[sqlite] SQLiteのロック・トランザクション関連仕様の整理

SQLiteは共有ロック・排他ロックの仕組みを備えており、プロセス内の複数スレッド、だけでなく、プロセスをまたぐ状態でSQLが同時に発行されても適切に処理されます。
トランザクションに複数のモードが存在し、指定するモードに依って取得されるロックが変わります。さらにSQLの内容に依存してロック状態が遷移するため、複数プロセスがアクセスしたときの挙動を正確に把握できるよう、仕様を整理してみました。
（文中の「プロセス」は、正確には「プロセス、もしくはスレッド」を意味します。）

DBのロック状態の種類：

• UNLOCKED
• ロックされていない状態。誰も読み書きしていない。DBの初期状態。
• SHARED
• read可、write不可な状態。複数プロセスが同時にSHAREDロックを取得可能。複数プロセスが同時にreadできることを意味する。DBがこの状態にあるとき、他のプロセスからのwriteはもちろん不可。
• RESERVED
• RESERVEDロックは、プロセスが将来writeを行う予定であるが、現時点ではreadだけを行っている状態である。SHAREDロックは複数プロセスが同時に取得することができるが、RESERVEDロックを取得できるのは1プロセスに限定される。
• PENDINGロックとの違いは、新たにSHAREDロックを取得できる点（RESERVEDロック中であれば、別プロセスが新たにSHAREDロックを取得できるが、PENDINGロック中は新たにSHAREDロックを取得することはできない）。
• SQL実行におけるwrite処理がキャッシュ上で完結する場合は、このRESERVEDロック状態で実行される。
• PENDING
• PENDINGロックは、既存のSHAREDロックの解放を待ち、EXCLUSIVEロックを取得してwriteを実行しようとしている状態である。PENDINGロック状態では新たなSHAREDロックの取得は許可されない。ただし、既存のSHAREDロックはそれが解放されるまでは有効。
• EXCLUSIVE
• EXCLUSIVEロックはDBファイルへのwrite実行時に必要なロックである。あるDBファイルの中では、ただ一つのEXCLUSIVEロックだけが有効になることができる（このとき、その他の全てのロックは解放された状態になる）。
• SQLiteは並列処理性能を最大化する目的で、EXCLUSIVEロックの取得時間を最小にするよう動作する。

参考： File Locking And Concurrency In SQLite Version 3

トランザクションの開始：

明示的にトランザクションを開始する、しないに関わらず、DBの更新ではかならずトランザクションが実行されます。

• BEGIN TRANSACTIONなしでDBを更新するSQLを発行した場合には、内部で自動的にトランザクションが開始され、SQL実行後にコミットされる
• BEGIN TRANSACTIONを明示的に実行した場合には、COMMITもしくはROLLBACKを実行するまでトランザクション状態が継続される

トランザクションのモード：

• DEFERRED
• デフォルトはこのモード。トランザクションを開始した後でも、実際にDBに対するアクセスが発生するまではどのロックも取得しない。最初のread処理でSHAREDロックを取得し、最初のwrite処理でRESERVEDロックを取得する。
• あるプロセスがトランザクションを開始した後に、別のプロセスが新たにトランザクションを開始できる（BEGIN TRANSACTION実行後に、別のプロセスからのBEGIN TRANSACTIONが成功してしまう点には注意が必要）。
• IMMEDIATE
• BEGIN TRANSACTION実行時にRESERVEDロックを取得する。あるdatabase connectionにおいてIMMEDIATEトランザクションを開始した後は、他のどのdatabase connectionも、DBへのwrite、IMMEDIATE/EXCLUSIVEトランザクションの開始はできなくなる。ただし、readは可能。
• EXCLUSIVE
• BEGIN TRANSACTION実行時にEXCLUSIVEロックを取得する。EXCLUSIVEトランザクション開始後は、”read uncomitted” connectionを除く全てのdatabase connectionでreadが禁止される。また、EXCLUSIVEトランザクション、例外なく全てのdatabase connectionにおいてwriteが禁止される。

参考： BEGIN TRANSACTION (SQL As Understood by SQLite)

ロック状態とトランザクションの関係

各トランザクション開始時にどのロックが取得されて、そのロック状態がどう遷移するのかがわかりにくかったため、絵にまとめました。

以上、SQLiteの動作理解の助けになれば幸いです。