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トランザクションは多くの場合、複数のステートメントで構成されます。アトミック性は、各トランザクションが単一の「単位」として扱われ、完全に成功するか完全に失敗するかのどちらかであることを保証します。トランザクションを構成するステートメントのいずれかが完了に失敗すると、トランザクション全体が失敗し、データベースは変更されません。アトミックシステムは、停電、エラー、クラッシュなど、あらゆる状況でアトミック性を保証しなければなりません。^{[ 6 ]}アトミック性の保証により、データベースへの更新が部分的にしか行われないことが防止されます。これは、一連の更新全体を完全に拒否するよりも大きな問題を引き起こす可能性があります。結果として、トランザクションが進行中であることを他のデータベースクライアントから観測することはできません。ある時点ではまだ発生しておらず、次の時点では既に完全に発生しています（または、トランザクションが進行中にキャンセルされた場合は何も発生していません）。

一貫性により、トランザクションはデータベースをある一貫性のある状態から別の一貫性のある状態へしか移行できず、データベースの不変条件が維持されます。データベースに書き込まれるデータは、制約、カスケード、トリガー、およびそれらの組み合わせを含む、定義されたすべてのルールに従って有効でなければなりません。これにより、不正なトランザクションによるデータベースの破損が防止されます。データベースの不変条件の一例として、主キーと外部キーの関係を保証する参照整合性があります。^{[ 7 ]}

トランザクションはしばしば並行して実行されます（たとえば、複数のトランザクションが同時にテーブルを読み書きする場合など）。分離性により、トランザクションの並行実行によってデータベースが、トランザクションが順次実行された場合と同じ状態に保たれることが保証されます。分離性は並行性制御の主な目的であり、使用される分離レベルによっては、未完了のトランザクションの影響が他のトランザクションから見えない場合があります。^{[ 8 ]}

永続性とは、トランザクションが一度コミットされると、システム障害（停電やクラッシュなど）が発生した場合でもコミットされたままになることを保証するものです。これは通常、完了したトランザクション（またはその影響）が不揮発性メモリに記録されることを意味します。^{[ 9 ]}

アトミック性とは、アトミック トランザクション内の一連のデータベース操作がすべて実行される（操作が成功）か、まったく実行されない（操作が失敗）かのいずれかであることを保証するものです。一連の操作は、一部だけが実行されるように分割することはできないため、一連の操作は「不可分」になります。アトミック性の保証により、データベースの更新が部分的にしか行われないことが防止され、これは一連の操作全体を完全に拒否するよりも大きな問題を引き起こす可能性があります。言い換えれば、アトミック性とは不可分性と還元不可能性を意味します。^{[ 10 ]}あるいは、論理トランザクションは複数の物理トランザクションで構成されていると言うこともできます。すべての構成要素となる物理トランザクションが実行されるまで、論理トランザクションは発生しません。

アトミック トランザクションの例としては、銀行口座 A から口座 B への送金が挙げられます。これは、口座 A からお金を引き出し、口座 B に入金するという 2 つの操作から構成されます。口座 A から金額が引き落とされた後、口座 B にも送金されたことが確認されるまでは、その金額が口座 A から引き落とされたことを確認すべきではありません。これらの操作をアトミック トランザクションで実行することで、データベースが一貫した状態を維持することが保証されます。つまり、これらの 2 つの操作のいずれかが失敗した場合、お金は借方にも貸方にも計上されません。^{[ 11 ]}

一貫性とは非常に一般的な用語で、データがすべての検証ルールを満たす必要があることを意味します。前の例では、検証はA + B = 100という要件です。一貫性を確保するには、すべての検証ルールをチェックする必要があります。トランザクションがBを変更せずにAから 10 を減算しようとするとします。一貫性は各トランザクションの後にチェックされるため、トランザクション開始前にA + B = 100であることがわかっています。トランザクションがAから 10 を正常に削除すれば、アトミック性が達成されます。しかし、検証チェックではA + B = 90となり、データベースのルールと矛盾することがわかります。トランザクション全体をキャンセルし、影響を受けた行をトランザクション前の状態にロールバックする必要があります。他の制約、トリガー、またはカスケードがあった場合、トランザクションがコミットされる前に、すべての変更操作が上記と同じ方法でチェックされます。他の制約でも同様の問題が発生する可能性があります。A と B の両方のデータ型が整数であることを要求している場合があります。例えば、Aに13.5という値を入力すると、トランザクションはキャンセルされるか、システムがトリガーの形でアラートを発生させる可能性があります（トリガーがそのような設定になっている場合）。別の例としては、整合性制約があります。これは、あるテーブルの主キーが他のテーブルの少なくとも1つの外部キーによって参照されている場合、そのテーブルの行を削除することを許可しないというものです。

分離性を示すために、2つのトランザクションが同時に実行され、それぞれが同じデータを変更しようとする場合を想定します。分離性を維持するためには、一方のトランザクションが他方のトランザクションの完了を待つ必要があります。

2つの取引について考えてみましょう。

• T1_はAからBへ10を転送する。
• T2_はBからAへ20を転送する。

これらを合わせると、4つの行動があります。

1. T _1はAから10を引きます。
2. T _{1 は}B に 10 を加える。
3. T _{2 は}B から 20 を引きます。
4. T _{2 は}A に 20 を加える。

これらの操作が順番通りに実行されれば、T _{2 は}待機する必要があるものの、分離性は維持されます。T _{1 が}途中で失敗した場合を考えてみましょう。データベースは T ₁の影響を排除し、T _{2 は}有効なデータのみを参照します。

トランザクションを交互に実行することで、実際のアクションの順序は次のようになる可能性があります。

1. T _1はAから10を引きます。
2. T _{2 は}B から 20 を引きます。
3. T _{2 は}A に 20 を加える。
4. T _{1 は}B に 10 を加える。

_{ステップ4でT1が}Bを変更中に失敗した場合、何が起こるかを考えてみましょう。T1_が失敗する時点で、T2_はすでにAを変更しています。無効なデータベースを残さずに、T1の前にあった値に戻すことはできません。これは、2つのトランザクションが同じデータフィールドに書き込もうとしたため、書き込み競合として知られています_[ 12 ] 。^一般的なシステムでは、この問題は、最後に正常だった状態に戻り、失敗したトランザクションT1をキャンセルし、中断されたトランザクションT2を正常状態から再開することで解決_されます。

AからBへ10を転送するトランザクションを考えてみましょう。まず、Aから10を削除し、次にBに10を追加します。この時点で、ユーザーにはトランザクションが成功したことが通知されます。しかし、変更内容はまだディスクバッファにキューイングされたままで、ディスクへの書き込みを待っています。停電が発生し、変更内容は失われますが、ユーザーは（当然ながら）変更内容が保持されていると想定します。

多くのデータベースは、ACID特性を実現するためにロックに依存しています。ロックとは、トランザクションがアクセスするデータにマークを付けることで、DBMSが最初のトランザクションが成功または失敗するまで他のトランザクションによるデータの変更を許可しないようにする仕組みです。ロックは、読み取りのみで変更されないデータを含め、データを処理する前に必ず取得する必要があります。複雑なトランザクションは通常、多数のロックを必要とするため、オーバーヘッドが大きくなるだけでなく、他のトランザクションの実行もブロックされます。例えば、ユーザーAが、ユーザーBが変更したいデータ行を読み取るトランザクションを実行している場合、ユーザーBはユーザーAのトランザクションが完了するまで待たなければなりません。完全な分離を保証するために、 2相ロックがよく用いられます。

ロックの代替手段として、マルチバージョン同時実行制御があります。これは、データベースが各読み取りトランザクションに、別のアクティブなトランザクションによって変更されているデータの以前の未変更バージョンを提供するものです。これにより、読み取り側はロックを取得せずに操作できます。つまり、書き込みトランザクションが読み取りトランザクションをブロックせず、読み取り側が書き込み側をブロックしません。先の例に戻ると、ユーザー A のトランザクションがユーザー B が変更しているデータを要求すると、データベースはユーザー B がトランザクションを開始した時点で存在していたデータのバージョンを A に提供します。他のユーザーがデータを変更している場合でも、ユーザー A はデータベースの一貫したビューを取得できます。スナップショット分離と呼ばれる実装では、分離特性が緩和されます。

分散データベースを介した分散トランザクションにおいて、トランザクションに影響を与えるすべてのデータに対して単一のノードが責任を負わない場合、ACID 特性を保証することは、さらに複雑な問題を引き起こします。ネットワーク接続が失敗したり、あるノードがトランザクションの一部を正常に完了した後、別のノードの障害のために変更をロールバックする必要が生じる可能性があります。2相コミット プロトコル( 2 相ロックと混同しないように注意) は、分散トランザクションに原子性を提供し、トランザクションの各参加者がトランザクションをコミットするかどうかについて合意することを保証します。^{[ 13 ]}簡単に言うと、第 1 相では、1 つのノード (コーディネーター) が他のノード (参加者) に問い合わせ、すべてのノードが準備完了と応答したときにのみ、コーディネーターが第 2 相でトランザクションを形式化します。