~bzr-pqm/bzr/bzr.dev

« back to all changes in this revision

Viewing changes to bzrlib/lru_cache.py

  • Committer: Robert Collins
  • Date: 2009-07-07 04:32:13 UTC
  • mto: This revision was merged to the branch mainline in revision 4524.
  • Revision ID: robertc@robertcollins.net-20090707043213-4hjjhgr40iq7gk2d
More informative assertions in xml serialisation.

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
# Copyright (C) 2006, 2008 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
    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
        if self.cleanup is not None:
 
52
            self.cleanup(self.key, self.value)
 
53
        self.cleanup = None
 
54
        # Just make sure to break any refcycles, etc
 
55
        self.value = None
 
56
 
 
57
 
 
58
class LRUCache(object):
 
59
    """A class which manages a cache of entries, removing unused ones."""
 
60
 
 
61
    def __init__(self, max_cache=100, after_cleanup_count=None,
 
62
                 after_cleanup_size=symbol_versioning.DEPRECATED_PARAMETER):
 
63
        if symbol_versioning.deprecated_passed(after_cleanup_size):
 
64
            symbol_versioning.warn('LRUCache.__init__(after_cleanup_size) was'
 
65
                                   ' deprecated in 1.11. Use'
 
66
                                   ' after_cleanup_count instead.',
 
67
                                   DeprecationWarning)
 
68
            after_cleanup_count = after_cleanup_size
 
69
        self._cache = {}
 
70
        # The "HEAD" of the lru linked list
 
71
        self._most_recently_used = None
 
72
        # The "TAIL" of the lru linked list
 
73
        self._least_recently_used = None
 
74
        self._update_max_cache(max_cache, after_cleanup_count)
 
75
 
 
76
    def __contains__(self, key):
 
77
        return key in self._cache
 
78
 
 
79
    def __getitem__(self, key):
 
80
        cache = self._cache
 
81
        node = cache[key]
 
82
        # Inlined from _record_access to decrease the overhead of __getitem__
 
83
        # We also have more knowledge about structure if __getitem__ is
 
84
        # succeeding, then we know that self._most_recently_used must not be
 
85
        # None, etc.
 
86
        mru = self._most_recently_used
 
87
        if node is mru:
 
88
            # Nothing to do, this node is already at the head of the queue
 
89
            return node.value
 
90
        # Remove this node from the old location
 
91
        node_prev = node.prev
 
92
        next_key = node.next_key
 
93
        # benchmarking shows that the lookup of _null_key in globals is faster
 
94
        # than the attribute lookup for (node is self._least_recently_used)
 
95
        if next_key is _null_key:
 
96
            # 'node' is the _least_recently_used, because it doesn't have a
 
97
            # 'next' item. So move the current lru to the previous node.
 
98
            self._least_recently_used = node_prev
 
99
        else:
 
100
            node_next = cache[next_key]
 
101
            node_next.prev = node_prev
 
102
        node_prev.next_key = next_key
 
103
        # Insert this node at the front of the list
 
104
        node.next_key = mru.key
 
105
        mru.prev = node
 
106
        self._most_recently_used = node
 
107
        node.prev = None
 
108
        return node.value
 
109
 
 
110
    def __len__(self):
 
111
        return len(self._cache)
 
112
 
 
113
    def _walk_lru(self):
 
114
        """Walk the LRU list, only meant to be used in tests."""
 
115
        node = self._most_recently_used
 
116
        if node is not None:
 
117
            if node.prev is not None:
 
118
                raise AssertionError('the _most_recently_used entry is not'
 
119
                                     ' supposed to have a previous entry'
 
120
                                     ' %s' % (node,))
 
121
        while node is not None:
 
122
            if node.next_key is _null_key:
 
123
                if node is not self._least_recently_used:
 
124
                    raise AssertionError('only the last node should have'
 
125
                                         ' no next value: %s' % (node,))
 
126
                node_next = None
 
127
            else:
 
128
                node_next = self._cache[node.next_key]
 
129
                if node_next.prev is not node:
 
130
                    raise AssertionError('inconsistency found, node.next.prev'
 
131
                                         ' != node: %s' % (node,))
 
132
            if node.prev is None:
 
133
                if node is not self._most_recently_used:
 
134
                    raise AssertionError('only the _most_recently_used should'
 
135
                                         ' not have a previous node: %s'
 
136
                                         % (node,))
 
137
            else:
 
138
                if node.prev.next_key != node.key:
 
139
                    raise AssertionError('inconsistency found, node.prev.next'
 
140
                                         ' != node: %s' % (node,))
 
141
            yield node
 
142
            node = node_next
 
143
 
 
144
    def add(self, key, value, cleanup=None):
 
145
        """Add a new value to the cache.
 
146
 
 
147
        Also, if the entry is ever removed from the cache, call
 
148
        cleanup(key, value).
 
149
 
 
150
        :param key: The key to store it under
 
151
        :param value: The object to store
 
152
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
 
153
                        'value' should be cleaned up.
 
154
        """
 
155
        if key is _null_key:
 
156
            raise ValueError('cannot use _null_key as a key')
 
157
        if key in self._cache:
 
158
            node = self._cache[key]
 
159
            node.run_cleanup()
 
160
            node.value = value
 
161
            node.cleanup = cleanup
 
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
        node.run_cleanup()
 
245
        # Now remove this node from the linked list
 
246
        if node.prev is not None:
 
247
            node.prev.next_key = node.next_key
 
248
        if node.next_key is not _null_key:
 
249
            node_next = self._cache[node.next_key]
 
250
            node_next.prev = node.prev
 
251
        # And remove this node's pointers
 
252
        node.prev = None
 
253
        node.next_key = _null_key
 
254
 
 
255
    def _remove_lru(self):
 
256
        """Remove one entry from the lru, and handle consequences.
 
257
 
 
258
        If there are no more references to the lru, then this entry should be
 
259
        removed from the cache.
 
260
        """
 
261
        self._remove_node(self._least_recently_used)
 
262
 
 
263
    def clear(self):
 
264
        """Clear out all of the cache."""
 
265
        # Clean up in LRU order
 
266
        while self._cache:
 
267
            self._remove_lru()
 
268
 
 
269
    def resize(self, max_cache, after_cleanup_count=None):
 
270
        """Change the number of entries that will be cached."""
 
271
        self._update_max_cache(max_cache,
 
272
                               after_cleanup_count=after_cleanup_count)
 
273
 
 
274
    def _update_max_cache(self, max_cache, after_cleanup_count=None):
 
275
        self._max_cache = max_cache
 
276
        if after_cleanup_count is None:
 
277
            self._after_cleanup_count = self._max_cache * 8 / 10
 
278
        else:
 
279
            self._after_cleanup_count = min(after_cleanup_count,
 
280
                                            self._max_cache)
 
281
        self.cleanup()
 
282
 
 
283
 
 
284
class LRUSizeCache(LRUCache):
 
285
    """An LRUCache that removes things based on the size of the values.
 
286
 
 
287
    This differs in that it doesn't care how many actual items there are,
 
288
    it just restricts the cache to be cleaned up after so much data is stored.
 
289
 
 
290
    The size of items added will be computed using compute_size(value), which
 
291
    defaults to len() if not supplied.
 
292
    """
 
293
 
 
294
    def __init__(self, max_size=1024*1024, after_cleanup_size=None,
 
295
                 compute_size=None):
 
296
        """Create a new LRUSizeCache.
 
297
 
 
298
        :param max_size: The max number of bytes to store before we start
 
299
            clearing out entries.
 
300
        :param after_cleanup_size: After cleaning up, shrink everything to this
 
301
            size.
 
302
        :param compute_size: A function to compute the size of the values. We
 
303
            use a function here, so that you can pass 'len' if you are just
 
304
            using simple strings, or a more complex function if you are using
 
305
            something like a list of strings, or even a custom object.
 
306
            The function should take the form "compute_size(value) => integer".
 
307
            If not supplied, it defaults to 'len()'
 
308
        """
 
309
        self._value_size = 0
 
310
        self._compute_size = compute_size
 
311
        if compute_size is None:
 
312
            self._compute_size = len
 
313
        self._update_max_size(max_size, after_cleanup_size=after_cleanup_size)
 
314
        LRUCache.__init__(self, max_cache=max(int(max_size/512), 1))
 
315
 
 
316
    def add(self, key, value, cleanup=None):
 
317
        """Add a new value to the cache.
 
318
 
 
319
        Also, if the entry is ever removed from the cache, call
 
320
        cleanup(key, value).
 
321
 
 
322
        :param key: The key to store it under
 
323
        :param value: The object to store
 
324
        :param cleanup: None or a function taking (key, value) to indicate
 
325
                        'value' should be cleaned up.
 
326
        """
 
327
        if key is _null_key:
 
328
            raise ValueError('cannot use _null_key as a key')
 
329
        node = self._cache.get(key, None)
 
330
        value_len = self._compute_size(value)
 
331
        if value_len >= self._after_cleanup_size:
 
332
            # The new value is 'too big to fit', as it would fill up/overflow
 
333
            # the cache all by itself
 
334
            trace.mutter('Adding the key %r to an LRUSizeCache failed.'
 
335
                         ' value %d is too big to fit in a the cache'
 
336
                         ' with size %d %d', key, value_len,
 
337
                         self._after_cleanup_size, self._max_size)
 
338
            if node is not None:
 
339
                # We won't be replacing the old node, so just remove it
 
340
                self._remove_node(node)
 
341
            if cleanup is not None:
 
342
                cleanup(key, value)
 
343
            return
 
344
        if node is None:
 
345
            node = _LRUNode(key, value, cleanup=cleanup)
 
346
            self._cache[key] = node
 
347
        else:
 
348
            self._value_size -= node.size
 
349
        node.size = value_len
 
350
        self._value_size += value_len
 
351
        self._record_access(node)
 
352
 
 
353
        if self._value_size > self._max_size:
 
354
            # Time to cleanup
 
355
            self.cleanup()
 
356
 
 
357
    def cleanup(self):
 
358
        """Clear the cache until it shrinks to the requested size.
 
359
 
 
360
        This does not completely wipe the cache, just makes sure it is under
 
361
        the after_cleanup_size.
 
362
        """
 
363
        # Make sure the cache is shrunk to the correct size
 
364
        while self._value_size > self._after_cleanup_size:
 
365
            self._remove_lru()
 
366
 
 
367
    def _remove_node(self, node):
 
368
        self._value_size -= node.size
 
369
        LRUCache._remove_node(self, node)
 
370
 
 
371
    def resize(self, max_size, after_cleanup_size=None):
 
372
        """Change the number of bytes that will be cached."""
 
373
        self._update_max_size(max_size, after_cleanup_size=after_cleanup_size)
 
374
        max_cache = max(int(max_size/512), 1)
 
375
        self._update_max_cache(max_cache)
 
376
 
 
377
    def _update_max_size(self, max_size, after_cleanup_size=None):
 
378
        self._max_size = max_size
 
379
        if after_cleanup_size is None:
 
380
            self._after_cleanup_size = self._max_size * 8 / 10
 
381
        else:
 
382
            self._after_cleanup_size = min(after_cleanup_size, self._max_size)