ERwin Data Modeler 建模实践
ERwin Data Modeler 建模实践
ERwin Data Modeler (以下简称 ERwin) 是 CA公司 (Computer Associates) 的一款优秀建模工具，历经数年的开发和维护，享有很高的市场占有率。使用 ERwin，用户可以可视化的设计维护数据库、数据仓库，并对企业内部各种数据源模型进行统一规划管理。本文将向读者展示如何利用 ERwin7.3进行数据库建模。
IDEF1X简介
ERwin支持 IDEF1X和 IE两种建模方法，两种方法都适用于大规模企业级数据库建模。本文将采用 IDEF1X进行建模，它是由美国空军开发出来的一种建模方法，被广泛应用于政府机构的各种项目里，是在实践中逐渐成熟起来的一种建模方法。从需求规范开始，随着对项目了解的深入， IDEF1X用一系列逐步细化的模型来进行建模，直至生成最终物理数据库，如图 1所示：
在开始使用 ERwin之前，我们先来了解一下 IDEF1X的基本概念：
Area Model / Project Model ： Area model覆盖了一个大的业务领域，通常难以用一个项目来解决业务中的所有问题，要细分成多个项目来实现。 Project Model侧重于整体业务的一个具体方面，能够在一个项目里面实现。
Logical Model / Physical Model: 即逻辑模型 / 物理模型。逻辑模型方便客户、项目管理人员、程序员之间的沟通；物理模型侧重于目标系统上的实现。
ERD ： Entity relationship diagram，展现业务的关键实体以及它们之间的关系。在这个阶段中，只关心关键实体的定义以及实体之间的关系（业务规则），并不关心实体的具体属性。
举例来讲，在一个简化的在线购物的系统中，关键实体可能为：
产品（ product），客户（ customer），订单（ order），订单明细（ order line item），付款记录（ Payment），这些实体间的关系为：
l 一个客户可以有多个订单。
l 一个订单包含多个产品明细。
l 一条产品明细对应一种产品。
l 一个客户可以有多次付款记录。
l 一次付款记录可以包含多个订单。
Key Based Model: 有了 ERD模型，下一步就是对 ERD模型进行细化，针对各个实体，找到一个属性来标志该实体的实例，也就是找到实体的主键。确定了主键以后，主键也就随着实体间的关系而迁移，形成其它实体的外键。
Fully Attributed Model ： Key Based Model进一步细化，模型中加入项目所涉及到的所有实体、属性、关系以及各种完整性约束，形成 Fully Attributed Model。在这个阶段中，可能发现新的实体，因此整个建模过程是一个迭代的逐步完善的过程。
Transformation Model: 至此，细化的逻辑模型就和最终的数据库实现很接近了。因项目需要或者目标数据库系统的限制可能仍需做些调整，比如为了效率原因而引入一些冗余数据，或者改变数据类型长度等等，此模型有时不再满足第三范式。
DBMS Model: 经过上述模型，最终得到了适用于目标数据库系统的数据库结构，可以通过工具来生成 DDL脚本， ERwin中也可以直接连接到数据库服务器生成目标数据库。
使用 ERwin进行建模
下面我们开始使用 ERwin。打开 ERwin，点击工具条上的“ Create Model”按钮，在弹出窗口中选择“ Logical/Physical”，目标数据库选择“ SQL Server”，版本选择 2005/2008（选择的数据库在后面过程中可以修改）。如图 2所示：
图 2：创建模型
点击“ OK”之后出现 ERwin的工作区， ERwin缺省采用 IDEF1X表示法，如果想用 IE表示法可修改模型属性。
创建实体
实体分为 Dependent Entity和 Independent Entity两种， Dependent entity用普通的矩形表示，这类实体不依赖其它实体的属性来标志自己的实例。另一类实体则需要把外键做为主键的一部分，即依赖其它实体来标志该实体的实例，这类实体用圆角矩形来表示，这两种实体稍后都会用到。
创建第一个实体 Customer并为其添加属性：
点击工具栏上的“ Entity”按钮，然后点击工作区的任意部分就会创建一个新的实体，命名为“ Customer”。实体的属性区域分为键区（存放实体的主键）和非键区（存放非主键属性），当定义关系时， ERwin会自动根据关系类型，把外键摆放在键区或者非键区，用户也可以通过拖拽来调整属性的位置。
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图 3：创建实体
右键点击 Customer实体并从弹出菜单中选择“ Attributes...”菜单进入属性编辑对话框：
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图 4：属性编辑对话框
点击按钮“ New”来添加“ customer id” 属性，数据类型为 Number，并设为主键。如图 5所示。在该对话框中涉及到了“ Domain”这个概念，意思是具有相同数据类型的一组数据集合（有限多个，如省份的列表，或者无限多个，如电话号码等）。 ERwin中支持自定义 Domain，定义后可以在多个实体中使用，这样可以统一的表达属性的含义，并对属性数据进行验证。
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图 5：创建属性
依次输入 Customer的其它属性，并照此方法输入其它实体及其属性，完成后如图 6：
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图 6：实体及属性
上图新增了 Employee实体， Employee实体定义为网站的工作人员，负责处理客户的订单以及付款信息（如果用户选择货到付款）。
对于付款方式，我们想支持信用卡付款和货到付款（用 type属性区分），对于信用卡付款，系统记录客户的信用卡号；对于货到付款，记录付款人的名字。这两种付款方式可以看成是付款信息（ Payment）的子类型，我们可以用
_ （ sub-category）来定义这种关系，如下图：
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图 7：付款信息及其子类型
Payment的主键 Transaction number自动迁移到两个子实体中， type属性被定义为 Discriminator（用来区分子类型的属性），定义方法如下：选择“ Subtype Properties....”，在弹出的属性窗口中“ type”属性前面打勾：
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图 8：定义 Discriminator
为实体添加关系
实体间的关系是展示业务规则的重要元素。首先定义 Customer和 Order实体间的关系。点击工具条上的 
_ (non-identifying relationship)按钮，先单击 Customer实体，再单击 Order实体，建立关系：
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图 9： non-identifying relationship
所谓 non-identifying，就是外键 customer id没有成为 Order实体主键的一部分。 Order是一个独立实体，但是它的存在却要依赖 Customer（订单中 customer id属性不能为空，需要双击关系打开属性对话框来编辑一下关系的属性：
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图 10：编辑关系属性
将“ Nulls”（允许空值）设置为“ No Nulls”，同时可以在“ Verb Phrase”中键入表明关系含义的文字。（工作区上下文菜单中“ Relationship Display” ->“ Verb Phrase”可以控制这些文字是否显示在工作区上。）结果如图所示，虚线一端靠近“ Customer”实体的菱形消失了，表示外键“ customer id”不允许为空。
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图 11
照此方法定义其它实体间的关系，最终结果如图：
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图 12：实体关系图
有两点值得注意：
l Order Line Item是一个非独立实体，用圆角矩形表示。
l 其中 Employee定义了一个递归关系，用来表达员工的上下级关系。为了更清晰的表达这种关系，这里定义了一个 Rolename（角色），打开关系属性对话框，切换到 Rolename 标签页，在 Rolename中键入角色的名字：
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图 13：定义 Rolename
在一个大的应用中，如果所有实体都显示在同一个视图中，看起来会有些混乱。这时可以将相关实体按“ Subject”组织起来，如图 14所示，创建了一个“ order” subject（相关实体可以从树形目录“ Entities”节点中拖拽到这个 subject），当转到 order subject 视图时（右键点击“ order”并选择“ Switch to”），实体间的关系变得更清晰。
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图 14： Subject
对于 Payment实体的两种子类型，我们可以将它们合并到 Payment实体中，这样最后可以少两张数据库表，这个转化在 ERwin中可以通过如图所示功能按钮实现，这里不再叙述：
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生成数据库
在菜单中选择“ Model”->“ Physical Model”切换到物理视图，“选择 Tools” ->“ Forward Engineer”->“ Schema Generation”出现属性对话框：
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图 14：生成数据库
可以看到 ERwin提供了很多参数，例如用户可以选择是否生成触发器等等。点击“ Preview”可以预览 DDL脚本，点击“ Generate”就可以连接到数据库服务器来创建数据库。
结束语
ERwin涵盖了数据库设计所需的各种功能，包括数据库正向工程（ forward engineer，根据数据模型来生成物理数据库）、数据库逆向工程（ reverse engineer，根据已经存在的数据库来生成数据库的模型），完全比较 (complete compare，比较模型、数据库之间的差异，在迭代开发过程中非常实用，可以检查各个版本之间的差异，并生成差异报表，便于后续的维护工作 ) 。本文只展示了很少一部分功能，读者可以从 CA公司的网站上下载 ERwin Data Modeler的试用版本 (http://www.ca.com/us/data-modeling.aspx)。最后希望本文能对读者有一定帮助。