トランザクションとは？COMMIT/ROLLBACKとACID特性を解説

この記事では、トランザクションとは何か、COMMIT と ROLLBACK の違い、そしてデータベースの信頼性を支える ACID特性（原子性・一貫性・分離性・永続性）を、銀行振込の例えとコードでひと通り解説します。

対象は SELECT / UPDATE / INSERT / DELETE は書けるが、トランザクションは聞いたことがない初心者エンジニアです。前回のロックの記事の続編にあたる内容でもあります。

そもそも、なぜトランザクションが必要なのか

銀行の「振込」を例に考えます。AさんからBさんへ1万円を振り込むとき、データベースの中では次の2つの処理が走ります。

A口座の残高から1万円を引く（UPDATE）
B口座の残高に1万円を足す（UPDATE）

もし1番目だけ成功して、2番目の直前にシステムが落ちたらどうなるでしょうか。Aさんのお金は減ったのに、Bさんには届いていない──1万円がこの世から消えてしまいます。この2つは「両方成功」か「両方なかったことにする」のどちらかでなければなりません。

この「ひとまとまりの処理を、全部成功か全部取り消しかのどちらかにする」仕組みがトランザクションです。料理のレシピで「材料を全部そろえて作り切るか、何も作らないか」のどちらかにする、というイメージに近いです。

COMMIT と ROLLBACK の基本的な考え方

トランザクションは BEGIN で始まり、処理が問題なく終われば COMMIT で確定、途中で失敗すれば ROLLBACK で開始前の状態に巻き戻します。流れを整理すると次のとおりです。

BEGIN：トランザクションを開始する
COMMIT：すべての変更を確定・永続化し、ロックを解放する
ROLLBACK：すべての変更を取り消して開始前の状態に戻し、ロックを解放する

トランザクションは「全部確定（COMMIT）」か「全部取り消し（ROLLBACK）」かの二択で終わります。中途半端な状態がデータベースに残ることはありません。

トランザクションの基本構文

両方の UPDATE が成功した場合に COMMIT する例です。

BEGIN;                                   -- トランザクション開始
UPDATE account SET balance = balance - 10000 WHERE id = 'A';
UPDATE account SET balance = balance + 10000 WHERE id = 'B';
COMMIT;                                  -- 両方成功 → 確定

途中で異常を検知したら、COMMIT の代わりに ROLLBACK を実行します。

BEGIN;
UPDATE account SET balance = balance - 10000 WHERE id = 'A';
-- ここで残高不足などの異常を検知したら…
ROLLBACK;                                -- Aから引いた分も含めてすべて取り消し

COMMIT とは：「この一連の変更を確定して永続化する」命令です。実行すると変更が正式にディスクへ書き込まれ、障害が起きても消えない状態になり、他のトランザクションからも見えるようになります。前回学んだロックも、このタイミングで解放されます。
ROLLBACK とは：「この一連の変更をすべて取り消して、開始前の状態に戻す」命令です。BEGIN 以降に行った UPDATE や INSERT がなかったことになります。ロックも同様に解放されます。プログラムでは「エラーが起きたら ROLLBACK、問題なければ COMMIT」という形で使うのが基本です。

トランザクションの4つの約束「ACID特性」

トランザクションがデータの信頼性を守るために満たすべき性質を、頭文字を取って ACID特性 と呼びます。難しそうな用語ですが、ひとつずつ見れば素直な内容です。

頭文字	特性名	意味	振込の例
A	Atomicity（原子性）	全部実行されるか、まったく実行されないか（オール・オア・ナッシング）	「出金と入金が両方」か「両方なし」。片方だけは起きない
C	Consistency（一貫性）	トランザクションの前後で、決められたルール（制約）が常に守られている	「残高はマイナスにならない」などの制約が破られない
I	Isolation（分離性）	同時に走る別のトランザクションから影響を受けず、互いに邪魔をしない	他人の振込処理が、自分の振込の途中経過を読んで混乱しない
D	Durability（永続性）	一度 COMMIT した結果は、その後障害が起きても失われない	振込完了後に停電しても、記録は残っている

原子性（A）は COMMIT / ROLLBACK で実現され、分離性（I）は前回学んだロックなどで実現されます。つまりロックとトランザクションは別物ではなく、トランザクションの「分離性」を支える部品がロック、という関係です。

分離レベル（応用）

分離性（Isolation）は、実は「どこまで厳密に分離するか」を分離レベルとして段階的に選べます。厳しくするほど安全ですが、待ちが増えて遅くなります。代表的なものは次の4段階です。

分離レベル	概要
READ UNCOMMITTED	他人の未確定の変更まで見えてしまう（最も緩い）
READ COMMITTED	確定済みの変更だけ見える（多くのDBの既定値）
REPEATABLE READ	同じ行を何度読んでも同じ結果になる
SERIALIZABLE	まるで1件ずつ順番に実行したかのように振る舞う（最も厳しい）

分離レベルが緩いと、「未確定データを読む（ダーティリード）」などの好ましくない現象が起こりえます。初心者のうちは「厳しくするほど安全だが遅くなる、というトレードオフがある」とだけ押さえておけば十分です。

実例：プログラムでの典型的な使い方（Python）

実際のプログラムでは、正常終了したら COMMIT、例外が起きたら ROLLBACK という形で書きます。Python（psycopg2）を使った例です。

conn = psycopg2.connect("dbname=bank")
cur = conn.cursor()
try:
    cur.execute("UPDATE account SET balance = balance - 10000 WHERE id = 'A';")
    cur.execute("UPDATE account SET balance = balance + 10000 WHERE id = 'B';")
    conn.commit()    # 両方成功 → 確定
except Exception:
    conn.rollback()  # 途中で失敗 → すべて取り消し
    raise
finally:
    conn.close()

この形にしておけば、処理の途中で何が起きても「中途半端な状態」が残りません。with 構文やフレームワークの仕組みを使えば、commit / rollback を自動化することもできます。

まとめ

トランザクションは、ひとまとまりの処理を「全部成功か、全部取り消しか」にする仕組み
BEGIN で始め、成功なら COMMIT（確定・永続化）、失敗なら ROLLBACK（開始前に巻き戻し）
信頼性を支える4つの約束が ACID（原子性・一貫性・分離性・永続性）
分離性はロックなどで実現され、分離レベルで安全性と速度のバランスを選べる

最後にひとつ疑問が残ります。「COMMIT した結果が、停電しても消えない（＝永続性）」のは、いったいどうやって実現しているのでしょうか。その裏側を支えるのが WAL（先行書き込みログ） です。次回はそのWALと、データベースの内部動作を掘り下げます。

参考リソース

テックジム「データベーストランザクションのACID特性とは？」　BEGIN / COMMIT / ROLLBACK とACID4特性の初心者向け解説
Zenn（hogetech）「トランザクションの ACID 特性とは？」　分離レベルとリード現象（ダーティリード等）まで含めた整理
ビズドットオンライン「ACID特性とは？」　送金例を使った原子性・永続性のわかりやすい説明

トランザクションとは？COMMIT / ROLLBACK と ACID特性を初心者向けにやさしく解説