lru_cache

在无内置支持时实现的最少使用cache

# coding: utf8
try:
    from functools import lru_cache

except ImportError:

    from collections import namedtuple
    from functools import update_wrapper
    from threading import RLock

    # 缓存情况说明 这个是在函数内
    # 每个被lru_cache包裹的函数都有其自身的缓存
    _CacheInfo = namedtuple("CacheInfo", ["hits", "misses", "maxsize", "currsize"])

    class _HashedSeq(list):

        __slots__ = 'hashvalue'

        def __init__(self, tup, hash=hash):
            self[:] = tup
            self.hashvalue = hash(tup)

        def __hash__(self):
            return self.hashvalue

    def _make_key(args, kwds, typed,
                 kwd_mark = (object(),),
                 fasttypes = {int, str, frozenset, type(None)},
                 sorted=sorted, tuple=tuple, type=type, len=len):
        key = args
        if kwds:
            sorted_items = sorted(kwds.items())
            key += kwd_mark
            for item in sorted_items:
                key += item

        if typed:
            key += tuple(type(v) for v in args)
            if kwds:
                key += tuple(type(v) for k, v in sorted_items)

        elif len(key) == 1 and type(key[0]) in fasttypes:
            return key[0]
        return _HashedSeq(key)

    # 最少使用的 使用次数决定是否剔除
    def lru_cache(maxsize=100, typed=False):

        def decorating_function(user_function):
            """
            函数装饰器 user_functions即为被包裹的函数

            :param user_function:
            :return:
            """


            stats = [0, 0]                  # 统计
            HITS, MISSES = 0, 1             # HITS -> stats[0]
                                            # MISSES -> stats[1]

            # 缓存就是用dict,key则为_make_key计算出来的,获取方法则为dict的get方法
            cache = dict()
            make_key = _make_key
            cache_get = cache.get

            _len = len                      # 把全局函数len局部化 提升性能

            # 用于指定长度的cache的
            # 使用长度为4的list作为节点 包含两个指针和key value
            lock = RLock()
            root = []
            root[:] = [root, root, None, None]  # 分别指向 前 后 和 key value
            nonlocal_root = [root]
            PREV, NEXT, KEY, RESULT = 0, 1, 2, 3

            if maxsize == 0:

                def wrapper(*args, **kwds):
                    """
                    如果cache大小为0 就是没缓存

                    :param args:
                    :param kwds:
                    :return:
                    """
                    result = user_function(*args, **kwds)  # 每次都是调用函数计算
                    stats[MISSES] += 1  # 每次都是未命中的情况
                    return result

            elif maxsize is None:

                def wrapper(*args, **kwds):
                    """
                    无限大小的cache

                    :param args:
                    :param kwds:
                    :return:
                    """

                    key = make_key(args, kwds, typed)  # 计算出这些参数对应的key
                    result = cache_get(key, root)  # root作为哨兵
                    if result is not root:
                        # 找到了
                        stats[HITS] += 1  # 命中
                        return result

                    # 没找到
                    result = user_function(*args, **kwds)
                    cache[key] = result
                    stats[MISSES] += 1
                    return result

            else:

                def wrapper(*args, **kwds):
                    """
                    有大小限制的cache

                    :param args:
                    :param kwds:
                    :return:
                    """

                    key = make_key(args, kwds, typed) if kwds or typed else args

                    with lock:

                        link = cache_get(key)
                        # 找到了
                        if link is not None:
                            root, = nonlocal_root

                            link_prev, link_next, key, result = link  # 解出来 4个值
                            link_prev[NEXT] = link_next
                            link_next[PREV] = link_prev
                            # 把这个值从链中解下来

                            last = root[PREV]
                            last[NEXT] = root[PREV] = link
                            link[PREV] = last
                            link[NEXT] = root
                            # 连接在链最后

                            stats[HITS] += 1
                            return result

                    result = user_function(*args, **kwds)

                    with lock:

                        root, = nonlocal_root
                        if key in cache:
                            # 这个可能是在刚刚释放锁后有人计算出来了,所以这边就返回就行了,不用再进行缓存相关的处理了
                            pass

                        elif _len(cache) >= maxsize:
                            # 缓存区满的情况

                            oldroot = root
                            oldroot[KEY] = key
                            oldroot[RESULT] = result

                            root = nonlocal_root[0] = oldroot[NEXT]
                            oldkey = root[KEY]
                            oldvalue = root[RESULT]
                            root[KEY] = root[RESULT] = None
                            del cache[oldkey]
                            cache[key] = oldroot

                        else:

                            last = root[PREV]
                            link = [last, root, key, result]
                            last[NEXT] = root[PREV] = cache[key] = link

                        stats[MISSES] += 1

                    return result

            def cache_info():
                with lock:
                    return _CacheInfo(stats[HITS], stats[MISSES], maxsize, len(cache))

            def cache_clear():
                """
                清空缓存

                :return:
                """
                with lock:
                    cache.clear()
                    root = nonlocal_root[0]
                    root[:] = [root, root, None, None]
                    stats[:] = [0, 0]

            wrapper.__wrapped__ = user_function
            wrapper.cache_info = cache_info
            wrapper.cache_clear = cache_clear
            return update_wrapper(wrapper, user_function)

        return decorating_function
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