A utilização de ferramentas CASE (Computer-Aided Software Engineering) para modelagem de dados é muito importante para a qualidade do modelo, bem como para garantir uma documentação atualizada e, consequentemente, maior facilidade de manutenção de sistemas em produção, apoiando etapas importantes na análise e projeto de software.
Existem no mercado várias ferramentas CASE para este propósito, sendo na sua maioria produtos comerciais. Este artigo apresenta a ferramenta DBDesigner, uma ferramenta gratuita e de código aberto para modelagem de dados.
Características da DBDesigner
A DBDesigner é uma ferramenta CASE para a modelagem de dados que trabalha com o modelo lógico, desenvolvida pela fabFORCE sob a licença GNU GPL (General Public License). É um software multiplataforma (Windows 2k/XP e Linux KDE/GNOME) implementado em Delphi/Kylix. Além de permitir a modelagem, criação e manutenção de bancos de dados, esta ferramenta possibilita também 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 construída originalmente para oferecer suporte ao MySQL, porém oferece também suporte à engenharia reversa e sincronização 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 áreas, como pode ser visto na Figura 1.
Na Área de Trabalho são inseridas as tabelas e seus respectivos relacionamentos. A Tools Palette contém os componentes mais utilizados na criação e manutenção das tabelas. O Navigator & Info permite o controle da visualização da área de trabalho possibilitando navegar no diagrama. Os DataTypes mostram os tipos possíveis 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, é apresentada a construção de um fragmento do modelo de dados de um sistema acadêmico, representando suas tabelas com atributos e relacionamentos, não tendo o objetivo de ser um exemplo completo.
O fragmento do modelo mostrado na Figura 2 é composto pelas tabelas Aluno, Disciplina, Curso, Professor, Turma, Aluno_Turma e Pessoa, com seus relacionamentos. O tipo dos atributos e os índices foram omitidos para que o modelo fique mais claro. É importante citar que a tabela Turma é uma entidade fraca da tabela Disciplina, ou seja, a existência da primeira tabela é dependente da segunda. Pode-se notar que o atributo cod_disciplina (chave primária da tabela Disciplina) é inserido na tabela Turma não apenas como chave estrangeira, mas também como chave primária. Observa-se ainda um relacionamento de generalização entre as tabelas Pessoa, Professor e Aluno, sendo que a tabela Pessoa representa os atributos comuns das tabelas Professor e Aluno.
Neste artigo será utilizada a notação EER (Extended Entity-Relationship), uma extensão do modelo entidade relacionamento originalmente proposto por Peter Chen, padrão da DBDesigner. Nesta notação, o relacionamento é representado por um losango. A Figura 3 representa o relacionamento 1:N entre as tabelas Curso e Disciplina, simbolizando que um curso contém várias disciplinas (lado fechado do losango) e uma disciplina é de um único curso (lado aberto do losango). O losango totalmente aberto representa um relacionamento 1:1.
Entretanto, existem outras notações disponíveis e, para alternar entre elas, deve-se utilizar o menu Display / Notation e escolher a notação desejada. A Figura 4 apresenta o mesmo relacionamento 1:N utilizando as demais notações disponibilizadas pela ferramenta.
Na representação das tabelas (ver Figura 5), à frente de cada atributo, existe uma imagem que expõe o que este representa. Atributos que são chaves primárias têm o símbolo à sua esquerda e ficam separados logo abaixo do nome da tabela. Os atributos que são chaves estrangeiras vêm seguidos do símbolo (FK), uma Foreign Key, precedidos do símbolo quando não fazem parte da chave primária. Já o símbolo precede aqueles atributos comuns, que não representam nenhum tipo de chave.
Através do menu Display é possível personalizar a visualização do modelo, de maneira a atender as necessidades do usuário. Por exemplo, é possível escolher entre exibir todos os atributos das tabelas (Display / Table Columns / Attribute Level), apenas as chaves primárias (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 índices (Display – Table Indices – List Table Indices) e também os nomes dos relacionamentos (Display – Display Relation Names).
No menu Options definem-se algumas propriedades em relação ao modelo. Por exemplo, a configuração padrão éque os atributos que representam chaves estrangeiras são 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 opção. Para que tenha efeito, esta opção deve ser desabilitada antes da criação do modelo, sendo inútil a alteração desta opção após o início de sua construção. Neste menu se encontram também as opções de alterar o idioma do aplicativo (não incluído português), a fonte usada, dentre outras opções que podem ser alteradas seguindo o perfil do usuário.
Inserindo as tabelas
A primeira etapa para construir o estudo de caso deste artigo é inserir as tabelas e seus atributos. O primeiro passo é criar a tabela Curso. Deve-se inserir na área de trabalho uma tabela (ícone New Table localizado na Tools Palette). Para definir as propriedades como nome da tabela e seus atributos, dentre outras características de uma tabela, deve-se clicar duas vezes sobre o objeto criado. Feito isto, uma janela para a alteração de propriedades da tabela é aberta, de acordo com a Figura 6.
A primeira propriedade a ser modificada é o nome da tabela através da opção Table Name, que deve ser alterada para Curso. A seguir, são definidos os campos e os tipos de dados associados a esta tabela através da parte principal da janela, seguindo as seguintes definições:
- Column Name: nome do campo. O primeiro campo por padrão é definido como chave primária;
- DataType: o tipo do campo. Pode-se escolher entre os tipos de campos pré-definidos;
- NN: campo obrigatório, ou seja, marcando este campo, proíbe-se de existir um registro na tabela sem o seu preenchimento. Não é permitido desmarcá-lo caso o campo seja parte da chave primária;
- AI: define o campo como sendo Auto-Incremento;
- Flags: são propriedades definidas para o campo, em função do tipo de dados selecionado, como UNSIGNED, ZEROFILL e BINARY;
- Default Value: determina um valor padrão para o campo. Caso não seja digitado nenhum valor ao inserir um registro, o valor a ser assumido por este campo é o valor definido nesta propriedade;
- Comments: utilizado para comentários. Muito útil para lembrar a finalidade do campo.
Um índice chamado PRIMARY é criado automaticamente para a chave da tabela, sendo possível definir mais índices de acordo com a necessidade. Para isto, é utilizada a parte inferior da janela apresentada na Figura 6. Para adicionar outros índices deve-se clicar sobre o botão com o símbolo , escolher o nome do índice e confirmar. É necessário definir qual campo vai ser indexado pelo índice criado, sendo possível criar um índice utilizando mais de um campo. Neste estudo de caso, a tabela Curso é indexada pelo campo desc_curso para que se possa ordenar e fazer buscas mais rapidamente através deste campo. Para isso, deve-se clicar sobre este campo e arrastá-lo até o canto inferior direito, denominado Columns.
Depois de ter alterado todas as propriedades necessárias da tabela, deve-se confirmar as modificações clicando no botão no canto direito inferior . Com isso finaliza-se a criação da tabela.
No exemplo anterior é mostrada a criação da tabela Curso. Da mesma maneira, abaixo são 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 serão criados posteriormente.
Pessoa
Um fato importante em relação à tabela Turma é que a chave é composta por mais de um atributo. Para definir a chave desta maneira clica-se sobre o ícone , que está à esquerda do nome do campo, nas propriedades da tabela. Após clicar sobre este ícone ele se torna um desenho de uma chave , tornando-o parte da chave primária.
Definindo os relacionamentos
Depois das tabelas criadas, devem ser definidos os relacionamentos entre elas. O primeiro relacionamento é 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 é coordenado por um professor. Para criar este relacionamento, deve-se clicar sobre o botão (New 1:1 Non-Identifying Relation), em seguida sobre a tabela Professor e finalmente sobre a tabela Curso. Uma linha é traçada ligando as duas tabelas envolvidas. Para renomear este relacionamento é necessário clicar duas vezes sobre a linha que o representa e alterar a propriedade Relation Name para Coordenador. Nota-se que uma chave estrangeira é criada na tabela Curso, fazendo a ligação entre as tabelas.
O próximo relacionamento a ser criado é entre as tabelas Curso e Disciplina. É um relacionamento de cardinalidade 1:N que define que um curso pode ser composto por várias disciplinas, assim como uma disciplina compõe um único curso. O procedimento para criar este relacionamento é clicar sobre o botão (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 é importante para definir qual tabela possui a cardinalidade 1 e qual tabela terá a cardinalidade N. Além disso, vale mencionar que a tabela de lado N é que recebe a chave estrangeira.
Outro relacionamento que deve ser criado possui cardinalidade N:N e mostra a ligação entre as tabelas Turma e Aluno. Este relacionamento define que uma turma pode ser freqüentada por vários alunos, assim como um aluno freqüenta várias turmas. A definição deste relacionamento é feita a partir do clique no botão (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 é criada automaticamente. Muitas vezes é 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 é uma entidade fraca da tabela disciplina e, para criar este tipo de relacionamento usa-se o botão (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 além do campo cod_disciplina ir para a tabela Turma como chave estrangeira, ele também aparece como chave primária.
Por fim, o último tipo de relacionamento utilizado é a generalização. Este tipo de relacionamento possibilita a criação de tabelas genéricas para que posteriormente possam ser usados seus atributos em conjunto com outras tabelas. Para definir um relacionamento deste tipo entre as tabelas Pessoa (que é utilizada no exemplo como uma tabela genérica) e Aluno, deve-se clicar sobre o botão (New Generalization), seguindo de um clique sobre a tabela Pessoa e finalmente sobre a tabela Aluno.
Para finalizar a construção do modelo devem-se construir os demais relacionamentos entre as tabelas Turma e Professor e a generalização entre Pessoa e Professor.
Criando o banco de dados
Pouco adiantaria uma ferramenta de modelagem que fizesse apenas o desenho de um modelo e não permitisse a criação automatizada do banco de dados propriamente dito. A DBDesigner permite que esta tarefa seja executada de duas maneiras diferentes. Uma das maneiras é gerar os comandos SQL de criação do banco de dados e depois mandar executar através de uma interface do SGBD. Para isto deve-se clicar sobre o menu File / Export / SQL Create Script. Ao clicar nesta opção pode-se observar uma janela com algumas opções para a geração do script SQL, permitindo gerar os scripts apenas das tabelas selecionadas, criar ou não as chaves primárias, os índices e outras opções (ver Figura 7).
Ainda nesta figura, para que os relacionamentos sejam gerados, deve-se marcar a opção Define Foreign Key References when enabled in Relations’ Editors. A opção Create Indices cria um índice no banco para cada chave estrangeira definida no modelo.
Depois de escolhidas as opções desejadas, pode-se salvar o script SQL em um arquivo texto, escolhendo a opção Save Script to file, ou apenas enviar este código para a área de transferência, utilizando a opção Copy Script to ClipBoard. A Listagem 1 apresenta um trecho do script SQL gerado pela ferramenta para a criação 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
);
A outra maneira de se criar o banco de dados é através de uma conexão direta com o SGBD, através do menu Database / Database Synchronisation. Este menu, além de criar o banco de dados, também é usado para manter o sincronismo entre o modelo e o banco. Ao clicar neste menu é apresentada a janela Select Database Connection para que se possa escolher um banco de dados existente ou criar uma nova conexão de banco de dados (ver Figura 8).
Para criar uma nova conexão deve-se clicar sobre o botão New Database Connection. Uma outra janela, Database Connection Editor (ver Figura 9) é aberta para que se possa escolher as opções de configuração da conexão que está sendo criada. Neste exemplo é utilizado o MySQL para a configuração da conexão com o banco.
Após ter feito esta configuração, deve-se clicar no botão OK para confirmar. E, na janela Select Database Connection, clica-se sobre o botão Connect para fazer a conexão com o banco. Surgirá uma nova janela (ver Figura 10) para que possam ser feitas algumas configurações em relação ao sincronismo, como não apagar as tabelas já existentes no banco de dados mesmo que tenham sido retiradas do modelo, dentre outras opções. Depois de ter personalizado estas configurações, deve-se clicar sobre o botão Execute. Neste ponto, a DBDesigner se encarrega de fazer toda a criação das tabelas do banco de dados ou o sincronismo entre o banco existente e o modelo. Um “log” é mostrado na janela com as informações das execuções feitas.
Executando consultas em SQL
Depois de ter criado o banco de dados, a DBDesigner permite que sejam executados comandos SQL, através do menu Display / Query Mode (ou botão na Tools Palette). Ao selecionar esta funcionalidade, nota-se que na parte inferior da janela surgem algumas opções como pode ser observado na Figura 11.
A parte inferior esquerda desta janela é o local onde se digita o código SQL e, após isso, clica-se no botão (Execute SQL Query). Caso exista algum resultado a ser exibido, é apresentado no lado direito desta janela.
A DBDesigner permite também a criação automática de parte do código SQL. Para isto, deve-se clicar sobre alguma tabela e arrastar o cursor do mouse para que apareçam algumas opções a serem selecionadas, como Select, Update,Insert e Delete. Com o botão do mouse ainda pressionado, posiciona-se o cursor na opção desejada e, ao soltar o botão, o código SQL é automaticamente gerado. Para retornar ao modo de projeto, seleciona-se o menu Display / Design Mode (ou o botão na Tools Palette).
Engenharia reversa
O caminho normal na construção do banco de dados é fazer o modelo e posteriormente partir para a construção do banco propriamente dito. Porém, este caminho pode se inverter quando já se tem um banco de dados criado e deseja-se obter o modelo deste banco. Isto é muito útil quando não se tem documentação atualizada do banco.
Como dito anteriormente no artigo, uma das características da DBDesigner é a possibilidade de se fazer engenharia reversa. A título de exemplo, será mostrado como fazer uma engenharia reversa utilizando o próprio 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 então clica-se no botão Connect. Uma janela é exibida para que possam ser feitas algumas configurações (ver Figura 12).
Em Tables, devem-se selecionar todas as tabelas que irão compor o modelo. Em General Options são definidas as propriedades para visualização do modelo gerado. Marcase a opção Build Relations para que os relacionamentos sejam gerados, deixando selecionada a opção Build Relations based on Primary Keys, para a geração dos relacionamentos baseados nas chaves primárias.
Após ter definido as configurações necessárias, deve-se clicar no botão Execute. O modelo é criado automaticamente e apresentado na área de trabalho.
Outras funcionalidades
Uma característica da DBDesigner é salvar os seus arquivos em formato XML (Extensible Markup Language), ao invés de utilizar um formato proprietário. Isso facilita a importação e exportação 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”>
Uma outra funcionalidade útil desta ferramenta é a geração de documentação em formato HTML, através da opção Plugins / HTMLReport (ver Figura 13).
Conclusões
A DBDesigner é uma ferramenta para a construção de modelos de dados, fácil de usar, com um aprendizado relativamente rápido, e que proporciona uma boa produtividade na sua utilização. Tudo isto com a vantagem de ser uma ferramenta gratuita e com o código fonte aberto.
A possibilidade de sincronismo entre o modelo e o banco é de grande importância para o sucesso desta ferramenta. Isso faz com que manutenções futuras no banco sejam feitas de maneira rápida e eficiente. E o fato de salvar e recuperar arquivos no padrão XML é importante para a possibilidade de comunicação entre diferentes ferramentas.
