ロック付きコンテキストマネージャーでスマートにロック

2024-04-15

SQLite3データベースのロック（Python）

本記事では、PythonでSQLite3データベースをロックする方法について解説します。

ロックの種類

SQLiteでは、主に以下の2種類のロックが提供されています。

排他ロック: ロックを取得したプロセスだけがデータベースにアクセスできます。他のプロセスは、ロックが解除されるまで待機する必要があります。
共有ロック: 複数のプロセスがデータベースを同時に読み込みアクセスできます。書き込みアクセスは排他ロックと同様に、ロックを取得したプロセスのみ許可されます。

ロックの取得方法

SQLiteデータベースのロックを取得するには、以下の2つの方法があります。

BEGIN TRANSACTION: トランザクションを開始する際に、排他ロックを取得します。
PRAGMA lock_sharing_mode: ロックモードを設定することで、共有ロック or 排他ロックを選択できます。

以下に、それぞれの方法の例を示します。

排他ロック

import sqlite3

connection = sqlite3.connect('database.db')
cursor = connection.cursor()

# 排他ロックを取得してトランザクションを開始
cursor.execute('BEGIN TRANSACTION')

# データベース操作を実行
cursor.execute('UPDATE table SET value = ? WHERE id = ?', (10, 20))

# トランザクションをコミットしてロックを解放
connection.commit()
connection.close()

共有ロック

import sqlite3

connection = sqlite3.connect('database.db')
cursor = connection.cursor()

# 共有ロックモードを設定
cursor.execute('PRAGMA lock_sharing_mode=SHARED')

# データベース操作を実行
cursor.execute('SELECT * FROM table')

# ロックは自動的に解放される
connection.close()

ロックに関する注意点

ロックは、データベースファイルを開いている限り保持されます。不要になったら、確実にロックを解放するようにしましょう。
ロックの取得と解放を適切に行わないと、デッドロックなどの問題が発生する可能性があります。
トランザクションを利用する場合は、排他ロックが自動的に取得されるため、ロック取得処理を記述する必要はありません。

SQLiteのロックメカニズムの詳細については、以下の公式ドキュメントを参照してください。

SQLiteデータベースのロックは、データの整合性を保つために重要な機能です。本記事を参考に、状況に応じて適切なロック方法を選択してください。

SQLite3データベースのロック（Python） - サンプルコード

排他ロック

import sqlite3

def update_data(id, value):
    connection = sqlite3.connect('database.db')
    cursor = connection.cursor()

    # 排他ロックを取得してトランザクションを開始
    cursor.execute('BEGIN TRANSACTION')

    # データベース操作を実行
    cursor.execute('UPDATE table SET value = ? WHERE id = ?', (value, id))

    # トランザクションをコミットしてロックを解放
    connection.commit()
    connection.close()

if __name__ == '__main__':
    update_data(20, 100)

update_data 関数は、指定されたIDのレコードの値を更新します。
関数内では、排他ロックを取得してトランザクションを開始し、データベース操作を実行します。
操作完了後、トランザクションをコミットしてロックを解放します。

共有ロック

import sqlite3

def read_data(id):
    connection = sqlite3.connect('database.db')
    cursor = connection.cursor()

    # 共有ロックモードを設定
    cursor.execute('PRAGMA lock_sharing_mode=SHARED')

    # データベース操作を実行
    cursor.execute('SELECT * FROM table WHERE id = ?', (id,))

    # ロックは自動的に解放される
    result = cursor.fetchone()
    connection.close()

    return result

if __name__ == '__main__':
    data = read_data(20)
    print(data)

説明:

関数内では、共有ロックモードを設定してデータベース操作を実行します。
操作完了後、ロックは自動的に解放されます。
取得したレコードデータを返します。

上記のコードはあくまで一例です。状況に合わせて、適切なロック方法を選択してください。
ロックに関する詳細は、SQLiteの公式ドキュメントを参照してください。

SQLite3データベースのロック（Python） - その他の方法

ロックファイルを利用した方法

この方法は、以下の利点があります。

異なるプロセス間でロック情報を共有できます。
ロック状態を外部から確認できます。

ロックファイルの作成と削除が必要となります。
他の方法と比べて処理オーバーヘッドが大きくなります。

以下に、ロックファイルを利用したロックの実装例を示します。

import sqlite3
import os

def acquire_lock(db_path):
    lock_file = db_path + '.lock'

    # ロックファイルが存在する場合、ロックされていると判断
    if os.path.exists(lock_file):
        return False

    try:
        # ロックファイルを作成
        with open(lock_file, 'w') as f:
            f.write('locked')

        return True
    except:
        return False

def release_lock(db_path):
    lock_file = db_path + '.lock'

    # ロックファイルが存在しない場合、何もしない
    if not os.path.exists(lock_file):
        return

    try:
        # ロックファイルを削除
        os.remove(lock_file)
    except:
        pass

def update_data(id, value):
    db_path = 'database.db'

    # ロックを取得
    if not acquire_lock(db_path):
        return False

    connection = sqlite3.connect(db_path)
    cursor = connection.cursor()

    # データベース操作を実行
    cursor.execute('UPDATE table SET value = ? WHERE id = ?', (value, id))

    # トランザクションをコミットしてロックを解放
    connection.commit()
    connection.close()

    release_lock(db_path)

    return True

if __name__ == '__main__':
    update_data(20, 100)

acquire_lock 関数は、データベースファイルに対してロックを取得します。
ロックファイルが存在する場合、ロックされていると判断し、Falseを返します。
存在しない場合は、ロックファイルを作成し、Trueを返します。
release_lock 関数は、ロックを解放します。
ロックファイルが存在しない場合は、何もしません。
存在する場合は、ロックファイルを削除します。
update_data 関数は、ロックを取得してからデータベース操作を実行し、最後にロックを解放します。

ロック付きコンテキストマネージャーを利用した方法

Python 3.7以降では、contextlib モジュールの closing コンテキストマネージャーを利用して、ロックの取得と解放を自動化できます。

import sqlite3
from contextlib import closing

def update_data(id, value):
    db_path = 'database.db'

    with closing(sqlite3.connect(db_path)) as connection:
        cursor = connection.cursor()

        # データベース操作を実行
        cursor.execute('UPDATE table SET value = ? WHERE id = ?', (value, id))

        # コンテキストマネージャーが自動的にコミットとロック解放を実行

if __name__ == '__main__':
    update_data(20, 100)