トランザクション、select_for_update、save_on_conflict：それぞれの役割と使い分け

Djangoにおける原子操作

データベース操作と同時実行性

原子操作とは、複数の操作が一連の不可分な操作として実行されることを保証するものです。つまり、操作の一部が成功して一部が失敗するようなことは起こりません。

Djangoは、データベース操作を原子的に実行するためのいくつかの方法を提供しています。

トランザクション

トランザクションは、複数のデータベース操作を一つのまとまりとして実行する仕組みです。トランザクション内で実行された操作は、すべて成功するか、すべて失敗します。

Djangoでは、transaction.atomic() デコレータを使用して、トランザクション内で処理を実行することができます。

from django.db import transaction

@transaction.atomic()
def my_function():
    # データベース操作1
    # データベース操作2
    # ...

select_for_update()

select_for_update() クエリオプションを使用すると、特定のレコードを排他ロックすることができます。排他ロックされているレコードは、他のユーザーやプロセスによって更新されることがありません。

from django.db.models import F

# レコードをロックして取得
record = MyModel.objects.select_for_update().get(pk=1)

# レコードを更新
record.count = F('count') + 1
record.save()

save_on_conflict()

save_on_conflict() メソッドを使用すると、レコード更新時の競合を解決することができます。

from django.db import models

class MyModel(models.Model):
    count = models.IntegerField()

    def save_on_conflict(self, conflict_updates, **kwargs):
        # 競合が発生した場合、countを1増やす
        self.count += 1
        return super().save_on_conflict(conflict_updates, **kwargs)

from django.db import transaction

@transaction.atomic()
def my_function():
    # ユーザーの残高を取得
    user = User.objects.get(username="alice")
    balance = user.balance

    # 残高を更新
    user.balance = balance - 100
    user.save()

    # 注文を作成
    order = Order.objects.create(user=user, amount=100)

    # メールを送信
    send_email(user, order)

from django.db.models import F

# レコードをロックして取得
product = Product.objects.select_for_update().get(pk=1)

# 在庫数をチェック
if product.stock > 0:
    # 在庫数を更新
    product.stock = F('stock') - 1
    product.save()

    # 注文を作成
    order = Order.objects.create(product=product, quantity=1)

    # メールを送信
    send_email(product.user, order)

このコードでは、select_for_update() を使用して、商品レコードを排他ロックしてから、在庫数をチェックし、注文を作成しています。

from django.db import models

class Product(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=255)
    stock = models.IntegerField()

    def save_on_conflict(self, conflict_updates, **kwargs):
        # 競合が発生した場合、在庫数を1減らす
        self.stock -= 1
        return super().save_on_conflict(conflict_updates, **kwargs)

# 在庫数を増やす
product = Product.objects.get(pk=1)
product.stock += 1
product.save()

# 別のユーザーが同時に在庫数を増やす
product = Product.objects.get(pk=1)
product.stock += 1
product.save()

シリアル化

複数の操作をシリアル化することで、原子操作を実現することができます。

def my_function():
    # ユーザーの残高を取得
    user = User.objects.get(username="alice")
    balance = user.balance

    # 残高を更新
    user.balance = balance - 100
    user.save()

    # 注文を作成
    order = Order.objects.create(user=user, amount=100)

    # メールを送信
    send_email(user, order)

このコードでは、my_function() 関数内のすべての操作が順番に実行されます。

ロック

レコードをロックすることで、他のユーザーやプロセスによる更新を防ぎ、原子操作を実現することができます。

from django.db import connections

# ロックを取得
with connections['default'].cursor() as cursor:
    cursor.execute("LOCK TABLE my_table IN EXCLUSIVE MODE")

    # データベース操作
    # ...

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

このコードでは、LOCK TABLE ステートメントを使用して、my_table テーブルを排他ロックしてから、データベース操作を実行しています。

メッセージキュー

メッセージキューを使用することで、複数の操作を非同期的に実行し、原子操作を実現することができます。

from django.dispatch import Signal

# シグナルを定義
order_created = Signal()

def my_function():
    # ユーザーの残高を取得
    user = User.objects.get(username="alice")
    balance = user.balance

    # 残高を更新
    user.balance = balance - 100
    user.save()

    # 注文を作成
    order = Order.objects.create(user=user, amount=100)

    # シグナルを送信
    order_created.send(sender=my_function, order=order)

def order_created_handler(sender, order, **kwargs):
    # メールを送信
    send_email(order.user, order)

# シグナルハンドラーを登録
order_created.connect(order_created_handler)