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Viewing changes to bzrlib/lru_cache.py

  • Committer: Robert Collins
  • Date: 2007-11-14 21:07:54 UTC
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  • Revision ID: robertc@robertcollins.net-20071114210754-fbts4wyrsxk34t5b
* New module ``lru_cache`` providing a cache for use by tasks that need
  semi-random access to large amounts of data. (John A Meinel)

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Lines of Context:
 
1
# Copyright (C) 2006 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., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 
16
 
 
17
"""A simple least-recently-used (LRU) cache."""
 
18
 
 
19
from collections import deque
 
20
import gc
 
21
 
 
22
 
 
23
class LRUCache(object):
 
24
    """A class which manages a cache of entries, removing unused ones."""
 
25
 
 
26
    def __init__(self, max_cache=100, after_cleanup_size=None):
 
27
        self._max_cache = max_cache
 
28
        if after_cleanup_size is None:
 
29
            self._after_cleanup_size = self._max_cache
 
30
        else:
 
31
            self._after_cleanup_size = min(after_cleanup_size, self._max_cache)
 
32
 
 
33
        self._compact_queue_length = 4*self._max_cache
 
34
 
 
35
        self._cache = {}
 
36
        self._cleanup = {}
 
37
        self._queue = deque() # Track when things are accessed
 
38
        self._refcount = {} # number of entries in self._queue for each key
 
39
 
 
40
    def __contains__(self, key):
 
41
        return key in self._cache
 
42
 
 
43
    def __getitem__(self, key):
 
44
        val = self._cache[key]
 
45
        self._record_access(key)
 
46
        return val
 
47
 
 
48
    def __len__(self):
 
49
        return len(self._cache)
 
50
 
 
51
    def add(self, key, value, cleanup=None):
 
52
        """Add a new value to the cache.
 
53
 
 
54
        Also, if the entry is ever removed from the queue, call cleanup.
 
55
        Passing it the key and value being removed.
 
56
 
 
57
        :param key: The key to store it under
 
58
        :param value: The object to store
 
59
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
 
60
                        'value' sohuld be cleaned up.
 
61
        """
 
62
        if key in self._cache:
 
63
            self._remove(key)
 
64
        self._cache[key] = value
 
65
        self._cleanup[key] = cleanup
 
66
        self._record_access(key)
 
67
 
 
68
        if len(self._cache) > self._max_cache:
 
69
            # Trigger the cleanup
 
70
            self.cleanup()
 
71
 
 
72
    def cleanup(self):
 
73
        """Clear the cache until it shrinks to the requested size.
 
74
 
 
75
        This does not completely wipe the cache, just makes sure it is under
 
76
        the after_cleanup_size.
 
77
        """
 
78
        # Make sure the cache is shrunk to the correct size
 
79
        while len(self._cache) > self._after_cleanup_size:
 
80
            self._remove_lru()
 
81
 
 
82
    def __setitem__(self, key, value):
 
83
        """Add a value to the cache, there will be no cleanup function."""
 
84
        self.add(key, value, cleanup=None)
 
85
 
 
86
    def _record_access(self, key):
 
87
        """Record that key was accessed."""
 
88
        self._queue.append(key)
 
89
        # Can't use setdefault because you can't += 1 the result
 
90
        self._refcount[key] = self._refcount.get(key, 0) + 1
 
91
 
 
92
        # If our access queue is too large, clean it up too
 
93
        if len(self._queue) > self._compact_queue_length:
 
94
            self._compact_queue()
 
95
 
 
96
    def _compact_queue(self):
 
97
        """Compact the queue, leaving things in sorted last appended order."""
 
98
        new_queue = deque()
 
99
        for item in self._queue:
 
100
            if self._refcount[item] == 1:
 
101
                new_queue.append(item)
 
102
            else:
 
103
                self._refcount[item] -= 1
 
104
        self._queue = new_queue
 
105
        # All entries should be of the same size. There should be one entry in
 
106
        # queue for each entry in cache, and all refcounts should == 1
 
107
        assert (len(self._queue) == len(self._cache) ==
 
108
                len(self._refcount) == sum(self._refcount.itervalues()))
 
109
 
 
110
    def _remove(self, key):
 
111
        """Remove an entry, making sure to maintain the invariants."""
 
112
        cleanup = self._cleanup.pop(key)
 
113
        val = self._cache.pop(key)
 
114
        if cleanup is not None:
 
115
            cleanup(key, val)
 
116
        return val
 
117
 
 
118
    def _remove_lru(self):
 
119
        """Remove one entry from the lru, and handle consequences.
 
120
 
 
121
        If there are no more references to the lru, then this entry should be
 
122
        removed from the cache.
 
123
        """
 
124
        key = self._queue.popleft()
 
125
        self._refcount[key] -= 1
 
126
        if not self._refcount[key]:
 
127
            del self._refcount[key]
 
128
            self._remove(key)
 
129
 
 
130
    def clear(self):
 
131
        """Clear out all of the cache."""
 
132
        # Clean up in LRU order
 
133
        while self._cache:
 
134
            self._remove_lru()
 
135
 
 
136
 
 
137
class LRUSizeCache(LRUCache):
 
138
    """An LRUCache that removes things based on the size of the values.
 
139
 
 
140
    This differs in that it doesn't care how many actual items there are,
 
141
    it just restricts the cache to be cleaned up after so much data is stored.
 
142
 
 
143
    The values that are added must support len(value).
 
144
    """
 
145
 
 
146
    def __init__(self, max_size=1024*1024, after_cleanup_size=None,
 
147
                 compute_size=None):
 
148
        """Create a new LRUSizeCache.
 
149
 
 
150
        :param max_size: The max number of bytes to store before we start
 
151
            clearing out entries.
 
152
        :param after_cleanup_size: After cleaning up, shrink everything to this
 
153
            size.
 
154
        :param compute_size: A function to compute the size of the values. We
 
155
            use a function here, so that you can pass 'len' if you are just
 
156
            using simple strings, or a more complex function if you are using
 
157
            something like a list of strings, or even a custom object.
 
158
            The function should take the form "compute_size(value) => integer".
 
159
            If not supplied, it defaults to 'len()'
 
160
        """
 
161
        # This approximates that texts are > 0.5k in size. It only really
 
162
        # effects when we clean up the queue, so we don't want it to be too
 
163
        # large.
 
164
        LRUCache.__init__(self, max_cache=int(max_size/512))
 
165
        self._max_size = max_size
 
166
        if after_cleanup_size is None:
 
167
            self._after_cleanup_size = self._max_size
 
168
        else:
 
169
            self._after_cleanup_size = min(after_cleanup_size, self._max_size)
 
170
 
 
171
        self._value_size = 0
 
172
        self._compute_size = compute_size
 
173
        if compute_size is None:
 
174
            self._compute_size = len
 
175
 
 
176
    def add(self, key, value, cleanup=None):
 
177
        """Add a new value to the cache.
 
178
 
 
179
        Also, if the entry is ever removed from the queue, call cleanup.
 
180
        Passing it the key and value being removed.
 
181
 
 
182
        :param key: The key to store it under
 
183
        :param value: The object to store
 
184
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
 
185
                        'value' sohuld be cleaned up.
 
186
        """
 
187
        if key in self._cache:
 
188
            self._remove(key)
 
189
        value_len = self._compute_size(value)
 
190
        if value_len >= self._after_cleanup_size:
 
191
            return
 
192
        self._value_size += value_len
 
193
        self._cache[key] = value
 
194
        self._cleanup[key] = cleanup
 
195
        self._record_access(key)
 
196
 
 
197
        if self._value_size > self._max_size:
 
198
            # Time to cleanup
 
199
            self.cleanup()
 
200
 
 
201
    def cleanup(self):
 
202
        """Clear the cache until it shrinks to the requested size.
 
203
 
 
204
        This does not completely wipe the cache, just makes sure it is under
 
205
        the after_cleanup_size.
 
206
        """
 
207
        # Make sure the cache is shrunk to the correct size
 
208
        while self._value_size > self._after_cleanup_size:
 
209
            self._remove_lru()
 
210
 
 
211
    def _remove(self, key):
 
212
        """Remove an entry, making sure to maintain the invariants."""
 
213
        val = LRUCache._remove(self, key)
 
214
        self._value_size -= self._compute_size(val)