DBDesigner: Modelagem de dados

A utilizaç�o de ferramentas CASE (Computer-Aided Software Engineering) para modelagem de dados � muito importante para a qualidade do modelo, bem como para garantir uma documentaç�o atualizada e, consequentemente, maior facilidade de manutenç�o de sistemas em produç�o, apoiando etapas importantes na an�lise e projeto de software.

Existem no mercado v�rias ferramentas CASE para este prop�sito, sendo na sua maioria produtos comerciais. Este artigo apresenta a ferramenta DBDesigner, uma ferramenta gratuita e de c�digo aberto para modelagem de dados.

Caracter�sticas da DBDesigner

A DBDesigner � uma ferramenta CASE para a modelagem de dados que trabalha com o modelo l�gico, desenvolvida pela fabFORCE sob a licença GNU GPL (General Public License). � um software multiplataforma (Windows 2k/XP e Linux KDE/GNOME) implementado em Delphi/Kylix. Al�m de permitir a modelagem, criaç�o e manutenç�o de bancos de dados, esta ferramenta possibilita tamb�m a engenharia reversa, gerando o modelo de dados a partir de um banco existente, e ainda possibilita o sincronismo entre o modelo e o banco.

A DBDesigner foi constru�da originalmente para oferecer suporte ao MySQL, por�m oferece tamb�m suporte � engenharia reversa e sincronizaç�o a outros SGBDs como Oracle, SQL Server, SQLite e outros que permitam acesso via ODBC (Open Database Connectivity).

Conhecendo a DBDesigner

A janela principal da DBDesigner se divide em cinco �reas, como pode ser visto na Figura 1.

Figura 1. Janela Principal

Na �rea de Trabalho s�o inseridas as tabelas e seus respectivos relacionamentos. A Tools Palette cont�m os componentes mais utilizados na criaç�o e manutenç�o das tabelas. O Navigator & Info permite o controle da visualizaç�o da �rea de trabalho possibilitando navegar no diagrama. Os DataTypes mostram os tipos poss�veis de dados e o DB Model apresenta as tabelas com seus campos e os relacionamentos com outras tabelas.

Construindo um modelo

Para demonstrar as funcionalidades da DBDesigner, � apresentada a construç�o de um fragmento do modelo de dados de um sistema acad�mico, representando suas tabelas com atributos e relacionamentos, n�o tendo o objetivo de ser um exemplo completo.

O fragmento do modelo mostrado na Figura 2 � composto pelas tabelas Aluno, Disciplina, Curso, Professor, Turma, Aluno_Turma e Pessoa, com seus relacionamentos. O tipo dos atributos e os �ndices foram omitidos para que o modelo fique mais claro. � importante citar que a tabela Turma � uma entidade fraca da tabela Disciplina, ou seja, a exist�ncia da primeira tabela � dependente da segunda. Pode-se notar que o atributo cod_disciplina (chave prim�ria da tabela Disciplina) � inserido na tabela Turma n�o apenas como chave estrangeira, mas tamb�m como chave prim�ria. Observa-se ainda um relacionamento de generalizaç�o entre as tabelas Pessoa, Professor e Aluno, sendo que a tabela Pessoa representa os atributos comuns das tabelas Professor e Aluno.

Figura 2. Fragmento de modelo de dados de um sistema acad�mico

Neste artigo ser� utilizada a notaç�o EER (Extended Entity-Relationship), uma extens�o do modelo entidade relacionamento originalmente proposto por Peter Chen, padr�o da DBDesigner. Nesta notaç�o, o relacionamento � representado por um losango. A Figura 3 representa o relacionamento 1:N entre as tabelas Curso e Disciplina, simbolizando que um curso cont�m v�rias disciplinas (lado fechado do losango) e uma disciplina � de um �nico curso (lado aberto do losango). O losango totalmente aberto representa um relacionamento 1:1.

Figura 3. Cardinalidade dos relacionamentos

Entretanto, existem outras notaç�es dispon�veis e, para alternar entre elas, deve-se utilizar o menu Display / Notation e escolher a notaç�o desejada. A Figura 4 apresenta o mesmo relacionamento 1:N utilizando as demais notaç�es disponibilizadas pela ferramenta.

Figura 4. Tipos de notaç�es da DBDesigner

Na representaç�o das tabelas (ver Figura 5), � frente de cada atributo, existe uma imagem que exp�e o que este representa. Atributos que s�o chaves prim�rias t�m o s�mbolo � sua esquerda e ficam separados logo abaixo do nome da tabela. Os atributos que s�o chaves estrangeiras v�m seguidos do s�mbolo (FK), uma Foreign Key, precedidos do s�mbolo quando n�o fazem parte da chave prim�ria. J� o s�mbolo precede aqueles atributos comuns, que n�o representam nenhum tipo de chave.

Figura 5. Representaç�o de uma tabela com seus atributos e chaves

Atrav�s do menu Display � poss�vel personalizar a visualizaç�o do modelo, de maneira a atender as necessidades do usu�rio. Por exemplo, � poss�vel escolher entre exibir todos os atributos das tabelas (Display / Table Columns / Attribute Level), apenas as chaves prim�rias (Display / Table Columns / Primary Key Level) ou nenhum atributo (Display / Table Columns / Entity Level). Exibir ou esconder o tipo dos campos (Display / Table Columns / Physical Schema Level), as chaves estrangeiras (Display / Table Columns / Show Foreign Keys), os �ndices (Display � Table Indices � List Table Indices) e tamb�m os nomes dos relacionamentos (Display � Display Relation Names).

No menu Options definem-se algumas propriedades em relaç�o ao modelo. Por exemplo, a configuraç�o padr�o �que os atributos que representam chaves estrangeiras s�o exibidos com o nome da tabela de origem a frente do nome do atributo propriamente dito (Options / Model Options / Editing Options / Add Source Table Name To Foreign Key Column�s Name). No fragmento de modelo aqui mostrado foi desabilitada esta opç�o. Para que tenha efeito, esta opç�o deve ser desabilitada antes da criaç�o do modelo, sendo in�til a alteraç�o desta opç�o ap�s o in�cio de sua construç�o. Neste menu se encontram tamb�m as opç�es de alterar o idioma do aplicativo (n�o inclu�do portugu�s), a fonte usada, dentre outras opç�es que podem ser alteradas seguindo o perfil do usu�rio.

Inserindo as tabelas

A primeira etapa para construir o estudo de caso deste artigo � inserir as tabelas e seus atributos. O primeiro passo � criar a tabela Curso. Deve-se inserir na �rea de trabalho uma tabela (�cone New Table localizado na Tools Palette). Para definir as propriedades como nome da tabela e seus atributos, dentre outras caracter�sticas de uma tabela, deve-se clicar duas vezes sobre o objeto criado. Feito isto, uma janela para a alteraç�o de propriedades da tabela � aberta, de acordo com a Figura 6.

Figura 6. Propriedades da tabela Curso

A primeira propriedade a ser modificada � o nome da tabela atrav�s da opç�o Table Name, que deve ser alterada para Curso. A seguir, s�o definidos os campos e os tipos de dados associados a esta tabela atrav�s da parte principal da janela, seguindo as seguintes definiç�es:

Column Name: nome do campo. O primeiro campo por padr�o � definido como chave prim�ria;
DataType: o tipo do campo. Pode-se escolher entre os tipos de campos pr�-definidos;
NN: campo obrigat�rio, ou seja, marcando este campo, pro�be-se de existir um registro na tabela sem o seu preenchimento. N�o � permitido desmarc�-lo caso o campo seja parte da chave prim�ria;
AI: define o campo como sendo Auto-Incremento;
Flags: s�o propriedades definidas para o campo, em funç�o do tipo de dados selecionado, como UNSIGNED, ZEROFILL e BINARY;
Default Value: determina um valor padr�o para o campo. Caso n�o seja digitado nenhum valor ao inserir um registro, o valor a ser assumido por este campo � o valor definido nesta propriedade;
Comments: utilizado para coment�rios. Muito �til para lembrar a finalidade do campo.

Um �ndice chamado PRIMARY � criado automaticamente para a chave da tabela, sendo poss�vel definir mais �ndices de acordo com a necessidade. Para isto, � utilizada a parte inferior da janela apresentada na Figura 6. Para adicionar outros �ndices deve-se clicar sobre o bot�o com o s�mbolo , escolher o nome do �ndice e confirmar. � necess�rio definir qual campo vai ser indexado pelo �ndice criado, sendo poss�vel criar um �ndice utilizando mais de um campo. Neste estudo de caso, a tabela Curso � indexada pelo campo desc_curso para que se possa ordenar e fazer buscas mais rapidamente atrav�s deste campo. Para isso, deve-se clicar sobre este campo e arrast�-lo at� o canto inferior direito, denominado Columns.

Depois de ter alterado todas as propriedades necess�rias da tabela, deve-se confirmar as modificaç�es clicando no bot�o no canto direito inferior . Com isso finaliza-se a criaç�o da tabela.

No exemplo anterior � mostrada a criaç�o da tabela Curso. Da mesma maneira, abaixo s�o apresentadas as estruturas das tabelas Pessoa, Aluno, Disciplina, Professor e Turma, respectivamente descritas nas Tabelas 1 a 5, sem os atributos relativos aos relacionamentos, que ser�o criados posteriormente.

Pessoa

Tabela 1. Estrutura da tabela Pessoa

Tabela 2. Estrutura da tabela Aluno

Tabela 3. Estrutura da tabela Disciplina

Tabela 4. Estrutura da tabela Professor

Tabela 5. Estrutura da tabela Turma

Um fato importante em relaç�o � tabela Turma � que a chave � composta por mais de um atributo. Para definir a chave desta maneira clica-se sobre o �cone , que est� � esquerda do nome do campo, nas propriedades da tabela. Ap�s clicar sobre este �cone ele se torna um desenho de uma chave , tornando-o parte da chave prim�ria.

Definindo os relacionamentos

Depois das tabelas criadas, devem ser definidos os relacionamentos entre elas. O primeiro relacionamento � entre a tabela Professor e Curso e possui cardinalidade 1:1, ou seja, um professor pode ser coordenador de um curso assim como um curso � coordenado por um professor. Para criar este relacionamento, deve-se clicar sobre o bot�o (New 1:1 Non-Identifying Relation), em seguida sobre a tabela Professor e finalmente sobre a tabela Curso. Uma linha � traçada ligando as duas tabelas envolvidas. Para renomear este relacionamento � necess�rio clicar duas vezes sobre a linha que o representa e alterar a propriedade Relation Name para Coordenador. Nota-se que uma chave estrangeira � criada na tabela Curso, fazendo a ligaç�o entre as tabelas.

O pr�ximo relacionamento a ser criado � entre as tabelas Curso e Disciplina. � um relacionamento de cardinalidade 1:N que define que um curso pode ser composto por v�rias disciplinas, assim como uma disciplina comp�e um �nico curso. O procedimento para criar este relacionamento � clicar sobre o bot�o (New 1:n Non-Identifying Relation) da Tools Palette e, em seguida, clicar sobre a tabela Curso e finalmente sobre a tabela Disciplina. Observa-se que neste caso a ordem em que se clica nas tabelas � importante para definir qual tabela possui a cardinalidade 1 e qual tabela ter� a cardinalidade N. Al�m disso, vale mencionar que a tabela de lado N � que recebe a chave estrangeira.

Outro relacionamento que deve ser criado possui cardinalidade N:N e mostra a ligaç�o entre as tabelas Turma e Aluno. Este relacionamento define que uma turma pode ser freq�entada por v�rios alunos, assim como um aluno freq�enta v�rias turmas. A definiç�o deste relacionamento � feita a partir do clique no bot�o (New n:m Relation), seguido de um clique sobre a tabela Turma e finalmente sobre a tabela Aluno. Pode-se notar que a tabela que faz o relacionamento N:N � criada automaticamente. Muitas vezes � conveniente renomear esta tabela para que tenha um nome significativo. Para isso, deve-se clicar duas vezes sobre ela e alterar a propriedade Table Name para Aluno_Turma.

Como mencionado anteriormente, a tabela Turma � uma entidade fraca da tabela disciplina e, para criar este tipo de relacionamento usa-se o bot�o (New 1:N Relation), seguido de um clique sobre a tabela Disciplina e finalmente sobre a tabela Turma. Ao se usar este tipo de relacionamento pode-se notar que al�m do campo cod_disciplina ir para a tabela Turma como chave estrangeira, ele tamb�m aparece como chave prim�ria.

Por fim, o �ltimo tipo de relacionamento utilizado � a generalizaç�o. Este tipo de relacionamento possibilita a criaç�o de tabelas gen�ricas para que posteriormente possam ser usados seus atributos em conjunto com outras tabelas. Para definir um relacionamento deste tipo entre as tabelas Pessoa (que � utilizada no exemplo como uma tabela gen�rica) e Aluno, deve-se clicar sobre o bot�o (New Generalization), seguindo de um clique sobre a tabela Pessoa e finalmente sobre a tabela Aluno.

Para finalizar a construç�o do modelo devem-se construir os demais relacionamentos entre as tabelas Turma e Professor e a generalizaç�o entre Pessoa e Professor.

Criando o banco de dados

Pouco adiantaria uma ferramenta de modelagem que fizesse apenas o desenho de um modelo e n�o permitisse a criaç�o automatizada do banco de dados propriamente dito. A DBDesigner permite que esta tarefa seja executada de duas maneiras diferentes. Uma das maneiras � gerar os comandos SQL de criaç�o do banco de dados e depois mandar executar atrav�s de uma interface do SGBD. Para isto deve-se clicar sobre o menu File / Export / SQL Create Script. Ao clicar nesta opç�o pode-se observar uma janela com algumas opç�es para a geraç�o do script SQL, permitindo gerar os scripts apenas das tabelas selecionadas, criar ou n�o as chaves prim�rias, os �ndices e outras opç�es (ver Figura 7).

Figura 7. Geraç�o de Script SQL

Ainda nesta figura, para que os relacionamentos sejam gerados, deve-se marcar a opç�o Define Foreign Key References when enabled in Relations� Editors. A opç�o Create Indices cria um �ndice no banco para cada chave estrangeira definida no modelo.

Depois de escolhidas as opç�es desejadas, pode-se salvar o script SQL em um arquivo texto, escolhendo a opç�o Save Script to file, ou apenas enviar este c�digo para a �rea de transfer�ncia, utilizando a opç�o Copy Script to ClipBoard. A Listagem 1 apresenta um trecho do script SQL gerado pela ferramenta para a criaç�o das tabelas Curso e Disciplina.


 CREATE TABLE Curso (
 cod_curso INTEGER NOT NULL,
 desc_curso VARCHAR(30) NULL,
 carga_horaria INTEGER NULL,
 PRIMARY KEY(cod_curso)
 );
 CREATE TABLE Disciplina (
 cod_disciplina INTEGER NOT NULL,
 cod_curso INTEGER NOT NULL,
 desc_disciplina VARCHAR(30) NULL,
 num_aulas INTEGER NULL,
 PRIMARY KEY(cod_disciplina),
 INDEX Disciplina_FKIndex1(cod_curso),
 FOREIGN KEY(cod_curso)
 REFERENCES Curso(cod_curso)
 ON DELETE NO ACTION
 ON UPDATE NO ACTION
 );

Listagem 1. Script SQL gerado para a criaç�o das tabelas Curso e Disciplina

A outra maneira de se criar o banco de dados � atrav�s de uma conex�o direta com o SGBD, atrav�s do menu Database / Database Synchronisation. Este menu, al�m de criar o banco de dados, tamb�m � usado para manter o sincronismo entre o modelo e o banco. Ao clicar neste menu � apresentada a janela Select Database Connection para que se possa escolher um banco de dados existente ou criar uma nova conex�o de banco de dados (ver Figura 8).

Figura 8. Janela Select Database Connection

Para criar uma nova conex�o deve-se clicar sobre o bot�o New Database Connection. Uma outra janela, Database Connection Editor (ver Figura 9) � aberta para que se possa escolher as opç�es de configuraç�o da conex�o que est� sendo criada. Neste exemplo � utilizado o MySQL para a configuraç�o da conex�o com o banco.

Figura 9. Database Connection Editor

Ap�s ter feito esta configuraç�o, deve-se clicar no bot�o OK para confirmar. E, na janela Select Database Connection, clica-se sobre o bot�o Connect para fazer a conex�o com o banco. Surgir� uma nova janela (ver Figura 10) para que possam ser feitas algumas configuraç�es em relaç�o ao sincronismo, como n�o apagar as tabelas j� existentes no banco de dados mesmo que tenham sido retiradas do modelo, dentre outras opç�es. Depois de ter personalizado estas configuraç�es, deve-se clicar sobre o bot�o Execute. Neste ponto, a DBDesigner se encarrega de fazer toda a criaç�o das tabelas do banco de dados ou o sincronismo entre o banco existente e o modelo. Um �log� � mostrado na janela com as informaç�es das execuç�es feitas.

Figura 10. Database Synchronisation

Executando consultas em SQL

Depois de ter criado o banco de dados, a DBDesigner permite que sejam executados comandos SQL, atrav�s do menu Display / Query Mode (ou bot�o na Tools Palette). Ao selecionar esta funcionalidade, nota-se que na parte inferior da janela surgem algumas opç�es como pode ser observado na Figura 11.

Figura 11. Query Mode

A parte inferior esquerda desta janela � o local onde se digita o c�digo SQL e, ap�s isso, clica-se no bot�o (Execute SQL Query). Caso exista algum resultado a ser exibido, � apresentado no lado direito desta janela.

A DBDesigner permite tamb�m a criaç�o autom�tica de parte do c�digo SQL. Para isto, deve-se clicar sobre alguma tabela e arrastar o cursor do mouse para que apareçam algumas opç�es a serem selecionadas, como Select, Update,Insert e Delete. Com o bot�o do mouse ainda pressionado, posiciona-se o cursor na opç�o desejada e, ao soltar o bot�o, o c�digo SQL � automaticamente gerado. Para retornar ao modo de projeto, seleciona-se o menu Display / Design Mode (ou o bot�o na Tools Palette).

Engenharia reversa

O caminho normal na construç�o do banco de dados � fazer o modelo e posteriormente partir para a construç�o do banco propriamente dito. Por�m, este caminho pode se inverter quando j� se tem um banco de dados criado e deseja-se obter o modelo deste banco. Isto � muito �til quando n�o se tem documentaç�o atualizada do banco.

Como dito anteriormente no artigo, uma das caracter�sticas da DBDesigner � a possibilidade de se fazer engenharia reversa. A t�tulo de exemplo, ser� mostrado como fazer uma engenharia reversa utilizando o pr�prio banco gerado anteriormente. Para isso, deve-se selecionar o menu Database / Reverse Engineering na janela Select Database Connection, selecionando o banco de dados ao qual se quer conectar, e ent�o clica-se no bot�o Connect. Uma janela � exibida para que possam ser feitas algumas configuraç�es (ver Figura 12).

Figura 12. Engenharia Reversa

Em Tables, devem-se selecionar todas as tabelas que ir�o compor o modelo. Em General Options s�o definidas as propriedades para visualizaç�o do modelo gerado. Marcase a opç�o Build Relations para que os relacionamentos sejam gerados, deixando selecionada a opç�o Build Relations based on Primary Keys, para a geraç�o dos relacionamentos baseados nas chaves prim�rias.

Ap�s ter definido as configuraç�es necess�rias, deve-se clicar no bot�o Execute. O modelo � criado automaticamente e apresentado na �rea de trabalho.

Outras funcionalidades

Uma caracter�stica da DBDesigner � salvar os seus arquivos em formato XML (Extensible Markup Language), ao inv�s de utilizar um formato propriet�rio. Isso facilita a importaç�o e exportaç�o de modelos de outras ferramentas para a DBDesigner ou desta para outras eventuais ferramentas. Como exemplo, pode-se importar modelos em XML gerados pela ferramenta CASE ERwin. A Listagem 2 apresenta um fragmento do XML gerado pela DBDesigner.


XPos=�105� YPos=�128� TableType=�0� TablePrefix=�0� nmTable=�0�
Temporary=�0� UseStandardInserts=�0� StandardInserts=�\n�
TableOptions=�DelayKeyTblUpdates=0\nPackKeys=0\nRowChecksum=0
nRowFormat=0\nUseRaid=0\nRaidType=0\n� Comments=�� Collapsed=�1�
IsLinkedObject=�0� IDLinkedModel=�-1� Obj_id_Linked=�-1�
OrderPos=�3� >
 
idDatatype=�5� DatatypeParams=�� Width=�-1� Prec=�-1�
PrimaryKey=�1� NotNull=�1� AutoInc=�1� IsForeignKey=�0�
DefaultValue=�� Comments=�Campo chave com o c\243digo do curso�>

Listagem 2. Fragmento de XML gerado pela DBDesigner

Uma outra funcionalidade �til desta ferramenta � a geraç�o de documentaç�o em formato HTML, atrav�s da opç�o Plugins / HTMLReport (ver Figura 13).

Figura 13. Geraç�o da documentaç�o em HTML

Conclus�es

A DBDesigner � uma ferramenta para a construç�o de modelos de dados, f�cil de usar, com um aprendizado relativamente r�pido, e que proporciona uma boa produtividade na sua utilizaç�o. Tudo isto com a vantagem de ser uma ferramenta gratuita e com o c�digo fonte aberto.

A possibilidade de sincronismo entre o modelo e o banco � de grande import�ncia para o sucesso desta ferramenta. Isso faz com que manutenç�es futuras no banco sejam feitas de maneira r�pida e eficiente. E o fato de salvar e recuperar arquivos no padr�o XML � importante para a possibilidade de comunicaç�o entre diferentes ferramentas.

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