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[apple/icu.git] / icuSources / common / unifiedcache.h
index 1bab61c5d12fe6eb651c21c59761a40084be599c..d6c9945126c2222b6c05c128fc231c865b6952b2 100644 (file)
@@ -1,6 +1,8 @@
+// © 2016 and later: Unicode, Inc. and others.
+// License & terms of use: http://www.unicode.org/copyright.html
 /*
 ******************************************************************************
-* Copyright (C) 2014, International Business Machines Corporation and
+* Copyright (C) 2015, International Business Machines Corporation and
 * others. All Rights Reserved.
 ******************************************************************************
 *
@@ -28,17 +30,17 @@ U_NAMESPACE_BEGIN
 class UnifiedCache;
 
 /**
- * A base class for all cache keys
+ * A base class for all cache keys.
  */
 class U_COMMON_API CacheKeyBase : public UObject {
  public:
-   CacheKeyBase() : creationStatus(U_ZERO_ERROR) {}
+   CacheKeyBase() : fCreationStatus(U_ZERO_ERROR), fIsMaster(FALSE) {}
 
    /**
     * Copy constructor. Needed to support cloning.
     */
    CacheKeyBase(const CacheKeyBase &other) 
-           : UObject(other), creationStatus(other.creationStatus) { }
+           : UObject(other), fCreationStatus(other.fCreationStatus), fIsMaster(FALSE) { }
    virtual ~CacheKeyBase();
 
    /**
@@ -85,7 +87,8 @@ class U_COMMON_API CacheKeyBase : public UObject {
        return !(*this == other);
    }
  private:
-   mutable UErrorCode creationStatus;
+   mutable UErrorCode fCreationStatus;
+   mutable UBool fIsMaster;
    friend class UnifiedCache;
 };
 
@@ -104,7 +107,7 @@ class CacheKey : public CacheKeyBase {
     */
    virtual int32_t hashCode() const {
        const char *s = typeid(T).name();
-       return ustr_hashCharsN(s, uprv_strlen(s));
+       return ustr_hashCharsN(s, static_cast<int32_t>(uprv_strlen(s)));
    }
 
    /**
@@ -134,12 +137,12 @@ class LocaleCacheKey : public CacheKey<T> {
  protected:
    Locale   fLoc;
  public:
-   LocaleCacheKey(const Locale &loc) : fLoc(loc) {};
+   LocaleCacheKey(const Locale &loc) : fLoc(loc) {}
    LocaleCacheKey(const LocaleCacheKey<T> &other)
            : CacheKey<T>(other), fLoc(other.fLoc) { }
    virtual ~LocaleCacheKey() { }
    virtual int32_t hashCode() const {
-       return 37 *CacheKey<T>::hashCode() + fLoc.hashCode();
+       return (int32_t)(37u * (uint32_t)CacheKey<T>::hashCode() + (uint32_t)fLoc.hashCode());
    }
    virtual UBool operator == (const CacheKeyBase &other) const {
        // reflexive
@@ -174,18 +177,22 @@ class LocaleCacheKey : public CacheKey<T> {
 
 /**
  * The unified cache. A singleton type.
+ * Design doc here:
+ * https://docs.google.com/document/d/1RwGQJs4N4tawNbf809iYDRCvXoMKqDJihxzYt1ysmd8/edit?usp=sharing
  */
-class U_COMMON_API UnifiedCache : public UObject {
+class U_COMMON_API UnifiedCache : public UnifiedCacheBase {
  public:
    /**
     * @internal
+    * Do not call directly. Instead use UnifiedCache::getInstance() as
+    * there should be only one UnifiedCache in an application.
     */
    UnifiedCache(UErrorCode &status);
 
    /**
-    * Returns the cache instance.
+    * Return a pointer to the global cache instance.
     */
-   static const UnifiedCache *getInstance(UErrorCode &status);
+   static UnifiedCache *getInstance(UErrorCode &status);
 
    /**
     * Fetches a value from the cache by key. Equivalent to
@@ -285,42 +292,263 @@ class U_COMMON_API UnifiedCache : public UObject {
     */
    void flush() const;
 
+   /**
+    * Configures at what point evcition of unused entries will begin.
+    * Eviction is triggered whenever the number of evictable keys exeeds
+    * BOTH count AND (number of in-use items) * (percentageOfInUseItems / 100).
+    * Once the number of unused entries drops below one of these,
+    * eviction ceases. Because eviction happens incrementally,
+    * the actual unused entry count may exceed both these numbers
+    * from time to time.
+    *
+    * A cache entry is defined as unused if it is not essential to guarantee
+    * that for a given key X, the cache returns the same reference to the
+    * same value as long as the client already holds a reference to that
+    * value.
+    *
+    * If this method is never called, the default settings are 1000 and 100%.
+    *
+    * Although this method is thread-safe, it is designed to be called at
+    * application startup. If it is called in the middle of execution, it
+    * will have no immediate effect on the cache. However over time, the
+    * cache will perform eviction slices in an attempt to honor the new
+    * settings.
+    *
+    * If a client already holds references to many different unique values
+    * in the cache such that the number of those unique values far exeeds
+    * "count" then the cache may not be able to maintain this maximum.
+    * However, if this happens, the cache still guarantees that the number of
+    * unused entries will remain only a small percentage of the total cache
+    * size.
+    *
+    * If the parameters passed are negative, setEvctionPolicy sets status to
+    * U_ILLEGAL_ARGUMENT_ERROR.
+    */
+   void setEvictionPolicy(
+           int32_t count, int32_t percentageOfInUseItems, UErrorCode &status);
+
+
+   /**
+    * Returns how many entries have been auto evicted during the lifetime
+    * of this cache. This only includes auto evicted entries, not
+    * entries evicted because of a call to flush().
+    */
+   int64_t autoEvictedCount() const;
+
+   /**
+    * Returns the unused entry count in this cache. For testing only,
+    * Regular clients will not need this.
+    */
+   int32_t unusedCount() const;
+
+   virtual void handleUnreferencedObject() const;
    virtual ~UnifiedCache();
+   
  private:
    UHashtable *fHashtable;
+   mutable int32_t fEvictPos;
+   mutable int32_t fNumValuesTotal;
+   mutable int32_t fNumValuesInUse;
+   int32_t fMaxUnused;
+   int32_t fMaxPercentageOfInUse;
+   mutable int64_t fAutoEvictedCount;
+   SharedObject *fNoValue;
+   
    UnifiedCache(const UnifiedCache &other);
    UnifiedCache &operator=(const UnifiedCache &other);
+   
+   /**
+    * Flushes the contents of the cache. If cache values hold references to other
+    * cache values then _flush should be called in a loop until it returns FALSE.
+    * 
+    * On entry, gCacheMutex must be held.
+    * On exit, those values with are evictable are flushed.
+    * 
+    *  @param all if false flush evictable items only, which are those with no external
+    *                    references, plus those that can be safely recreated.<br>
+    *            if true, flush all elements. Any values (sharedObjects) with remaining
+    *                     hard (external) references are not deleted, but are detached from
+    *                     the cache, so that a subsequent removeRefs can delete them.
+    *                     _flush is not thread safe when all is true.
+    *   @return TRUE if any value in cache was flushed or FALSE otherwise.
+    */
    UBool _flush(UBool all) const;
+   
+   /**
+    * Gets value out of cache.
+    * On entry. gCacheMutex must not be held. value must be NULL. status
+    * must be U_ZERO_ERROR.
+    * On exit. value and status set to what is in cache at key or on cache
+    * miss the key's createObject() is called and value and status are set to
+    * the result of that. In this latter case, best effort is made to add the
+    * value and status to the cache. If createObject() fails to create a value,
+    * fNoValue is stored in cache, and value is set to NULL. Caller must call
+    * removeRef on value if non NULL.
+    */
    void _get(
            const CacheKeyBase &key,
            const SharedObject *&value,
            const void *creationContext,
            UErrorCode &status) const;
-   UBool _poll(
-           const CacheKeyBase &key,
-           const SharedObject *&value,
-           UErrorCode &status) const;
-   void _putNew(
-           const CacheKeyBase &key,
-           const SharedObject *value,
-           const UErrorCode creationStatus,
-           UErrorCode &status) const;
+
+    /**
+     * Attempts to fetch value and status for key from cache.
+     * On entry, gCacheMutex must not be held value must be NULL and status must
+     * be U_ZERO_ERROR.
+     * On exit, either returns FALSE (In this
+     * case caller should try to create the object) or returns TRUE with value
+     * pointing to the fetched value and status set to fetched status. When
+     * FALSE is returned status may be set to failure if an in progress hash
+     * entry could not be made but value will remain unchanged. When TRUE is
+     * returned, caller must call removeRef() on value.
+     */
+    UBool _poll(
+            const CacheKeyBase &key,
+            const SharedObject *&value,
+            UErrorCode &status) const;
+    
+    /**
+     * Places a new value and creationStatus in the cache for the given key.
+     * On entry, gCacheMutex must be held. key must not exist in the cache. 
+     * On exit, value and creation status placed under key. Soft reference added
+     * to value on successful add. On error sets status.
+     */
+    void _putNew(
+        const CacheKeyBase &key,
+        const SharedObject *value,
+        const UErrorCode creationStatus,
+        UErrorCode &status) const;
+           
+    /**
+     * Places value and status at key if there is no value at key or if cache
+     * entry for key is in progress. Otherwise, it leaves the current value and
+     * status there.
+     * 
+     * On entry. gCacheMutex must not be held. Value must be
+     * included in the reference count of the object to which it points.
+     * 
+     * On exit, value and status are changed to what was already in the cache if
+     * something was there and not in progress. Otherwise, value and status are left
+     * unchanged in which case they are placed in the cache on a best-effort basis.
+     * Caller must call removeRef() on value.
+     */
    void _putIfAbsentAndGet(
            const CacheKeyBase &key,
            const SharedObject *&value,
            UErrorCode &status) const;
+
+    /**
+     * Returns the next element in the cache round robin style.
+     * Returns nullptr if the cache is empty.
+     * On entry, gCacheMutex must be held.
+     */
+    const UHashElement *_nextElement() const;
+   
+   /**
+    * Return the number of cache items that would need to be evicted
+    * to bring usage into conformance with eviction policy.
+    * 
+    * An item corresponds to an entry in the hash table, a hash table element.
+    * 
+    * On entry, gCacheMutex must be held.
+    */
+   int32_t _computeCountOfItemsToEvict() const;
+   
+   /**
+    * Run an eviction slice.
+    * On entry, gCacheMutex must be held.
+    * _runEvictionSlice runs a slice of the evict pipeline by examining the next
+    * 10 entries in the cache round robin style evicting them if they are eligible.
+    */
+   void _runEvictionSlice() const;
+   /**
+    * Register a master cache entry. A master key is the first key to create
+    * a given  SharedObject value. Subsequent keys whose create function
+    * produce referneces to an already existing SharedObject are not masters -
+    * they can be evicted and subsequently recreated.
+    * 
+    * On entry, gCacheMutex must be held.
+    * On exit, items in use count incremented, entry is marked as a master
+    * entry, and value registered with cache so that subsequent calls to
+    * addRef() and removeRef() on it correctly interact with the cache.
+    */
+   void _registerMaster(const CacheKeyBase *theKey, const SharedObject *value) const;
+        
+   /**
+    * Store a value and creation error status in given hash entry.
+    * On entry, gCacheMutex must be held. Hash entry element must be in progress.
+    * value must be non NULL.
+    * On Exit, soft reference added to value. value and status stored in hash
+    * entry. Soft reference removed from previous stored value. Waiting
+    * threads notified.
+    */
+   void _put(
+           const UHashElement *element,
+           const SharedObject *value,
+           const UErrorCode status) const;
+    /**
+     * Remove a soft reference, and delete the SharedObject if no references remain.
+     * To be used from within the UnifiedCache implementation only.
+     * gCacheMutex must be held by caller.
+     * @param value the SharedObject to be acted on.
+     */
+   void removeSoftRef(const SharedObject *value) const;
+   
+   /**
+    * Increment the hard reference count of the given SharedObject.
+    * gCacheMutex must be held by the caller.
+    * Update numValuesEvictable on transitions between zero and one reference.
+    * 
+    * @param value The SharedObject to be referenced.
+    * @return the hard reference count after the addition.
+    */
+   int32_t addHardRef(const SharedObject *value) const;
+   
+  /**
+    * Decrement the hard reference count of the given SharedObject.
+    * gCacheMutex must be held by the caller.
+    * Update numValuesEvictable on transitions between one and zero reference.
+    * 
+    * @param value The SharedObject to be referenced.
+    * @return the hard reference count after the removal.
+    */
+   int32_t removeHardRef(const SharedObject *value) const;
+
+   
 #ifdef UNIFIED_CACHE_DEBUG
    void _dumpContents() const;
 #endif
-   static void _put(
-           const UHashElement *element,
-           const SharedObject *value,
-           const UErrorCode status);
-   static void _fetch(
-           const UHashElement *element,
-           const SharedObject *&value,
-           UErrorCode &status);
-   static UBool _inProgress(const UHashElement *element);
+   
+   /**
+    *  Fetch value and error code from a particular hash entry.
+    *  On entry, gCacheMutex must be held. value must be either NULL or must be
+    *  included in the ref count of the object to which it points.
+    *  On exit, value and status set to what is in the hash entry. Caller must
+    *  eventually call removeRef on value.
+    *  If hash entry is in progress, value will be set to gNoValue and status will
+    *  be set to U_ZERO_ERROR.
+    */
+   void _fetch(const UHashElement *element, const SharedObject *&value,
+                       UErrorCode &status) const;
+                       
+    /**
+     * Determine if given hash entry is in progress.
+     * On entry, gCacheMutex must be held.
+     */
+   UBool _inProgress(const UHashElement *element) const;
+   
+   /**
+    * Determine if given hash entry is in progress.
+    * On entry, gCacheMutex must be held.
+    */
+   UBool _inProgress(const SharedObject *theValue, UErrorCode creationStatus) const;
+   
+   /**
+    * Determine if given hash entry is eligible for eviction.
+    * On entry, gCacheMutex must be held.
+    */
+   UBool _isEvictable(const UHashElement *element) const;
 };
 
 U_NAMESPACE_END