SQLalchemy で悲観的ロックと UPSERT を使って別プロセスからの更新を制御する
SQLAlchemy で別プロセスからオブジェクトフィールドを更新する方法（一種の UPSERT）
SQLAlchemy は、Python で人気のあるオブジェクト関係マッピング (ORM) ツールです。ORM は、データベースとのやり取りを簡素化し、データモデルを Python オブジェクトとして表現できるようにします。
このチュートリアルでは、SQLAlchemy を使用して別プロセスからオブジェクトフィールドを更新する方法について説明します。これは、UPSERT と呼ばれる操作に似ています。UPSERT は、既存のレコードを更新するか、存在しない場合は新しいレコードを作成する操作です。
状況
データベースに users テーブルがあるとします。このテーブルには、id、name、email の 3 つの列があります。
from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
engine = create_engine("sqlite:///example.db")
Session = sessionmaker(bind=engine)
users テーブルに対応する Python クラス User を定義します。
from sqlalchemy import Column, Integer, String
Base = declarative_base()
class User(Base):
__tablename__ = "users"
id = Column(Integer, primary_key=True)
name = Column(String(255))
email = Column(String(255))
問題
別のプロセスから User オブジェクトのフィールドを更新したいとします。この場合、競合状態が発生する可能性があります。別のプロセスが同じレコードを更新しようとしている場合、データが破損する可能性があります。
解決策
この問題を解決するには、悲観的ロックを使用できます。悲観的ロックは、レコードを更新しようとする前にレコードをロックするテクニックです。これにより、別のプロセスが同じレコードを更新しようとするのを防ぐことができます。
SQLAlchemy では、session.refresh() メソッドを使用して、レコードをロックできます。このメソッドは、データベースからレコードを取得し、現在のセッションの状態にロードします。レコードがすでにロックされている場合、RefreshError 例外がスローされます。
session = Session()
user = session.query(User).filter_by(id=1).one()
# 別のプロセスが同じレコードを更新しようとするのを防ぐために、レコードをロックします。
session.refresh(user)
user.name = "New Name"
user.email = "[email protected]"
session.commit()
UPSERT
UPSERT 操作を実行するには、session.merge() メソッドを使用できます。このメソッドは、レコードが存在するかどうかを確認し、存在する場合は更新し、存在しない場合は新しいレコードを作成します。
session = Session()
user_data = {
"name": "New Name",
"email": "[email protected]",
}
user = session.merge(User(id=1), user_data)
session.commit()
from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
engine = create_engine("sqlite:///example.db")
Session = sessionmaker(bind=engine)
from sqlalchemy import Column, Integer, String
Base = declarative_base()
class User(Base):
__tablename__ = "users"
id = Column(Integer, primary_key=True)
name = Column(String(255))
email = Column(String(255))
別プロセスからフィールドを更新
別のプロセスから User オブジェクトのフィールドを更新するには、次のコードを使用できます。
import time
from threading import Thread
def update_user(session, user_id, name, email):
"""別のプロセスからユーザーを更新する"""
session = Session()
try:
# レコードをロックして、競合状態を回避します。
user = session.refresh(session.query(User).filter_by(id=user_id).one())
user.name = name
user.email = email
session.commit()
except Exception as e:
print(f"ユーザーの更新中にエラーが発生しました: {e}")
session.rollback()
if __name__ == "__main__":
# メインプロセス
session = Session()
user = session.query(User).filter_by(id=1).one()
# 別のタスクでユーザーを更新する
thread = Thread(target=update_user, args=(session, user.id, "New Name", "[email protected]"))
thread.start()
# メインスレッドでユーザーを更新する
time.sleep(1)
user.name = "Updated Name"
user.email = "[email protected]"
session.commit()
このコードでは、update_user() 関数を使用して別のプロセスからユーザーを更新します。この関数は、まずレコードをロックして、競合状態を回避します。次に、ユーザーの名前と電子メールアドレスを更新し、コミットします。
メインプロセスでは、まずユーザーを取得し、名前と電子メールアドレスを更新します。次に、update_user() 関数を別のタスクで呼び出して、ユーザーを更新します。最後に、メインスレッドでユーザーを再度更新し、コミットします。
このコードを実行すると、メインプロセスと別のプロセスが同時にユーザーを更新しようとします。ただし、悲観的ロックにより、競合状態が回避されます。最終的に、ユーザーの名前は "Updated Name"、電子メールアドレスは "[email protected]" になります。
UPSERT 操作
UPSERT 操作を実行するには、次のコードを使用できます。
import time
from threading import Thread
def upsert_user(session, user_data):
"""ユーザーを挿入または更新する"""
session = Session()
try:
user = session.merge(User(**user_data))
session.commit()
except Exception as e:
print(f"ユーザーの挿入または更新中にエラーが発生しました: {e}")
session.rollback()
if __name__ == "__main__":
# メインプロセス
session = Session()
# ユーザーデータを用意する
user_data = {
"id": 1,
"name": "New Name",
"email": "[email protected]",
}
# 別のタスクでユーザーを挿入または更新する
thread = Thread(target=upsert_user, args=(session, user_data))
thread.start()
# メインスレッドでユーザーを挿入または更新する
time.sleep(1)
user_data["name"] = "Updated Name"
user_data["email"] = "[email protected]"
upsert_user(session, user_data)
このコードでは、upsert_user() 関数を使用してユーザーを挿入または更新します。この関数は、session.merge() メソッドを使用して、レコードが存在するかどうかを確認します。レコードが存在する場合は更新し、存在しない場合は新しいレコードを作成します。
イベントリスナー
SQLAlchemy では、イベントリスナーを使用して、データベース操作が発生したときにコードを実行することができます。この機能を使用して、別プロセスからオブジェクトフィールドが更新されたときに通知を受け取り、それに応じて処理を実行することができます。
from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.event import listen
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
engine = create_engine("sqlite:///example.db")
Session = sessionmaker(bind=engine)
def on_user_updated(mapper, connection, target):
"""ユーザーが更新されたときに呼び出されるイベントリスナー"""
print(f"ユーザー {target.id} が更新されました: {target}")
listen(User, "before_update", on_user_updated)
if __name__ == "__main__":
# メインプロセス
session = Session()
user = session.query(User).filter_by(id=1).one()
# 別のタスクでユーザーを更新する
def update_user():
time.sleep(1)
user.name = "New Name"
user.email = "[email protected]"
session.commit()
thread = Thread(target=update_user)
thread.start()
# メインスレッドでユーザーを更新する
user.name = "Updated Name"
user.email = "[email protected]"
session.commit()
このコードでは、on_user_updated() 関数を使用して、ユーザーが更新されたときに呼び出されるイベントリスナーを定義します。この関数は、更新されたユーザーの ID とオブジェクトを出力します。
ユーザーが更新されると、on_user_updated() 関数が呼び出され、更新されたユーザーの情報が出力されます。
メッセージキュー
メッセージキューを使用して、別プロセス間でデータをやり取りすることができます。この機能を使用して、別プロセスからオブジェクトフィールドが更新されたときにメッセージをキューに送信し、メインプロセスでそのメッセージを処理することができます。
import time
import threading
from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
from kombu import BrokerConnection, Producer
connection = BrokerConnection("amqp://localhost")
producer = Producer(connection)
engine = create_engine("sqlite:///example.db")
Session = sessionmaker(bind=engine)
def update_user(session, user_id, name, email):
"""別のプロセスからユーザーを更新する"""
session = Session()
try:
# レコードをロックして、競合状態を回避します。
user = session.refresh(session.query(User).filter_by(id=user_id).one())
user.name = name
user.email = email
session.commit()
# ユーザーが更新されたことを示すメッセージをキューに送信します。
producer.publish({"user_id": user_id, "name": name, "email": email})
except Exception as e:
print(f"ユーザーの更新中にエラーが発生しました: {e}")
session.rollback()
def process_messages():
"""メッセージキューからメッセージを処理する"""
with connection.channel() as channel:
channel.queue_declare(queue="user_updates")
def callback(ch, method, properties, body):
user_data = json.loads(body)
user_id = user_data["user_id"]
name = user_data["name"]
email = user_data["email"]
# メインスレッドでユーザーを更新します。
session = Session()
user = session.query(User).filter_by(id=user_id).one()
user.name = name
user.email = email
session.commit()
channel.basic_consume(queue="user_updates", on_message=callback, auto_ack=True)
channel.start_consuming()
if __name__ == "__main__":
# メインプロセス
session = Session()
user = session.query(User).filter_by(id=1).one()
# 別のタスクでユーザーを更新する
thread = Thread(target=update_user, args=(session, user.id, "New Name", "new
sqlalchemy
