トランザクションとは何か

データベースにおけるトランザクションは、複数のデータベース操作を一つの論理的な作業単位として扱う仕組みです。銀行の送金処理を想像してください。口座Aから1万円を引き落とし、口座Bに1万円を入金する — この2つの操作は必ず両方成功するか、両方失敗する必要があります。片方だけが成功してしまうと、お金が消えたり増えたりしてしまいます。

トランザクションは、このような「全か無か」の原則を保証することで、データの整合性と信頼性を維持します。

トランザクションの基本的な流れ

1. BEGIN（トランザクション開始）

BEGIN TRANSACTION;
-- または
START TRANSACTION;

この時点から、以降の操作はトランザクションの一部として記録されます。

2. 一連のデータ操作

UPDATE accounts SET balance = balance - 10000 WHERE account_id = 'A001';
UPDATE accounts SET balance = balance + 10000 WHERE account_id = 'B002';
INSERT INTO transaction_log (from_account, to_account, amount, timestamp) 
VALUES ('A001', 'B002', 10000, NOW());

3. COMMIT（確定）または ROLLBACK（取り消し）

-- すべて成功した場合
COMMIT;

-- エラーが発生した場合
ROLLBACK;

ACID特性：トランザクションの4つの保証

Atomicity（原子性）

トランザクション内の操作は「すべて成功」か「すべて失敗」のどちらかです。部分的な成功は許されません。システムクラッシュが発生しても、中途半端な状態にはなりません。

Consistency（一貫性）

トランザクション前後でデータベースは常に一貫した状態を保ちます。例えば、「口座残高は常に0以上」といった制約が守られます。

Isolation（独立性）

同時に実行される複数のトランザクションは互いに干渉しません。各トランザクションは、他のトランザクションが存在しないかのように動作します。

Durability（永続性）

一度コミットされたトランザクションの結果は、システム障害が発生しても失われません。電源が落ちても、ディスクが故障しない限りデータは保持されます。

実践例：ECサイトの注文処理

BEGIN TRANSACTION;

-- 1. 在庫を減らす
UPDATE inventory 
SET quantity = quantity - 2 
WHERE product_id = 'PRD001' AND quantity >= 2;

-- 2. 注文レコードを作成
INSERT INTO orders (user_id, product_id, quantity, total_price)
VALUES (123, 'PRD001', 2, 5000);

-- 3. 決済処理（外部APIと連携する場合もある）
INSERT INTO payments (order_id, amount, status)
VALUES (LAST_INSERT_ID(), 5000, 'completed');

-- すべて成功したら確定
COMMIT;

もし在庫が不足していたり、決済が失敗した場合は、ROLLBACKによってすべての変更が取り消されます。

分離レベル：並行性と一貫性のトレードオフ

トランザクションの分離レベルは、並行実行時の挙動を制御します：

READ UNCOMMITTED：最も低い分離レベル。ダーティリードが発生する可能性あり
READ COMMITTED：コミットされたデータのみ読み取り可能
REPEATABLE READ：同一トランザクション内では同じデータを読む
SERIALIZABLE：最も高い分離レベル。完全な分離を保証

NoSQLデータベースにおけるトランザクション

DynamoDBの場合

DynamoDBはNoSQLデータベースとして、RDBMSとは異なるアプローチを取っています：

TransactWriteItems API：最大100項目まで、複数のテーブルにまたがるトランザクション書き込みが可能
TransactGetItems API：複数項目の一貫性のある読み取りを保証
条件付き書き込みによる楽観的ロック制御

# DynamoDBのトランザクション例
response = dynamodb.transact_write_items(
    TransactItems=[
        {
            'Update': {
                'TableName': 'Users',
                'Key': {'user_id': {'S': 'user123'}},
                'UpdateExpression': 'ADD points :points',
                'ExpressionAttributeValues': {':points': {'N': '100'}}
            }
        },
        {
            'Put': {
                'TableName': 'PointHistory',
                'Item': {
                    'user_id': {'S': 'user123'},
                    'points': {'N': '100'},
                    'timestamp': {'S': '2024-01-20T10:00:00Z'}
                }
            }
        }
    ]
)

まとめ：トランザクションを使いこなすために

トランザクションは、データの整合性を保証する強力な仕組みです。しかし、過度に長いトランザクションはパフォーマンスの低下やデッドロックの原因となります。以下の点に注意して設計しましょう：

トランザクションは必要最小限の範囲に留める
適切な分離レベルを選択する
デッドロックに備えたリトライ処理を実装する
NoSQLを使う場合は、その特性に合わせた設計を行う

データベースの種類や要件に応じて、最適なトランザクション戦略を選択することが、堅牢なシステム構築の鍵となります。