トランザクションとACID特性

①から④までがトランザクションの単位（処理の単位）です。

④ 途中で止まると何が起きるか

②が終わった直後にシステムが停止したとします。

②の直後で止まると、10万円がどこにも存在しないことになります。これがデータ矛盾です。

だからこそ、①〜④を「途中で止まることのないひとかたまり」として扱う必要があります。トランザクションとは、業務上の意味でひとまとまりの処理であり、システムの都合で決まるものではありません。

⑤ コミットとロールバック

トランザクションの終わり方には2通りあります。

「途中で止まらない」という性質は、実際には「途中で問題が起きたら、始める前の状態に戻す」ことで実現されています。ロールバックの詳細は次節で学びます。

⑥ どこまでを1つのトランザクションにするか

これは設計上の判断であり、業務の意味から決まります。

いずれも「片方だけ行われたら困る」処理の組み合わせです。逆に、「商品を注文する」と「注文確認メールを送る」は、メールが届かなくても注文そのものは成立するので、別のトランザクションにすることもあります。

業務の観点から「一蓮托生であるべき処理は何か」を考える——これがトランザクション設計の出発点です。

どこまでを1つのトランザクションにするか

①②③を分けたらどうなるか

②と③を別のトランザクションにすると、②の直後にシステムが停止した場合、

• 在庫は減っている
• 注文は登録されていない

という状態になります。誰も注文していない商品の在庫が減ったままになり、実在庫と帳簿在庫が食い違います。

これは第2章で学んだ「表計算ソフトで在庫を管理すると数字が合わなくなる」現象の、根本的な原因でもあります。表計算ソフトにはトランザクションという概念がないため、複数の処理をひとかたまりとして保証できないのです。

確認してみましょう

> 次の記述の正誤を判定せよ。

> a　トランザクションとは、データを操作する際の処理の単位であり、分けることができない単位である。

> b　トランザクション管理とは、複数の更新処理がある場合に、中途半端なところで処理が終了しデータ矛盾が発生しないように管理することである。

> c　振込処理では、引き落としと入金をそれぞれ別のトランザクションとして処理するのが原則である。

解答　a：○　b：○　c：×

• c：×……引き落としと入金は1つのトランザクションとして処理します。別々にすると、片方だけが完了した時点で障害が起きたときにデータ矛盾が生じます。

⑦ 取り違えを防ぐ

試験では、4つの説明を入れ替える形で出題されます。とくに混同しやすいのは次の2組です。

そしてもうひとつ、「障害からの復旧」と結びつくのは持続性（Durability）です。「異常発生前の状態にまで復旧できることを保証する」という記述が出てきたら、それは独立性ではなく持続性の話です。

⑧ キーワードで結びつける

このキーワード表を頭に入れておけば、設問の文章を読んだ瞬間に対応する特性が浮かびます。

商品Aの在庫数は、20個と30個が出たので $100 - 50 = 50$ になっていなければいけないのに、70になってしまいました。

原因は(2)にあります。乙が在庫数を読んだ時点では、甲がまだ更新していないため100が返ります。乙はその100をもとに計算するので、甲の更新（−20）がなかったことになってしまうのです。これを更新の喪失（ロストアップデート）といいます。

③ ロック方式（排他制御）

トランザクション実行時に処理対象のデータにロックをかけ、他のトランザクションがアクセスできないよう制御する方式です。

最初にロックをかけたトランザクションが終了した後、次のトランザクションが実行可能となります。この方法を排他制御とよぶこともあります。

先ほどの例に当てはめると

処理(1)で商品Aの在庫データをロックし、処理(3)が完了するまで他のトランザクションで使用できなくします。

正しく50になりました。乙を待たせることで、甲の更新結果を見てから計算させる——これがロック方式の働きです。

④ ロックの2種類

ロックには、共有ロックと占有ロックの2種類があります。

（○：許可　×：禁止）

※トランザクションAがあるデータを共有ロックしている場合、トランザクションBは同一データに対して共有ロックをかけることができます。

⑤ 2種類の使い分けを理解する

なぜ2種類あるのでしょうか。読むだけなら何人同時でも困らないからです。

「読む」どうしだけは共存できるので、参照時には共有ロックをかけて、他の参照は許すという設計になっています。全部を占有ロックにしてしまうと、単に一覧を見たいだけの利用者まで延々と待たされることになります。

共有ロック＝「読んでもいいが、書くな」、占有ロック＝「読むことも書くことも許さない」——この理解で表の中身は再現できます。

⑥ 名前の由来

• 共有ロック（shared lock）……複数のトランザクションで共有できるロック
• 占有ロック（exclusive lock）……1つのトランザクションが独り占めするロック

名前がそのまま「他人と分け合えるか、独り占めか」を表しています。排他ロックとよばれることもあります。

Aは「Bが解放するのを待っている」、Bは「Aが解放するのを待っている」。どちらも相手が先に動くのを待っているので、永遠に動きません。これがデッドロックです。

③ 日常の例えで

狭い廊下で2人が向かい合ったとします。互いに「お先にどうぞ」と道を譲ろうとして、同時に同じ側へ動き、またぶつかる——これを繰り返して通れなくなる状態に似ています。

あるいは、2人の料理人が1本の包丁と1枚のまな板を取り合う場面。片方が包丁を持ったまままな板を待ち、もう片方がまな板を押さえたまま包丁を待てば、どちらの料理も完成しません。

④ デッドロックを防ぐには

デッドロックの発生を防ぐためには、次の3点に留意する必要があります。

⑤ 3つの対策がなぜ効くのか

ロックの粒度を細かくする

テーブル単位でロックすると、関係のないデータまで巻き込むため、鉢合わせの機会が増えます。レコード単位にすれば、本当に同じ行を触るときしか衝突しません。

ロックの種類を適切に選ぶ

参照するだけなのに占有ロックをかけていれば、他の参照まで待たせることになります。参照には共有ロックを使えば、待ちが減ります。

ロックをかける順番をそろえる

これがもっとも効果的です。すべてのトランザクションが「必ずAの次にB」という同じ順番でロックすると決めておけば、先ほどの膠着は起こりません。

Bは待たされますが、いずれ必ず動けます。デッドロックは「永遠に動けない」ことが問題なので、「待つが動ける」状態にできれば解決です。

⑥ 起きてしまったらどうするか

DBMSは、デッドロックを検知するとどちらか一方のトランザクションを強制的に終了（ロールバック）させます。犠牲になったほうは最初からやり直しになりますが、両方が止まったままになるよりはましだからです。

したがってアプリケーション側では、デッドロックによる強制終了を想定して、再試行する仕組みを用意しておくのが一般的です。

⑦ 名前の由来

dead lock＝「死んだ錠」。開けることも閉めることもできなくなった状態を表しています。情報システム以外の分野でも、交渉が行き詰まった状態を指して「デッドロックに乗り上げる」という言い方が使われます。