~bzr-pqm/bzr/bzr.dev

« back to all changes in this revision

Viewing changes to bzrlib/lru_cache.py

  • Committer: Robert Collins
  • Date: 2005-12-02 03:23:47 UTC
  • Revision ID: robertc@robertcollins.net-20051202032347-ba08123207a945a0
Test for Jeff Bailey.

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
1
 
# Copyright (C) 2006, 2008, 2009 Canonical Ltd
2
 
#
3
 
# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
4
 
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
5
 
# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
6
 
# (at your option) any later version.
7
 
#
8
 
# This program is distributed in the hope that it will be useful,
9
 
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10
 
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
11
 
# GNU General Public License for more details.
12
 
#
13
 
# You should have received a copy of the GNU General Public License
14
 
# along with this program; if not, write to the Free Software
15
 
# Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
16
 
 
17
 
"""A simple least-recently-used (LRU) cache."""
18
 
 
19
 
from bzrlib import (
20
 
    trace,
21
 
    )
22
 
 
23
 
_null_key = object()
24
 
 
25
 
class _LRUNode(object):
26
 
    """This maintains the linked-list which is the lru internals."""
27
 
 
28
 
    __slots__ = ('prev', 'next_key', 'key', 'value', 'cleanup', 'size')
29
 
 
30
 
    def __init__(self, key, value, cleanup=None):
31
 
        self.prev = None
32
 
        self.next_key = _null_key
33
 
        self.key = key
34
 
        self.value = value
35
 
        self.cleanup = cleanup
36
 
        # TODO: We could compute this 'on-the-fly' like we used to, and remove
37
 
        #       one pointer from this object, we just need to decide if it
38
 
        #       actually costs us much of anything in normal usage
39
 
        self.size = None
40
 
 
41
 
    def __repr__(self):
42
 
        if self.prev is None:
43
 
            prev_key = None
44
 
        else:
45
 
            prev_key = self.prev.key
46
 
        return '%s(%r n:%r p:%r)' % (self.__class__.__name__, self.key,
47
 
                                     self.next_key, prev_key)
48
 
 
49
 
    def run_cleanup(self):
50
 
        try:
51
 
            if self.cleanup is not None:
52
 
                self.cleanup(self.key, self.value)
53
 
        finally:
54
 
            # cleanup might raise an exception, but we want to make sure
55
 
            # to break refcycles, etc
56
 
            self.cleanup = None
57
 
            self.value = None
58
 
 
59
 
 
60
 
class LRUCache(object):
61
 
    """A class which manages a cache of entries, removing unused ones."""
62
 
 
63
 
    def __init__(self, max_cache=100, after_cleanup_count=None):
64
 
        self._cache = {}
65
 
        # The "HEAD" of the lru linked list
66
 
        self._most_recently_used = None
67
 
        # The "TAIL" of the lru linked list
68
 
        self._least_recently_used = None
69
 
        self._update_max_cache(max_cache, after_cleanup_count)
70
 
 
71
 
    def __contains__(self, key):
72
 
        return key in self._cache
73
 
 
74
 
    def __getitem__(self, key):
75
 
        cache = self._cache
76
 
        node = cache[key]
77
 
        # Inlined from _record_access to decrease the overhead of __getitem__
78
 
        # We also have more knowledge about structure if __getitem__ is
79
 
        # succeeding, then we know that self._most_recently_used must not be
80
 
        # None, etc.
81
 
        mru = self._most_recently_used
82
 
        if node is mru:
83
 
            # Nothing to do, this node is already at the head of the queue
84
 
            return node.value
85
 
        # Remove this node from the old location
86
 
        node_prev = node.prev
87
 
        next_key = node.next_key
88
 
        # benchmarking shows that the lookup of _null_key in globals is faster
89
 
        # than the attribute lookup for (node is self._least_recently_used)
90
 
        if next_key is _null_key:
91
 
            # 'node' is the _least_recently_used, because it doesn't have a
92
 
            # 'next' item. So move the current lru to the previous node.
93
 
            self._least_recently_used = node_prev
94
 
        else:
95
 
            node_next = cache[next_key]
96
 
            node_next.prev = node_prev
97
 
        node_prev.next_key = next_key
98
 
        # Insert this node at the front of the list
99
 
        node.next_key = mru.key
100
 
        mru.prev = node
101
 
        self._most_recently_used = node
102
 
        node.prev = None
103
 
        return node.value
104
 
 
105
 
    def __len__(self):
106
 
        return len(self._cache)
107
 
 
108
 
    def _walk_lru(self):
109
 
        """Walk the LRU list, only meant to be used in tests."""
110
 
        node = self._most_recently_used
111
 
        if node is not None:
112
 
            if node.prev is not None:
113
 
                raise AssertionError('the _most_recently_used entry is not'
114
 
                                     ' supposed to have a previous entry'
115
 
                                     ' %s' % (node,))
116
 
        while node is not None:
117
 
            if node.next_key is _null_key:
118
 
                if node is not self._least_recently_used:
119
 
                    raise AssertionError('only the last node should have'
120
 
                                         ' no next value: %s' % (node,))
121
 
                node_next = None
122
 
            else:
123
 
                node_next = self._cache[node.next_key]
124
 
                if node_next.prev is not node:
125
 
                    raise AssertionError('inconsistency found, node.next.prev'
126
 
                                         ' != node: %s' % (node,))
127
 
            if node.prev is None:
128
 
                if node is not self._most_recently_used:
129
 
                    raise AssertionError('only the _most_recently_used should'
130
 
                                         ' not have a previous node: %s'
131
 
                                         % (node,))
132
 
            else:
133
 
                if node.prev.next_key != node.key:
134
 
                    raise AssertionError('inconsistency found, node.prev.next'
135
 
                                         ' != node: %s' % (node,))
136
 
            yield node
137
 
            node = node_next
138
 
 
139
 
    def add(self, key, value, cleanup=None):
140
 
        """Add a new value to the cache.
141
 
 
142
 
        Also, if the entry is ever removed from the cache, call
143
 
        cleanup(key, value).
144
 
 
145
 
        :param key: The key to store it under
146
 
        :param value: The object to store
147
 
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
148
 
                        'value' should be cleaned up.
149
 
        """
150
 
        if key is _null_key:
151
 
            raise ValueError('cannot use _null_key as a key')
152
 
        if key in self._cache:
153
 
            node = self._cache[key]
154
 
            try:
155
 
                node.run_cleanup()
156
 
            finally:
157
 
                # Maintain the LRU properties, even if cleanup raises an
158
 
                # exception
159
 
                node.value = value
160
 
                node.cleanup = cleanup
161
 
                self._record_access(node)
162
 
        else:
163
 
            node = _LRUNode(key, value, cleanup=cleanup)
164
 
            self._cache[key] = node
165
 
            self._record_access(node)
166
 
 
167
 
        if len(self._cache) > self._max_cache:
168
 
            # Trigger the cleanup
169
 
            self.cleanup()
170
 
 
171
 
    def cache_size(self):
172
 
        """Get the number of entries we will cache."""
173
 
        return self._max_cache
174
 
 
175
 
    def get(self, key, default=None):
176
 
        node = self._cache.get(key, None)
177
 
        if node is None:
178
 
            return default
179
 
        self._record_access(node)
180
 
        return node.value
181
 
 
182
 
    def keys(self):
183
 
        """Get the list of keys currently cached.
184
 
 
185
 
        Note that values returned here may not be available by the time you
186
 
        request them later. This is simply meant as a peak into the current
187
 
        state.
188
 
 
189
 
        :return: An unordered list of keys that are currently cached.
190
 
        """
191
 
        return self._cache.keys()
192
 
 
193
 
    def items(self):
194
 
        """Get the key:value pairs as a dict."""
195
 
        return dict((k, n.value) for k, n in self._cache.iteritems())
196
 
 
197
 
    def cleanup(self):
198
 
        """Clear the cache until it shrinks to the requested size.
199
 
 
200
 
        This does not completely wipe the cache, just makes sure it is under
201
 
        the after_cleanup_count.
202
 
        """
203
 
        # Make sure the cache is shrunk to the correct size
204
 
        while len(self._cache) > self._after_cleanup_count:
205
 
            self._remove_lru()
206
 
 
207
 
    def __setitem__(self, key, value):
208
 
        """Add a value to the cache, there will be no cleanup function."""
209
 
        self.add(key, value, cleanup=None)
210
 
 
211
 
    def _record_access(self, node):
212
 
        """Record that key was accessed."""
213
 
        # Move 'node' to the front of the queue
214
 
        if self._most_recently_used is None:
215
 
            self._most_recently_used = node
216
 
            self._least_recently_used = node
217
 
            return
218
 
        elif node is self._most_recently_used:
219
 
            # Nothing to do, this node is already at the head of the queue
220
 
            return
221
 
        # We've taken care of the tail pointer, remove the node, and insert it
222
 
        # at the front
223
 
        # REMOVE
224
 
        if node is self._least_recently_used:
225
 
            self._least_recently_used = node.prev
226
 
        if node.prev is not None:
227
 
            node.prev.next_key = node.next_key
228
 
        if node.next_key is not _null_key:
229
 
            node_next = self._cache[node.next_key]
230
 
            node_next.prev = node.prev
231
 
        # INSERT
232
 
        node.next_key = self._most_recently_used.key
233
 
        self._most_recently_used.prev = node
234
 
        self._most_recently_used = node
235
 
        node.prev = None
236
 
 
237
 
    def _remove_node(self, node):
238
 
        if node is self._least_recently_used:
239
 
            self._least_recently_used = node.prev
240
 
        self._cache.pop(node.key)
241
 
        # If we have removed all entries, remove the head pointer as well
242
 
        if self._least_recently_used is None:
243
 
            self._most_recently_used = None
244
 
        try:
245
 
            node.run_cleanup()
246
 
        finally:
247
 
            # cleanup might raise an exception, but we want to make sure to
248
 
            # maintain the linked list
249
 
            if node.prev is not None:
250
 
                node.prev.next_key = node.next_key
251
 
            if node.next_key is not _null_key:
252
 
                node_next = self._cache[node.next_key]
253
 
                node_next.prev = node.prev
254
 
            # And remove this node's pointers
255
 
            node.prev = None
256
 
            node.next_key = _null_key
257
 
 
258
 
    def _remove_lru(self):
259
 
        """Remove one entry from the lru, and handle consequences.
260
 
 
261
 
        If there are no more references to the lru, then this entry should be
262
 
        removed from the cache.
263
 
        """
264
 
        self._remove_node(self._least_recently_used)
265
 
 
266
 
    def clear(self):
267
 
        """Clear out all of the cache."""
268
 
        # Clean up in LRU order
269
 
        while self._cache:
270
 
            self._remove_lru()
271
 
 
272
 
    def resize(self, max_cache, after_cleanup_count=None):
273
 
        """Change the number of entries that will be cached."""
274
 
        self._update_max_cache(max_cache,
275
 
                               after_cleanup_count=after_cleanup_count)
276
 
 
277
 
    def _update_max_cache(self, max_cache, after_cleanup_count=None):
278
 
        self._max_cache = max_cache
279
 
        if after_cleanup_count is None:
280
 
            self._after_cleanup_count = self._max_cache * 8 / 10
281
 
        else:
282
 
            self._after_cleanup_count = min(after_cleanup_count,
283
 
                                            self._max_cache)
284
 
        self.cleanup()
285
 
 
286
 
 
287
 
class LRUSizeCache(LRUCache):
288
 
    """An LRUCache that removes things based on the size of the values.
289
 
 
290
 
    This differs in that it doesn't care how many actual items there are,
291
 
    it just restricts the cache to be cleaned up after so much data is stored.
292
 
 
293
 
    The size of items added will be computed using compute_size(value), which
294
 
    defaults to len() if not supplied.
295
 
    """
296
 
 
297
 
    def __init__(self, max_size=1024*1024, after_cleanup_size=None,
298
 
                 compute_size=None):
299
 
        """Create a new LRUSizeCache.
300
 
 
301
 
        :param max_size: The max number of bytes to store before we start
302
 
            clearing out entries.
303
 
        :param after_cleanup_size: After cleaning up, shrink everything to this
304
 
            size.
305
 
        :param compute_size: A function to compute the size of the values. We
306
 
            use a function here, so that you can pass 'len' if you are just
307
 
            using simple strings, or a more complex function if you are using
308
 
            something like a list of strings, or even a custom object.
309
 
            The function should take the form "compute_size(value) => integer".
310
 
            If not supplied, it defaults to 'len()'
311
 
        """
312
 
        self._value_size = 0
313
 
        self._compute_size = compute_size
314
 
        if compute_size is None:
315
 
            self._compute_size = len
316
 
        self._update_max_size(max_size, after_cleanup_size=after_cleanup_size)
317
 
        LRUCache.__init__(self, max_cache=max(int(max_size/512), 1))
318
 
 
319
 
    def add(self, key, value, cleanup=None):
320
 
        """Add a new value to the cache.
321
 
 
322
 
        Also, if the entry is ever removed from the cache, call
323
 
        cleanup(key, value).
324
 
 
325
 
        :param key: The key to store it under
326
 
        :param value: The object to store
327
 
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
328
 
                        'value' should be cleaned up.
329
 
        """
330
 
        if key is _null_key:
331
 
            raise ValueError('cannot use _null_key as a key')
332
 
        node = self._cache.get(key, None)
333
 
        value_len = self._compute_size(value)
334
 
        if value_len >= self._after_cleanup_size:
335
 
            # The new value is 'too big to fit', as it would fill up/overflow
336
 
            # the cache all by itself
337
 
            trace.mutter('Adding the key %r to an LRUSizeCache failed.'
338
 
                         ' value %d is too big to fit in a the cache'
339
 
                         ' with size %d %d', key, value_len,
340
 
                         self._after_cleanup_size, self._max_size)
341
 
            if node is not None:
342
 
                # We won't be replacing the old node, so just remove it
343
 
                self._remove_node(node)
344
 
            if cleanup is not None:
345
 
                cleanup(key, value)
346
 
            return
347
 
        if node is None:
348
 
            node = _LRUNode(key, value, cleanup=cleanup)
349
 
            self._cache[key] = node
350
 
        else:
351
 
            self._value_size -= node.size
352
 
        node.size = value_len
353
 
        self._value_size += value_len
354
 
        self._record_access(node)
355
 
 
356
 
        if self._value_size > self._max_size:
357
 
            # Time to cleanup
358
 
            self.cleanup()
359
 
 
360
 
    def cleanup(self):
361
 
        """Clear the cache until it shrinks to the requested size.
362
 
 
363
 
        This does not completely wipe the cache, just makes sure it is under
364
 
        the after_cleanup_size.
365
 
        """
366
 
        # Make sure the cache is shrunk to the correct size
367
 
        while self._value_size > self._after_cleanup_size:
368
 
            self._remove_lru()
369
 
 
370
 
    def _remove_node(self, node):
371
 
        self._value_size -= node.size
372
 
        LRUCache._remove_node(self, node)
373
 
 
374
 
    def resize(self, max_size, after_cleanup_size=None):
375
 
        """Change the number of bytes that will be cached."""
376
 
        self._update_max_size(max_size, after_cleanup_size=after_cleanup_size)
377
 
        max_cache = max(int(max_size/512), 1)
378
 
        self._update_max_cache(max_cache)
379
 
 
380
 
    def _update_max_size(self, max_size, after_cleanup_size=None):
381
 
        self._max_size = max_size
382
 
        if after_cleanup_size is None:
383
 
            self._after_cleanup_size = self._max_size * 8 / 10
384
 
        else:
385
 
            self._after_cleanup_size = min(after_cleanup_size, self._max_size)