ITパスポート 2012年 秋期 問80

在庫管理の同時更新で起きる「取りこぼし」問題【ITパスポート 解説】

正解の理由

• 排他制御（exclusive control）：同じデータを同時に操作しないようにする仕組み。
• 競合状態（race condition）：複数の処理が同じ資源を同時に扱うことで誤った結果になる状況。

解法ステップ

1. 初期の在庫数 = 100。
2. ①（入力Aの読み込み）: Aが在庫数を読み込む → 読んだ値 = 100。Aは50を加えた結果を内部で保持（計算結果 = 150）。まだ書き込みなし。
3. ②（入力Bの読み込み）: Bが在庫数を読み込む → 読んだ値 = 100（Aの書き込みはまだ）。Bは30を引いた結果を内部で保持（計算結果 = 70）。
4. ③（入力Bの書き込み）: Bが在庫数に70を書き込む。この時点で在庫 = 70。
5. ④（入力Aの書き込み）: Aが自分の計算結果150を書き込む。最終的な在庫 = 150。

• 並列処理で読み込みが重なると、後から書き込みをした処理が前の結果を上書きする（取りこぼし）が起きます。
• この問題の順序では A の書き込みが最後に行われるため最終値は150。

選択肢別の誤答解説

• ア: 70
  Bの更新（70）が最後に残るケースを想定した答えです。しかし実際には最後にAが150を書き戻しているため最終は70にはなりません。
• イ: 100
  どちらの更新も反映されていないと仮定した答えです。読み込みだけで書き込みが無かった場合は100のままですが、この図では③および④で書き込みが行われるため当てはまりません。
• ウ: 120
  これは「正しい直列実行」を想定した結果です。通常、もし A と B が順序通り（例えばAが先に完全実行、次にBが実行）で行われれば $100+50-30=120$ になります。しかし今回の実行順序（読み込み・書き込みが混在）では取りこぼしが発生し、120にはなりません。
• エ: 150
  Aが最後に150を書き戻すため、最終的に在庫が150になります。これがこの問題の正解です。

よくある誤解

1. 「同時に処理しても合計は足し引きされる」と思う誤解
   実行の順序（特に読み込みと書き込みのタイミング）によっては、ある更新が別の更新で上書きされ、期待する合計と異なる結果になります。単純な「同時＝足し算・引き算が合算される」ではありません。
2. 「読み込み時点の値は常に最新」と思う誤解
   読み込んだ値はその瞬間の値です。別の処理がその後に書き込むと、その読み込みを基にした計算は古い値に基づく結果になります（いわゆるスタレーデータ＝古いデータ）。

補足コラム

• ロック（mutex, ミューテックス）: 処理が共有データを扱うときにロックを取って他の処理を待たせる方法。確実だが待ち時間が発生する。
• トランザクション（transaction: まとまった一連の処理を一つとして扱う仕組み）と排他制御: データベースでよく使われる。失敗時はロールバック（元に戻す）できる。
• 楽観ロック（optimistic locking）: 更新時に「自分が読み込んだときから変わっていないか」をチェックして、変わっていたら再試行する方式。競合が少ない場合に効率的。
• 原子的操作（atomic operation）/ 一括更新: 読み出し・計算・書き込みを分離ではなく一つで行う（例：SQLの UPDATE inventory SET stock = stock + 50 のようにDB側で直接加算する）。

# 共有変数
stock = 100

def inputA():
    global stock
    v = stock           # 読み込み
    v = v + 50          # 計算
    stock = v           # 書き込み

def inputB():
    global stock
    v = stock
    v = v - 30
    stock = v

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