Alternativas EAV con XML (en PostgreSQL 8.3)

El modelo EAV
El modelo Entidad-Atributo-Valor (EAV, Entity-Attribute-Value), también conocido como Objeto-Atributo-Valor o Esquema Abierto, se usa en casos donde el número de atributos (propiedades, parámetros) usados para describir una entidad u objeto es potencialmente grande, pero que aplicados individualmente a una entidad concreta es pequeño. Las circunstancias donde se suelen aplicar son:

• Entidades con atributos heterogéneos:
  
• Entidades dinámicas en el tiempo, donde los atributos de una entidad son fijos, pero durante un período de tiempo variable. Es decir, son cambiantes (pueden crecer o decrecer) en el tiempo.
• Entidades conceptualmente dinámicas, dependiendo de la interpretación del sistema en un determinado momento. Es decir, entidades cuyo número de atributos cambia según el contexto (p.e.: atributos definidos por el usuario)
• Entidades con atributos homogéneos muy poco densos. Es decir, entidades con una desproporción muy grande entre el número de atributos posibles y el número de atributos con valor (no nulos).

Entidades en escenarios típicos de este tipo de modelos son, por ejemplo:

• documentos (en una base de datos documental) cuyos atributos asignados a cada documento depende de la empresa, departamento, tipo de documento, etc...
• información cuya catalogación adicional depende de parámetros definidos por el usuario
• conceptos de negocio o abstractos cuyos atributos dependen de varios factores y varían en el tiempo: "expediente", "valoración", "indicencia", etc...

Este modelo se suele resolver sobre el modelo relacional con tres tablas: la de entidad, la de atributos posibles de dicha entidad y la de valores. La información se registra conceptualmente en la tabla de valores, que relaciona la información a través de tres columnas: clave ajena de entidad, clave ajena de atributo y valor.

Incidencia Id Fecha 1 17/05/19 22:10 2 18/05/19 10:13 3 18/05/19 17:05

Datos Id NombreAtributo 1 Longitud 2 Temperatura 3 Volumen 4 Sector

DatosIncidencia IdInc IdDato Valor 1 1 5 1 4 A 2 2 6 2 3 4 2 4 A

Los problemas que aporta este modelo son:

• Consultas SQL complejas (muchos "CASE"), que en algunos casos deben usar herramientas típicas de datawarehouse (PIVOT, crosstab, etc), para convertir en columnas lo que, en realidad, son filas.
• Tipo de dato único para todos los atributos, sean numéricos, fechas o cadenas, que luego deberán convertirse, o complicar el modelo con distintas tablas de atributos en función del tipo de dato.

XML y Xpath al rescate
Una buena alternativa a este tipo de problemas es implementar un campo con XML y procesarlo con herramientas XPath. Lamentablemente, el tipo de dato XML de PostgreSQL 8.3 aún no tiene operadores de comparación ni se pueden crear índices sobre este tipo de dato, pero se puede tratar como String y indexar expresiones XPath como veremos a continuación.

La ventaja de usar XML es que podemos contar con un número de atributos variable encapsulados en un documento XML en un sólo campo y evitar tener que usar el modelo EAV, por ejemplo:  

Incidencia
Id	Fecha	DatosIncidencia
1	17/05/19 22:10	<data><longitud>5</longitud><sector>A</sector></data>
2	18/05/19 10:13	<data><temperatura>5</temperatura><volumen>4</volumen><sector>A</sector></data>

 
Con una tabla como la anterior, podemos realizar consultas sencillas con XPath, tipo

SELECT xpath('/data/temperatura/text()', DatosIncidencia)
FROM incidencia

que nos permite un control total en la consulta de atributos sin complicadas consultas. Puede haber quien le parezca que XPath es complicado y que no se gana tanto, pero en mi opinión, es más sencillo tratar con un único campo y una única tabla aunque tengamos que realizar un pequeño aprendizaje de XPath. A la larga, todo es más simple: tanto las consultas como el mantenimiento.

También se pueden optimizar ciertas consultas comunes creando índices, aunque usando algún truco.

El soporte de XML "de serie" en PostgreSQL no ha hecho más que empezar, y le queda un gran camino por recorrer, pero ya estamos en disposición de empezar a aprovecharlo.


Referencias y más información:

• XML con PostgreSQL