Im Ordner ExamManager ist ein lauffähiges .NET 6 Projekt, welches die folgende Problemstellung abdeckt.
Von unserer Schülerverwaltung bekommen wir verschiedene Exportdateien (CSV):
- Schüler mit Schülernr, Name, Klasse und Geburtsdatum.
- Zeugnisnoten mit Schülernr, Fach und Note.
- Lehrerdaten mit Kürzel, Name und Email (optional).
Wir möchten ein Tool schreiben, mit dem folgende Aufgaben erledigt werden können
- Prüferzuteilung Es können für negative Noten Prüfungen (Exams) angelegt werden. Diese Prüfung
hat einen Gegenstand (subject), einen Prüfer (teacher) und einen Schüler (student). - Beurteilung Der Prüfer gibt im Herbst die Note ein und es kann ein Protokoll mit Name, Prüfer und Note erstellt werden. Bei der Beurteilung ist dann auch der Beisitzer (Assistant) bekannt, der vorher noch nicht feststeht.
- Aufstieg Es soll ermittelt werden können, ob ein Schüler nach den Prüfungen positiv ist, sich also alle negativen Noten ausgebessert hat (der Aufstieg mit einem Nicht genügend wird als Vereinfachung nicht berücksichtigt, denn es wären hierfür auch die Noten des letzten Jahres erforderlich).
https://docs.microsoft.com/en-us/azure/cosmos-db/modeling-data
Ein Domänenmodell für diese Aufgaben kann wie folgt aussehen:
Der Pfeil in UML bedeutet navigierbarkeit. Von Exam kann über das Property Teacher in das Teacherobjekt navigiert werden. Daher geht der Pfeil von Exam zu Teacher. Der Diamond bedeutet eigentlich Komposition. Wir verwenden in NoSQL dieses Symbol für embedding, da der Teacher mit dem Exam gelesen und somit auch erzeugt wird.
Die Teacherklasse hat eine Id und ist somit auch ein eigenständiges Dokument. Sie wird in der Collection Teacher gespeichert. Zusätzlich werden die Lehrer, die die Prüfung durchführen, eingebettet.
- Vorteil: Werden die Lehrer neu importiert, bleibt die Information des Prüfers davon unberührt und kann später auf das Protokoll gedruckt werden.
- Nachteil: Diese Eigenschaft kann auch ein Nachteil sein. In unserem Fall nicht zutreffend, aber würden wir z. B. eine Änderung der Mailadresse auch bei den Prüfungen speichern wollen, müssten wir alle Prüfungen lesen und die betreffenden eingebetteten Lehrer auch ändern.
Student ist ein Aggregate für Grade, da die Noten des Schülers eingebettet werden. Daher gibt es keine Collection Grades in der Datenbank und Grade hat auch keine Id. Der Schüler verwaltet also seine Noten.
- Vorteil: Methoden der Student Klasse können auf die Collection zugreifen und haben alle Noten. Dies ist für die Berechnung des Aufstiegs wichtig. Deswegen werden die Noten in diesem Beispiel auch als Collection eingebettet (aggregate pattern). Da die Noten einmalig importiert und nicht bearbeitet werden, ist dies eine gute Lösung.
- Nachteil 1: Möchte man die Noten wissen, muss zuerst der Schüler gelesen werden. Um den Notendurchschnitt für ein Fach zu ermitteln, muss also die ganze Schüler Collection gelesen werden.
- Nachteil 2: Wird das System auch zur Noteneingabe verwendet, so muss immer der Schüler gelesen, aktualisiert und geschrieben werden. Greifen 2 Lehrer gleichzeitig darauf zu, führt das zu Problemen.
Exam speichert die Basisdaten des Schülers. Es wird nicht das gesamte Schülerobjekt eingebettet, da sonst bei jeder Prüfung auch alle Noten eingebettet werden. Das ist nicht notwendig und würde die Datenbank nur unnötig vergrößern.
Über die Vererbung wird der State des Objektes abgebildet. Dadurch können bestimmte Methoden wie CalcAufstieg() den Typ GradedExam verlangen. In der Datenbank werden alle Prüfungen in der Collection Exam verwaltet. MongoDB generiert automatisch ein Feld _t, welches den Typ speichert. Beim Auslesen kann - auch wenn alle Prüfungen in einer Collection verwaltet werden - ein Objekt vom Typ GradedExam erzeugt werden. Mit is (instanceof in Java) kann der Typ der Prüfung bei Bedarf festgestellt werden.