne Schema.
Vorteile der Datenabstraktion
Die Verwendung von Datenabstraktion hat eine Reihe von Vorteilen, die es ermöglichen, effizientere und leichter zu wartende Anwendungen zu erstellen. Lassen Sie uns einige davon betrachten:
- Vereinfachung komplexer Systeme.
Abstraktion zerlegt komplexe Systeme in einfachere Komponenten, wodurch sie leichter verständlich und verwaltbar werden. Jede Komponente kann zum leichteren Testen, Debuggen und Warten als separate Klasse oder Objekt implementiert werden.
- Verbesserte Wiederverwendbarkeit des Codes.
Abstraktion ermöglicht die Erstellung von Klassen und Objekten, die in verschiedenen Teilen der Anwendung oder sogar in verschiedenen Anwendungen wiederverwendet werden können. Außerdem ermöglicht Abstraktion flexiblere und erweiterbare Komponenten, die leicht modifiziert und neuen Anforderungen angepasst werden können.
- Höhere Sicherheit und Zuverlässigkeit.
Durch Abstraktion kann die Komplexität von Low-Level-Details vor dem Benutzer verborgen werden, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Anwendung erhöht. Die Abstraktion von E/A ermöglicht beispielsweise die Erstellung sicherer und zuverlässiger Anwendungen, die Daten ohne das Risiko von Fehlern oder Informationslecks verarbeiten können.
- Erhöhte Produktivität.
Abstraktion ermöglicht effizientere Anwendungen, die große Datenmengen verarbeiten und komplexe Operationen schneller ausführen. Beispielsweise können Sie optimierte Datenstrukturen erstellen, die schneller verarbeitet werden können und weniger Speicherplatz benötigen.
Datenabstraktion ist ein sehr mächtiges Werkzeug, aber es ist wichtig zu verstehen, dass es keine Universallösung für alle Aufgaben ist. Beim Einsatz von Abstraktion müssen Schnittstellen und Abstraktionsebenen sorgfältig geplant und gestaltet werden, um Probleme durch Überlastung, falsche oder redundante Abstraktion, Codekomplexität oder unzureichende Abstraktion auszuschließen.
