~bzr-pqm/bzr/bzr.dev

« back to all changes in this revision

Viewing changes to bzrlib/lru_cache.py

  • Committer: Vincent Ladeuil
  • Date: 2010-10-07 06:08:01 UTC
  • mto: This revision was merged to the branch mainline in revision 5491.
  • Revision ID: v.ladeuil+lp@free.fr-20101007060801-wfdhizfhfmctl8qa
Fix some typos and propose a release planning.

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)