~bzr-pqm/bzr/bzr.dev

« back to all changes in this revision

Viewing changes to bzrlib/lru_cache.py

  • Committer: Andrew Bennetts
  • Date: 2009-07-27 05:35:00 UTC
  • mfrom: (4570 +trunk)
  • mto: (4634.6.29 2.0)
  • mto: This revision was merged to the branch mainline in revision 4680.
  • Revision ID: andrew.bennetts@canonical.com-20090727053500-q76zsn2dx33jhmj5
Merge bzr.dev.

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
1
 
# Copyright (C) 2006, 2008 Canonical Ltd
 
1
# Copyright (C) 2006, 2008, 2009 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., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 
15
# Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
16
16
 
17
17
"""A simple least-recently-used (LRU) cache."""
18
18
 
19
 
from collections import deque
20
 
 
21
 
from bzrlib import symbol_versioning
 
19
from bzrlib import (
 
20
    symbol_versioning,
 
21
    trace,
 
22
    )
 
23
 
 
24
_null_key = object()
 
25
 
 
26
class _LRUNode(object):
 
27
    """This maintains the linked-list which is the lru internals."""
 
28
 
 
29
    __slots__ = ('prev', 'next_key', 'key', 'value', 'cleanup', 'size')
 
30
 
 
31
    def __init__(self, key, value, cleanup=None):
 
32
        self.prev = None
 
33
        self.next_key = _null_key
 
34
        self.key = key
 
35
        self.value = value
 
36
        self.cleanup = cleanup
 
37
        # TODO: We could compute this 'on-the-fly' like we used to, and remove
 
38
        #       one pointer from this object, we just need to decide if it
 
39
        #       actually costs us much of anything in normal usage
 
40
        self.size = None
 
41
 
 
42
    def __repr__(self):
 
43
        if self.prev is None:
 
44
            prev_key = None
 
45
        else:
 
46
            prev_key = self.prev.key
 
47
        return '%s(%r n:%r p:%r)' % (self.__class__.__name__, self.key,
 
48
                                     self.next_key, prev_key)
 
49
 
 
50
    def run_cleanup(self):
 
51
        try:
 
52
            if self.cleanup is not None:
 
53
                self.cleanup(self.key, self.value)
 
54
        finally:
 
55
            # cleanup might raise an exception, but we want to make sure
 
56
            # to break refcycles, etc
 
57
            self.cleanup = None
 
58
            self.value = None
22
59
 
23
60
 
24
61
class LRUCache(object):
33
70
                                   DeprecationWarning)
34
71
            after_cleanup_count = after_cleanup_size
35
72
        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
 
73
        # The "HEAD" of the lru linked list
 
74
        self._most_recently_used = None
 
75
        # The "TAIL" of the lru linked list
 
76
        self._least_recently_used = None
39
77
        self._update_max_cache(max_cache, after_cleanup_count)
40
78
 
41
79
    def __contains__(self, key):
42
80
        return key in self._cache
43
81
 
44
82
    def __getitem__(self, key):
45
 
        val = self._cache[key]
46
 
        self._record_access(key)
47
 
        return val
 
83
        cache = self._cache
 
84
        node = cache[key]
 
85
        # Inlined from _record_access to decrease the overhead of __getitem__
 
86
        # We also have more knowledge about structure if __getitem__ is
 
87
        # succeeding, then we know that self._most_recently_used must not be
 
88
        # None, etc.
 
89
        mru = self._most_recently_used
 
90
        if node is mru:
 
91
            # Nothing to do, this node is already at the head of the queue
 
92
            return node.value
 
93
        # Remove this node from the old location
 
94
        node_prev = node.prev
 
95
        next_key = node.next_key
 
96
        # benchmarking shows that the lookup of _null_key in globals is faster
 
97
        # than the attribute lookup for (node is self._least_recently_used)
 
98
        if next_key is _null_key:
 
99
            # 'node' is the _least_recently_used, because it doesn't have a
 
100
            # 'next' item. So move the current lru to the previous node.
 
101
            self._least_recently_used = node_prev
 
102
        else:
 
103
            node_next = cache[next_key]
 
104
            node_next.prev = node_prev
 
105
        node_prev.next_key = next_key
 
106
        # Insert this node at the front of the list
 
107
        node.next_key = mru.key
 
108
        mru.prev = node
 
109
        self._most_recently_used = node
 
110
        node.prev = None
 
111
        return node.value
48
112
 
49
113
    def __len__(self):
50
114
        return len(self._cache)
51
115
 
 
116
    def _walk_lru(self):
 
117
        """Walk the LRU list, only meant to be used in tests."""
 
118
        node = self._most_recently_used
 
119
        if node is not None:
 
120
            if node.prev is not None:
 
121
                raise AssertionError('the _most_recently_used entry is not'
 
122
                                     ' supposed to have a previous entry'
 
123
                                     ' %s' % (node,))
 
124
        while node is not None:
 
125
            if node.next_key is _null_key:
 
126
                if node is not self._least_recently_used:
 
127
                    raise AssertionError('only the last node should have'
 
128
                                         ' no next value: %s' % (node,))
 
129
                node_next = None
 
130
            else:
 
131
                node_next = self._cache[node.next_key]
 
132
                if node_next.prev is not node:
 
133
                    raise AssertionError('inconsistency found, node.next.prev'
 
134
                                         ' != node: %s' % (node,))
 
135
            if node.prev is None:
 
136
                if node is not self._most_recently_used:
 
137
                    raise AssertionError('only the _most_recently_used should'
 
138
                                         ' not have a previous node: %s'
 
139
                                         % (node,))
 
140
            else:
 
141
                if node.prev.next_key != node.key:
 
142
                    raise AssertionError('inconsistency found, node.prev.next'
 
143
                                         ' != node: %s' % (node,))
 
144
            yield node
 
145
            node = node_next
 
146
 
52
147
    def add(self, key, value, cleanup=None):
53
148
        """Add a new value to the cache.
54
149
 
55
 
        Also, if the entry is ever removed from the queue, call cleanup.
56
 
        Passing it the key and value being removed.
 
150
        Also, if the entry is ever removed from the cache, call
 
151
        cleanup(key, value).
57
152
 
58
153
        :param key: The key to store it under
59
154
        :param value: The object to store
60
155
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
61
 
                        'value' sohuld be cleaned up.
 
156
                        'value' should be cleaned up.
62
157
        """
 
158
        if key is _null_key:
 
159
            raise ValueError('cannot use _null_key as a key')
63
160
        if key in self._cache:
64
 
            self._remove(key)
65
 
        self._cache[key] = value
66
 
        if cleanup is not None:
67
 
            self._cleanup[key] = cleanup
68
 
        self._record_access(key)
 
161
            node = self._cache[key]
 
162
            try:
 
163
                node.run_cleanup()
 
164
            finally:
 
165
                # Maintain the LRU properties, even if cleanup raises an
 
166
                # exception
 
167
                node.value = value
 
168
                node.cleanup = cleanup
 
169
                self._record_access(node)
 
170
        else:
 
171
            node = _LRUNode(key, value, cleanup=cleanup)
 
172
            self._cache[key] = node
 
173
            self._record_access(node)
69
174
 
70
175
        if len(self._cache) > self._max_cache:
71
176
            # Trigger the cleanup
72
177
            self.cleanup()
73
178
 
 
179
    def cache_size(self):
 
180
        """Get the number of entries we will cache."""
 
181
        return self._max_cache
 
182
 
74
183
    def get(self, key, default=None):
75
 
        if key in self._cache:
76
 
            return self[key]
77
 
        return default
 
184
        node = self._cache.get(key, None)
 
185
        if node is None:
 
186
            return default
 
187
        self._record_access(node)
 
188
        return node.value
78
189
 
79
190
    def keys(self):
80
191
        """Get the list of keys currently cached.
87
198
        """
88
199
        return self._cache.keys()
89
200
 
 
201
    def items(self):
 
202
        """Get the key:value pairs as a dict."""
 
203
        return dict((k, n.value) for k, n in self._cache.iteritems())
 
204
 
90
205
    def cleanup(self):
91
206
        """Clear the cache until it shrinks to the requested size.
92
207
 
96
211
        # Make sure the cache is shrunk to the correct size
97
212
        while len(self._cache) > self._after_cleanup_count:
98
213
            self._remove_lru()
99
 
        # No need to compact the queue at this point, because the code that
100
 
        # calls this would have already triggered it based on queue length
101
214
 
102
215
    def __setitem__(self, key, value):
103
216
        """Add a value to the cache, there will be no cleanup function."""
104
217
        self.add(key, value, cleanup=None)
105
218
 
106
 
    def _record_access(self, key):
 
219
    def _record_access(self, node):
107
220
        """Record that key was accessed."""
108
 
        self._queue.append(key)
109
 
        # Can't use setdefault because you can't += 1 the result
110
 
        self._refcount[key] = self._refcount.get(key, 0) + 1
111
 
 
112
 
        # If our access queue is too large, clean it up too
113
 
        if len(self._queue) > self._compact_queue_length:
114
 
            self._compact_queue()
115
 
 
116
 
    def _compact_queue(self):
117
 
        """Compact the queue, leaving things in sorted last appended order."""
118
 
        new_queue = deque()
119
 
        for item in self._queue:
120
 
            if self._refcount[item] == 1:
121
 
                new_queue.append(item)
122
 
            else:
123
 
                self._refcount[item] -= 1
124
 
        self._queue = new_queue
125
 
        # All entries should be of the same size. There should be one entry in
126
 
        # queue for each entry in cache, and all refcounts should == 1
127
 
        if not (len(self._queue) == len(self._cache) ==
128
 
                len(self._refcount) == sum(self._refcount.itervalues())):
129
 
            raise AssertionError()
130
 
 
131
 
    def _remove(self, key):
132
 
        """Remove an entry, making sure to maintain the invariants."""
133
 
        cleanup = self._cleanup.pop(key, None)
134
 
        val = self._cache.pop(key)
135
 
        if cleanup is not None:
136
 
            cleanup(key, val)
137
 
        return val
 
221
        # Move 'node' to the front of the queue
 
222
        if self._most_recently_used is None:
 
223
            self._most_recently_used = node
 
224
            self._least_recently_used = node
 
225
            return
 
226
        elif node is self._most_recently_used:
 
227
            # Nothing to do, this node is already at the head of the queue
 
228
            return
 
229
        # We've taken care of the tail pointer, remove the node, and insert it
 
230
        # at the front
 
231
        # REMOVE
 
232
        if node is self._least_recently_used:
 
233
            self._least_recently_used = node.prev
 
234
        if node.prev is not None:
 
235
            node.prev.next_key = node.next_key
 
236
        if node.next_key is not _null_key:
 
237
            node_next = self._cache[node.next_key]
 
238
            node_next.prev = node.prev
 
239
        # INSERT
 
240
        node.next_key = self._most_recently_used.key
 
241
        self._most_recently_used.prev = node
 
242
        self._most_recently_used = node
 
243
        node.prev = None
 
244
 
 
245
    def _remove_node(self, node):
 
246
        if node is self._least_recently_used:
 
247
            self._least_recently_used = node.prev
 
248
        self._cache.pop(node.key)
 
249
        # If we have removed all entries, remove the head pointer as well
 
250
        if self._least_recently_used is None:
 
251
            self._most_recently_used = None
 
252
        try:
 
253
            node.run_cleanup()
 
254
        finally:
 
255
            # cleanup might raise an exception, but we want to make sure to
 
256
            # maintain the linked list
 
257
            if node.prev is not None:
 
258
                node.prev.next_key = node.next_key
 
259
            if node.next_key is not _null_key:
 
260
                node_next = self._cache[node.next_key]
 
261
                node_next.prev = node.prev
 
262
            # And remove this node's pointers
 
263
            node.prev = None
 
264
            node.next_key = _null_key
138
265
 
139
266
    def _remove_lru(self):
140
267
        """Remove one entry from the lru, and handle consequences.
142
269
        If there are no more references to the lru, then this entry should be
143
270
        removed from the cache.
144
271
        """
145
 
        key = self._queue.popleft()
146
 
        self._refcount[key] -= 1
147
 
        if not self._refcount[key]:
148
 
            del self._refcount[key]
149
 
            self._remove(key)
 
272
        self._remove_node(self._least_recently_used)
150
273
 
151
274
    def clear(self):
152
275
        """Clear out all of the cache."""
164
287
        if after_cleanup_count is None:
165
288
            self._after_cleanup_count = self._max_cache * 8 / 10
166
289
        else:
167
 
            self._after_cleanup_count = min(after_cleanup_count, self._max_cache)
168
 
 
169
 
        self._compact_queue_length = 4*self._max_cache
170
 
        if len(self._queue) > self._compact_queue_length:
171
 
            self._compact_queue()
 
290
            self._after_cleanup_count = min(after_cleanup_count,
 
291
                                            self._max_cache)
172
292
        self.cleanup()
173
293
 
174
294
 
178
298
    This differs in that it doesn't care how many actual items there are,
179
299
    it just restricts the cache to be cleaned up after so much data is stored.
180
300
 
181
 
    The values that are added must support len(value).
 
301
    The size of items added will be computed using compute_size(value), which
 
302
    defaults to len() if not supplied.
182
303
    """
183
304
 
184
305
    def __init__(self, max_size=1024*1024, after_cleanup_size=None,
200
321
        self._compute_size = compute_size
201
322
        if compute_size is None:
202
323
            self._compute_size = len
203
 
        # This approximates that texts are > 0.5k in size. It only really
204
 
        # effects when we clean up the queue, so we don't want it to be too
205
 
        # large.
206
324
        self._update_max_size(max_size, after_cleanup_size=after_cleanup_size)
207
325
        LRUCache.__init__(self, max_cache=max(int(max_size/512), 1))
208
326
 
209
327
    def add(self, key, value, cleanup=None):
210
328
        """Add a new value to the cache.
211
329
 
212
 
        Also, if the entry is ever removed from the queue, call cleanup.
213
 
        Passing it the key and value being removed.
 
330
        Also, if the entry is ever removed from the cache, call
 
331
        cleanup(key, value).
214
332
 
215
333
        :param key: The key to store it under
216
334
        :param value: The object to store
217
335
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
218
 
                        'value' sohuld be cleaned up.
 
336
                        'value' should be cleaned up.
219
337
        """
220
 
        if key in self._cache:
221
 
            self._remove(key)
 
338
        if key is _null_key:
 
339
            raise ValueError('cannot use _null_key as a key')
 
340
        node = self._cache.get(key, None)
222
341
        value_len = self._compute_size(value)
223
342
        if value_len >= self._after_cleanup_size:
 
343
            # The new value is 'too big to fit', as it would fill up/overflow
 
344
            # the cache all by itself
 
345
            trace.mutter('Adding the key %r to an LRUSizeCache failed.'
 
346
                         ' value %d is too big to fit in a the cache'
 
347
                         ' with size %d %d', key, value_len,
 
348
                         self._after_cleanup_size, self._max_size)
 
349
            if node is not None:
 
350
                # We won't be replacing the old node, so just remove it
 
351
                self._remove_node(node)
 
352
            if cleanup is not None:
 
353
                cleanup(key, value)
224
354
            return
 
355
        if node is None:
 
356
            node = _LRUNode(key, value, cleanup=cleanup)
 
357
            self._cache[key] = node
 
358
        else:
 
359
            self._value_size -= node.size
 
360
        node.size = value_len
225
361
        self._value_size += value_len
226
 
        self._cache[key] = value
227
 
        if cleanup is not None:
228
 
            self._cleanup[key] = cleanup
229
 
        self._record_access(key)
 
362
        self._record_access(node)
230
363
 
231
364
        if self._value_size > self._max_size:
232
365
            # Time to cleanup
242
375
        while self._value_size > self._after_cleanup_size:
243
376
            self._remove_lru()
244
377
 
245
 
    def _remove(self, key):
246
 
        """Remove an entry, making sure to maintain the invariants."""
247
 
        val = LRUCache._remove(self, key)
248
 
        self._value_size -= self._compute_size(val)
 
378
    def _remove_node(self, node):
 
379
        self._value_size -= node.size
 
380
        LRUCache._remove_node(self, node)
249
381
 
250
382
    def resize(self, max_size, after_cleanup_size=None):
251
383
        """Change the number of bytes that will be cached."""