~bzr-pqm/bzr/bzr.dev

« back to all changes in this revision

Viewing changes to bzrlib/lru_cache.py

  • Committer: Andrew Bennetts
  • Date: 2008-07-03 07:56:02 UTC
  • mto: This revision was merged to the branch mainline in revision 3520.
  • Revision ID: andrew.bennetts@canonical.com-20080703075602-8n055qsfkjijcz6i
Better tests for {pre,post}_change_branch_tip hooks.

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
1
 
# Copyright (C) 2006, 2008, 2009 Canonical Ltd
 
1
# Copyright (C) 2006 Canonical Ltd
2
2
#
3
3
# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
4
4
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
12
12
#
13
13
# You should have received a copy of the GNU General Public License
14
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
 
15
# Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
16
16
 
17
17
"""A simple least-recently-used (LRU) cache."""
18
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
 
19
from collections import deque
 
20
import gc
58
21
 
59
22
 
60
23
class LRUCache(object):
61
24
    """A class which manages a cache of entries, removing unused ones."""
62
25
 
63
 
    def __init__(self, max_cache=100, after_cleanup_count=None):
 
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
 
64
35
        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)
 
36
        self._cleanup = {}
 
37
        self._queue = deque() # Track when things are accessed
 
38
        self._refcount = {} # number of entries in self._queue for each key
70
39
 
71
40
    def __contains__(self, key):
72
41
        return key in self._cache
73
42
 
74
43
    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
 
44
        val = self._cache[key]
 
45
        self._record_access(key)
 
46
        return val
104
47
 
105
48
    def __len__(self):
106
49
        return len(self._cache)
107
50
 
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
51
    def add(self, key, value, cleanup=None):
140
52
        """Add a new value to the cache.
141
53
 
142
 
        Also, if the entry is ever removed from the cache, call
143
 
        cleanup(key, value).
 
54
        Also, if the entry is ever removed from the queue, call cleanup.
 
55
        Passing it the key and value being removed.
144
56
 
145
57
        :param key: The key to store it under
146
58
        :param value: The object to store
147
59
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
148
 
                        'value' should be cleaned up.
 
60
                        'value' sohuld be cleaned up.
149
61
        """
150
 
        if key is _null_key:
151
 
            raise ValueError('cannot use _null_key as a key')
152
62
        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)
 
63
            self._remove(key)
 
64
        self._cache[key] = value
 
65
        self._cleanup[key] = cleanup
 
66
        self._record_access(key)
166
67
 
167
68
        if len(self._cache) > self._max_cache:
168
69
            # Trigger the cleanup
169
70
            self.cleanup()
170
71
 
171
 
    def cache_size(self):
172
 
        """Get the number of entries we will cache."""
173
 
        return self._max_cache
174
 
 
175
72
    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())
 
73
        if key in self._cache:
 
74
            return self[key]
 
75
        return default
196
76
 
197
77
    def cleanup(self):
198
78
        """Clear the cache until it shrinks to the requested size.
199
79
 
200
80
        This does not completely wipe the cache, just makes sure it is under
201
 
        the after_cleanup_count.
 
81
        the after_cleanup_size.
202
82
        """
203
83
        # Make sure the cache is shrunk to the correct size
204
 
        while len(self._cache) > self._after_cleanup_count:
 
84
        while len(self._cache) > self._after_cleanup_size:
205
85
            self._remove_lru()
206
86
 
207
87
    def __setitem__(self, key, value):
208
88
        """Add a value to the cache, there will be no cleanup function."""
209
89
        self.add(key, value, cleanup=None)
210
90
 
211
 
    def _record_access(self, node):
 
91
    def _record_access(self, key):
212
92
        """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
 
93
        self._queue.append(key)
 
94
        # Can't use setdefault because you can't += 1 the result
 
95
        self._refcount[key] = self._refcount.get(key, 0) + 1
 
96
 
 
97
        # If our access queue is too large, clean it up too
 
98
        if len(self._queue) > self._compact_queue_length:
 
99
            self._compact_queue()
 
100
 
 
101
    def _compact_queue(self):
 
102
        """Compact the queue, leaving things in sorted last appended order."""
 
103
        new_queue = deque()
 
104
        for item in self._queue:
 
105
            if self._refcount[item] == 1:
 
106
                new_queue.append(item)
 
107
            else:
 
108
                self._refcount[item] -= 1
 
109
        self._queue = new_queue
 
110
        # All entries should be of the same size. There should be one entry in
 
111
        # queue for each entry in cache, and all refcounts should == 1
 
112
        if not (len(self._queue) == len(self._cache) ==
 
113
                len(self._refcount) == sum(self._refcount.itervalues())):
 
114
            raise AssertionError()
 
115
 
 
116
    def _remove(self, key):
 
117
        """Remove an entry, making sure to maintain the invariants."""
 
118
        cleanup = self._cleanup.pop(key)
 
119
        val = self._cache.pop(key)
 
120
        if cleanup is not None:
 
121
            cleanup(key, val)
 
122
        return val
257
123
 
258
124
    def _remove_lru(self):
259
125
        """Remove one entry from the lru, and handle consequences.
261
127
        If there are no more references to the lru, then this entry should be
262
128
        removed from the cache.
263
129
        """
264
 
        self._remove_node(self._least_recently_used)
 
130
        key = self._queue.popleft()
 
131
        self._refcount[key] -= 1
 
132
        if not self._refcount[key]:
 
133
            del self._refcount[key]
 
134
            self._remove(key)
265
135
 
266
136
    def clear(self):
267
137
        """Clear out all of the cache."""
269
139
        while self._cache:
270
140
            self._remove_lru()
271
141
 
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
142
 
287
143
class LRUSizeCache(LRUCache):
288
144
    """An LRUCache that removes things based on the size of the values.
290
146
    This differs in that it doesn't care how many actual items there are,
291
147
    it just restricts the cache to be cleaned up after so much data is stored.
292
148
 
293
 
    The size of items added will be computed using compute_size(value), which
294
 
    defaults to len() if not supplied.
 
149
    The values that are added must support len(value).
295
150
    """
296
151
 
297
152
    def __init__(self, max_size=1024*1024, after_cleanup_size=None,
309
164
            The function should take the form "compute_size(value) => integer".
310
165
            If not supplied, it defaults to 'len()'
311
166
        """
 
167
        # This approximates that texts are > 0.5k in size. It only really
 
168
        # effects when we clean up the queue, so we don't want it to be too
 
169
        # large.
 
170
        LRUCache.__init__(self, max_cache=int(max_size/512))
 
171
        self._max_size = max_size
 
172
        if after_cleanup_size is None:
 
173
            self._after_cleanup_size = self._max_size
 
174
        else:
 
175
            self._after_cleanup_size = min(after_cleanup_size, self._max_size)
 
176
 
312
177
        self._value_size = 0
313
178
        self._compute_size = compute_size
314
179
        if compute_size is None:
315
180
            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
181
 
319
182
    def add(self, key, value, cleanup=None):
320
183
        """Add a new value to the cache.
321
184
 
322
 
        Also, if the entry is ever removed from the cache, call
323
 
        cleanup(key, value).
 
185
        Also, if the entry is ever removed from the queue, call cleanup.
 
186
        Passing it the key and value being removed.
324
187
 
325
188
        :param key: The key to store it under
326
189
        :param value: The object to store
327
190
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
328
 
                        'value' should be cleaned up.
 
191
                        'value' sohuld be cleaned up.
329
192
        """
330
 
        if key is _null_key:
331
 
            raise ValueError('cannot use _null_key as a key')
332
 
        node = self._cache.get(key, None)
 
193
        if key in self._cache:
 
194
            self._remove(key)
333
195
        value_len = self._compute_size(value)
334
196
        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
197
            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
198
        self._value_size += value_len
354
 
        self._record_access(node)
 
199
        self._cache[key] = value
 
200
        self._cleanup[key] = cleanup
 
201
        self._record_access(key)
355
202
 
356
203
        if self._value_size > self._max_size:
357
204
            # Time to cleanup
367
214
        while self._value_size > self._after_cleanup_size:
368
215
            self._remove_lru()
369
216
 
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)
 
217
    def _remove(self, key):
 
218
        """Remove an entry, making sure to maintain the invariants."""
 
219
        val = LRUCache._remove(self, key)
 
220
        self._value_size -= self._compute_size(val)