楽観的同時実行制御とは？初心者向けに図解で徹底解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

はじめに

現代のアプリケーションは同時に複数の作業が進むのが普通です。例えばSNSの投稿やオンラインショップのカート更新など、同時にデータを変えようとする動きがたくさんあります。そんなとき、楽観的同時実行制御は「起きても大丈夫」と考え、衝突が起きたときだけ対応します。

楽観的同時実行制御とは？

楽観的同時実行制御（OCC：Optimistic Concurrency Control）は、データベースや分散システムで使われる実装のひとつです。作業開始時にデータをロックせず、作業終了時に衝突があるかどうかを検証します。もしデータが他の作業で変更されていれば衝突とみなし、再度処理をやり直すか、エラーを返します。

たとえるなら、教室で友だちと同じノートを同時に書いてしまいそうになったとき、結論だけ後で照合して矛盾があればやり直す、というイメージです。こうすることで、長い間ロックをかけて待つ時間を減らし、処理の効率を上げられる場合があります。

基本的な考え方と仕組み

基本は「データのバージョン番号」や「タイムスタンプ」を使って、更新時に自分が取得した時点の情報と現在の情報を照合することです。例として、商品ページの在庫数を更新する場合を想像します。最初に在庫情報と一緒に< span>バージョン情報を取得します。利用者が注文を確定するとき、同時に別の注文で在庫が変わっていないかを確認します。もし在庫が別の注文で変わっていれば、現状のデータと照合して衝突を検出します。衝突がなければ、更新を確定させ、在庫数と新しいバージョンを保存します。

ポイント：OCCでは「衝突が起きるかもしれない」と前提にして、検証と再試行を繰り返すことが前提です。

実装の基本ステップ

1つの操作を例にとると、以下の順で進みます。データを読み取る、変更を適用する、変更をデータベースに送る、検証を行う、衝突があれば再試行またはエラーメッセージを返す、という流れです。

このとき、実装には以下の要素が欠かせません。バージョン番号、タイムスタンプ、検証時の衝突判定、再試行の回数制限、そして場合によっては自動リトライのポリシーです。

実例と適用分野

Eコマースのカート更新、SNSのいいね数、分散キャッシュの更新など、競合が起きにくい場面ではOCCが有効に働きます。一方で、同時に大量の更新が起きやすい場合には、衝突時のリトライによる遅延が問題になることがあります。したがって、適用する領域を選ぶことが重要です。

楽観的同時実行制御と悲観的制御の違い

項目	楽観的同時実行制御	悲観的同時実行制御
前提	衝突は稀だと仮定	衝突が発生する可能性を前提にロックを取得
実行時の挙動	操作中はロックをかけず、検証時に整合性を確認	データを取得時点でロックを取り、更新が終わるまで保持
適している場面	読み取りが多く、衝突が低い場面	衝突が高い、データ整合性が最優先の場面
パフォーマンス影響	長い待機を避けられるが、再試行が発生することがある	ロックの待ち時間が発生するが衝突解決は安定
使いどころの例	Eコマースの在庫更新、カート操作など	銀行取引の更新など、厳密な整合性が必要な場面

よくある誤解と注意点

よくある誤解は「楽観的だから必ず衝突が起きない」と思うことです。現実には衝突は起き得ます。衝突が起きた場合の対応を事前に決めておくことが重要です。もう一つの誤解は「再試行が無限に続く」というものです。実装には再試行回数の上限を設け、ユーザーに分かりやすいエラーメッセージを返す設計が求められます。

用語の整理とまとめ

楽観的同時実行制御は、データ更新時の整合性を「検証と再試行」で担う技術です。バージョン番号やタイムスタンプを使ってデータの状態を追跡します。重要なのは、衝突時にどう処理するかを事前に決めておくことです。学習のポイントは、現場での競合やパフォーマンスのバランスを見極める力を養うことです。

まとめ

この解説では、楽観的同時実行制御の基本的な考え方、実装の流れ、悲観的制御との違い、そして適切な使いどころについて学びました。初心者の方は最初は小さなシステムで試し、衝突の発生パターンを観察してから本番の設計へと移るのが良いでしょう。

楽観的同時実行制御の同意語

楽観的同時実行制御: データベースなどで、実行中はロックを取らず、コミット時に矛盾がないか検証して整合性を保つ手法。衝突があればリトライする設計思想。
楽観的並行制御: 同時に複数のトランザクションを許容し、更新時点で整合性を検証して矛盾を検出・解決する考え方。
オプティミスティック同時実行制御: 英語名 OCC の日本語表現の一つで、同じ意味を指す。実行中はロックを最小限にし、検証時に衝突を判定する方式。
楽観的ロック: ロックを開始時に取得せず、更新時に矛盾がないか検証してリトライする楽観的アプローチの表現。OCC と同様の考え方を指すことがある。
バージョンベース検証: 各データ項目にバージョン番号を付与し、更新時に現在のバージョンと整合性を確認して衝突を検出する手法。
バージョンベース同時実行制御: バージョン管理と検証を組み合わせ、競合が発生した場合に巻き戻し・再試行を行う並行制御の形。
検証ベース同時実行制御: 更新時の検証を核に矛盾を検出し、必要に応じて再実行する設計思想。

楽観的同時実行制御の対義語・反対語

悲観的同時実行制御: トランザクションが衝突を避けるため、データへのアクセス前にロックを取得して他のトランザクションの参照・更新を待機させる方式。衝突が起こりにくい反面、待機やデッドロックのリスク、性能低下が起こりやすい。
ロックベースの同時実行制御: データアクセス時にロックをかけて衝突を回避する、楽観的制御とは異なる代表的な手法群。目的は常に整合性を保つことだが、待機やロック競合が発生することがある。
排他ロック: データアイテムを独占的にロックして、他のトランザクションが同時にそのデータへアクセスできないようにする、典型的な悲観的制御の実装手段。

楽観的同時実行制御の共起語

悲観的同時実行制御: データを更新する際にロックを取得して他の操作を待機させる従来型の手法。衝突を事前に防ぐが、待機やデッドロックのリスクが高くなることがある。
バージョン管理: データアイテムの複数のバージョンを管理し、検証時に参照するバージョンを特定できる仕組み。
タイムスタンプ: データの更新時刻を表す指標。衝突検出の基準として用いられることが多い。
バージョン番号: データアイテムの更新回数を表す識別子。更新時にインクリメントされ、整合性検証に用いられる。
MVCC: Multi-Version Concurrency Control の略。複数のデータバージョンを同時に保持して読み取りと更新の衝突を回避する技術。
多版本同時実行制御: MVCC の日本語表現。データを複数のバージョンで管理して高い並行性を実現する考え方。
スナップショット: 特定時点のデータの静止コピーを用いて、読み取り時に安定した一貫性を確保する手法。
スナップショット隔離: スナップショットを用いた隔離レベルの実現。読み取りが他の更新から独立する。
検証フェーズ: コミット時に、読み取ったデータが他のトランザクションによって変更されていないかを確認する段階。
競合検出: 検証フェーズでデータの不整合や競合を検出する仕組み。
衝突検出: 同じデータを同時に更新した際の競合を検知するプロセス。
更新検知: データの更新を追跡し、検証時に参照データとの整合性を判断する。
ロールバック: 検証で衝突が見つかった場合、トランザクションの変更を取り消す処理。
リトライ: 衝突発生後、同じトランザクションを再度実行すること。
アトミック性: トランザクション全体が不可分に完了するか、全く実行されない状態を保つ性質。
一貫性: データベース全体が定められた整合性ルールを満たす状態を維持すること。
読み取り一貫性: 読み取り時に矛盾のない、確定したデータを返す性質。
分離レベル: 他のトランザクションの影響をどれだけ遮断するかを指定する設定。
コミット: トランザクションの変更を確定してデータベースに反映する最終処理。
2相コミット / Two-Phase Commit: 分散トランザクションを安全に完了させるための二段階のコミット手順。
分散トランザクション: 複数のノードにまたがるトランザクションを管理する仕組み。
データ整合性: データの正確性と矛盾のない状態を保つこと。
更新衝突: 複数トランザクションが同じアイテムを同時に更新してしまう状況。
デッドロック回避: ロックを使う場合に発生するデッドロックを回避する設計上の工夫。
キャッシュ整合性: キャッシュとデータベース間の整合性を保つ仕組み。

楽観的同時実行制御の関連用語

楽観的同時実行制御: 同時実行中のデータ競合を検出して、検証時に衝突があればロールバックして再試行する、主に読み取り時にデータへロックをかけず進む手法。Read-setとWrite-setを用いた検証フェーズで成否を決定する。
悲観的同時実行制御: データへアクセスする前にロックを取得して他のトランザクションの更新を排除する手法。競合が多い環境で安定性は高いが、待機やデッドロックが発生しやすい。
検証フェーズ: 読み取り時点のデータと更新対象の整合性を検証する段階。衝突があるとトランザクションは中止され、再試行される。
Read-set: トランザクションが実行中に読み取ったデータの集合。検証時に他のトランザクションの変更を受けていないかを確認する対象。
Write-set: トランザクションが更新対象として宣言するデータの集合。検証時に衝突がないかを判断する対象。
衝突検出: 他のトランザクションが同じデータを更新していないか、読み取りデータの整合性が保たれているかを検証する処理。
書込み競合: 複数のトランザクションが同じデータを書き換えようとする競合のこと。OCCでは検証時に検出され、片方をロールバックする。
Write-write衝突: 同一データに対する二つ以上の書き込みが同時に行われる競合の典型例。
Read-write衝突: あるトランザクションがデータを読み取った後、別のトランザクションがそのデータを書き換えることで生じる矛盾。
Write skew: スナップショット分離の下で起こり得る不整合。二つのトランザクションが条件付きに更新を行い、全体として直列実行と同等の結果にならない現象。
ファントムリード: トランザクションの間に、条件に合致する新しい行が挿入・削除されて結果が変わる現象。主にスナップショット分離で注意される。
バージョン管理 / MVCC: 複数のデータバージョンを同時に保持し、読み取りは過去のバージョンを返すことで高い並行性を実現する技術。OCCと組み合わせて使われることがある。
マルチバージョン同時実行制御: MVCCの別名。読み取りのロックを回避しつつ、新しいバージョンを作成して更新を適用する。
スナップショット分離 / Snapshot Isolation: 同じ瞬間のデータ状態を読み取るための分離レベル。OCCとは別の実装で、Write skewのリスクがあることに留意。
タイムスタンプ順序制御 / Timestamp Ordering: トランザクションにタイムスタンプを割り当て、開始時刻と衝突条件を比較して処理を決める古典的な競合制御法。
バージョン / バージョン番号: データの更新ごとに振られる識別子。検証時の整合性判断に使われる。
ACID: トランザクションの基本特性。原子性・一貫性・分離性・耐久性を意味し、OCCの思想的背景となる。
コミット / ロールバック: 検証に成功した場合は変更を確定させて記録する(コミット)。衝突が検出された場合は変更を取り消す(ロールバック)。
再試行: 検証が衝突で失敗した場合、同じトランザクションを再度実行する処理。