軽量トランザクションと非同期処理でSQLiteマルチスレッドをさらに高速化

以下、SQLite でマルチスレッドモードで複数のデータベースを使用する方法を、分かりやすく日本語で解説します。

スレッドごとに個別の接続を使用する

最も簡単な方法は、スレッドごとに個別の SQLite 接続を使用することです。これにより、各スレッドがデータベースに排他アクセスできるようになり、競合状態を回避することができます。

import sqlite3

def thread_function(database_path):
    # 個別の接続を作成
    connection = sqlite3.connect(database_path)

    # データベース操作を実行
    # ...

    # 接続を閉じる
    connection.close()

# 複数のスレッドで実行
for database_path in database_paths:
    thread = threading.Thread(target=thread_function, args=(database_path,))
    thread.start()

ロック機構を使用する

複数のスレッドが同じデータベースにアクセスする必要がある場合は、ロック機構を使用して競合状態を回避する必要があります。SQLite には、排他ロックと共有ロックの 2 種類のロックが用意されています。

排他ロックは、ロックを取得しているスレッドだけがデータベースにアクセスできる状態にします。共有ロックは、複数のスレッドが同時にデータベースを読み取り専用でアクセスできるようにします。

import sqlite3
import threading

def thread_function(database_path):
    # 排他ロックを取得
    connection = sqlite3.connect(database_path)
    with connection.cursor() as cursor:
        cursor.execute("BEGIN EXCLUSIVE")

        # データベース操作を実行
        # ...

        # コミットを実行
        connection.commit()

        # ロックを解放
        cursor.execute("END")

    # 接続を閉じる
    connection.close()

# 複数のスレッドで実行
for database_path in database_paths:
    thread = threading.Thread(target=thread_function, args=(database_path,))
    thread.start()

データベース接続プールを使用する

頻繁にデータベースにアクセスするアプリケーションの場合は、データベース接続プールを使用すると効率が向上します。接続プールは、事前に作成されたデータベース接続のプールを保持し、必要なときにスレッドに提供します。

import sqlite3
from threading import Lock

class ConnectionPool:
    def __init__(self, database_path):
        self.connection_pool = []
        self.lock = Lock()

        for _ in range(10):
            connection = sqlite3.connect(database_path)
            self.connection_pool.append(connection)

    def acquire_connection(self):
        with self.lock:
            if self.connection_pool:
                connection = self.connection_pool.pop()
                return connection
            else:
                raise Exception("No connections available")

    def release_connection(self, connection):
        with self.lock:
            self.connection_pool.append(connection)

# 接続プールを作成
pool = ConnectionPool("database.db")

def thread_function():
    # 接続を取得
    connection = pool.acquire_connection()

    # データベース操作を実行
    # ...

    # 接続を解放
    pool.release_connection(connection)

# 複数のスレッドで実行
for _ in range(10):
    thread = threading.Thread(target=thread_function)
    thread.start()

注意事項

• SQLite はマルチスレッド環境での使用を公式にはサポートしていないため、上記の方法を実装する場合は注意が必要です。
• ロック機構を使用する場合は、デッドロックが発生しないように注意する必要があります。
• データベース接続プールを使用する場合は、接続プールのサイズを適切に設定する必要があります。

SQLite でマルチスレッドモードで複数のデータベースを使用するサンプルコード

import sqlite3
import threading

def thread_function(database_path):
    # 個別の接続を作成
    connection = sqlite3.connect(database_path)

    # データベース操作を実行
    cursor = connection.cursor()
    cursor.execute("CREATE TABLE IF NOT EXISTS test (id INTEGER PRIMARY KEY, value TEXT)")
    cursor.execute("INSERT INTO test (value) VALUES (?)", ("Hello",))
    result = cursor.fetchone()
    print(f"Database {database_path}: {result}")

    # 接続を閉じる
    connection.close()

# 複数のデータベースにアクセス
database_paths = ["db1.sqlite", "db2.sqlite", "db3.sqlite"]

for database_path in database_paths:
    thread = threading.Thread(target=thread_function, args=(database_path,))
    thread.start()

# 全スレッドの終了を待つ
for thread in threading.active_count():
    thread.join()

import sqlite3
import threading

def thread_function(database_path):
    # 排他ロックを取得
    connection = sqlite3.connect(database_path)
    with connection.cursor() as cursor:
        cursor.execute("BEGIN EXCLUSIVE")

        # データベース操作を実行
        cursor.execute("CREATE TABLE IF NOT EXISTS test (id INTEGER PRIMARY KEY, value TEXT)")
        cursor.execute("INSERT INTO test (value) VALUES (?)", ("Hello",))
        result = cursor.fetchone()
        print(f"Database {database_path}: {result}")

        # コミットを実行
        connection.commit()

        # ロックを解放
        cursor.execute("END")

    # 接続を閉じる
    connection.close()

# 複数のデータベースにアクセス
database_paths = ["db1.sqlite", "db2.sqlite", "db3.sqlite"]

for database_path in database_paths:
    thread = threading.Thread(target=thread_function, args=(database_path,))
    thread.start()

# 全スレッドの終了を待つ
for thread in threading.active_count():
    thread.join()

import sqlite3
from threading import Lock

class ConnectionPool:
    def __init__(self, database_path):
        self.connection_pool = []
        self.lock = Lock()

        for _ in range(10):
            connection = sqlite3.connect(database_path)
            self.connection_pool.append(connection)

    def acquire_connection(self):
        with self.lock:
            if self.connection_pool:
                connection = self.connection_pool.pop()
                return connection
            else:
                raise Exception("No connections available")

    def release_connection(self, connection):
        with self.lock:
            self.connection_pool.append(connection)

# 接続プールを作成
pool = ConnectionPool("database.db")

def thread_function():
    # 接続を取得
    connection = pool.acquire_connection()

    # データベース操作を実行
    cursor = connection.cursor()
    cursor.execute("CREATE TABLE IF NOT EXISTS test (id INTEGER PRIMARY KEY, value TEXT)")
    cursor.execute("INSERT INTO test (value) VALUES (?)", ("Hello",))
    result = cursor.fetchone()
    print(f"Database: {result}")

    # 接続を解放
    pool.release_connection(connection)

# 複数のスレッドで実行
for _ in range(10):
    thread = threading.Thread(target=thread_function)
    thread.start()

# 全スレッドの終了を待つ
for thread in threading.active_count():
    thread.join()

説明

上記のコードは、以下の3つの方法で SQLite をマルチスレッドモードで複数のデータベースを使用する方法を示しています。

• スレッドごとに個別の接続を使用する: この方法は最も簡単ですが、データベース接続のオーバーヘッドが大きくなります。
• ロック機構を使用する: この方法は、データベース接続のオーバーヘッドを削減できますが、デッドロックが発生する可能性があります。
• データベース接続プールを使用する: この方法は、データベース接続のオーバーヘッドを削減し、デッドロックを回避できますが、

SQLite でマルチスレッドモードで複数のデータベースを使用するその他の方法

軽量トランザクションを使用する

SQLite には、軽量トランザクションと呼ばれる機能があります。軽量トランザクションは、通常のトランザクションよりも軽量で、競合状態が発生する可能性が低くなります。

import sqlite3
import threading

def thread_function(database_path):
    # 軽量トランザクションを開始
    connection = sqlite3.connect(database_path)
    cursor = connection.cursor()
    cursor.execute("BEGIN IMMEDIATE")

    # データベース操作を実行
    cursor.execute("CREATE TABLE IF NOT EXISTS test (id INTEGER PRIMARY KEY, value TEXT)")
    cursor.execute("INSERT INTO test (value) VALUES (?)", ("Hello",))
    result = cursor.fetchone()
    print(f"Database {database_path}: {result}")

    # コミットを実行
    connection.commit()

    # 接続を閉じる
    connection.close()

# 複数のデータベースにアクセス
database_paths = ["db1.sqlite", "db2.sqlite", "db3.sqlite"]

for database_path in database_paths:
    thread = threading.Thread(target=thread_function, args=(database_path,))
    thread.start()

# 全スレッドの終了を待つ
for thread in threading.active_count():
    thread.join()

非同期処理を使用すると、複数のデータベース操作を同時に実行できます。これにより、スレッドよりも効率的にデータベースにアクセスできます。

import sqlite3
import asyncio

async def thread_function(database_path):
    # 非同期接続を作成
    connection = await sqlite3.connect(database_path)
    cursor = await connection.cursor()

    # データベース操作を実行
    await cursor.execute("CREATE TABLE IF NOT EXISTS test (id INTEGER PRIMARY KEY, value TEXT)")
    await cursor.execute("INSERT INTO test (value) VALUES (?)", ("Hello",))
    result = await cursor.fetchone()
    print(f"Database {database_path}: {result}")

    # 接続を閉じる
    await connection.close()

# 複数のデータベースにアクセス
database_paths = ["db1.sqlite", "db2.sqlite", "db3.sqlite"]

async def main():
    tasks = [thread_function(database_path) for database_path in database_paths]
    await asyncio.gather(*tasks)

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

サードパーティのライブラリを使用する

SQLite でマルチスレッドモードで複数のデータベースを使用するためのサードパーティのライブラリもいくつかあります。これらのライブラリは、ロック機構や接続プールの管理などの煩雑な処理を自動化してくれます。