BUG-7464: Add dedicated key set classes
[yangtools.git] / third-party / triemap / src / main / java / org / opendaylight / yangtools / triemap / TrieMap.java
index 44cccbf185b57c9b9e35cd85a1c16c219970be41..a7a92ee1bc1687ac1a6209dcb8284f1908f76408 100644 (file)
 package org.opendaylight.yangtools.triemap;
 
 import static com.google.common.base.Preconditions.checkNotNull;
-import static com.google.common.base.Preconditions.checkState;
+import static org.opendaylight.yangtools.triemap.LookupResult.RESTART;
 
-import com.google.common.base.Verify;
-import com.google.common.collect.Iterators;
+import com.google.common.annotations.Beta;
 import java.io.ObjectStreamException;
 import java.io.Serializable;
 import java.util.AbstractMap;
-import java.util.AbstractSet;
-import java.util.ArrayList;
-import java.util.Arrays;
-import java.util.Iterator;
-import java.util.List;
-import java.util.NoSuchElementException;
 import java.util.Optional;
 import java.util.Set;
 import java.util.concurrent.ConcurrentMap;
-import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
 
 /***
  * This is a port of Scala's TrieMap class from the Scala Collections library. This implementation does not support
  * null keys nor null values.
  *
- * @author Roman Levenstein <romixlev@gmail.com>
+ * @author Aleksandar Prokopec (original Scala implementation)
+ * @author Roman Levenstein (original Java 6 port)
+ * @author Robert Varga
  *
- * @param <K>
- * @param <V>
+ * @param <K> the type of keys maintained by this map
+ * @param <V> the type of mapped values
  */
-@SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes", "unused"})
-public final class TrieMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements ConcurrentMap<K,V>, Serializable {
-    private static final AtomicReferenceFieldUpdater<TrieMap, Object> ROOT_UPDATER =
-            AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(TrieMap.class, Object.class, "root");
+@Beta
+public abstract class TrieMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements ConcurrentMap<K,V>, Serializable {
     private static final long serialVersionUID = 1L;
 
-    /**
-     * EntrySet
-     */
-    private final EntrySet entrySet = new EntrySet();
     private final Equivalence<? super K> equiv;
-    private final boolean readOnly;
-
-    private volatile Object root;
 
-    private TrieMap(final INode<K, V> r, final Equivalence<? super K> equiv, final boolean readOnly) {
-        this.root = r;
-        this.equiv = equiv;
-        this.readOnly = readOnly;
-    }
+    private AbstractEntrySet<K, V> entrySet;
+    private AbstractKeySet<K> keySet;
 
     TrieMap(final Equivalence<? super K> equiv) {
-        this(newRootNode(), equiv, false);
-    }
-
-    public TrieMap() {
-        this(Equivalence.equals());
-    }
-
-    /* internal methods */
-
-    final Equivalence<? super K> equiv() {
-        return equiv;
-    }
-
-    private static <K,V> INode<K, V> newRootNode() {
-        final Gen gen = new Gen();
-        return new INode<>(gen, new CNode<>(gen));
-    }
-
-    final boolean CAS_ROOT(final Object ov, final Object nv) {
-        checkState(!readOnly, "Attempted to modify a read-only snapshot");
-        return ROOT_UPDATER.compareAndSet (this, ov, nv);
-    }
-
-    // FIXME: abort = false by default
-    final INode<K, V> readRoot(final boolean abort) {
-        return RDCSS_READ_ROOT(abort);
-    }
-
-    final INode<K, V> readRoot() {
-        return RDCSS_READ_ROOT(false);
-    }
-
-    final INode<K, V> RDCSS_READ_ROOT() {
-        return RDCSS_READ_ROOT(false);
-    }
-
-    final INode<K, V> RDCSS_READ_ROOT(final boolean abort) {
-        final Object r = /* READ */root;
-        if (r instanceof INode) {
-            return (INode<K, V>) r;
-        }
-
-        checkState(r instanceof RDCSS_Descriptor, "Unhandled root %s", r);
-        return RDCSS_Complete(abort);
-    }
-
-    private INode<K, V> RDCSS_Complete(final boolean abort) {
-        while (true) {
-            final Object r = /* READ */root;
-            if (r instanceof INode) {
-                return (INode<K, V>) r;
-            }
-
-            checkState(r instanceof RDCSS_Descriptor, "Unhandled root %s", r);
-            final RDCSS_Descriptor<K, V> desc = (RDCSS_Descriptor<K, V>) r;
-            final INode<K, V> ov = desc.old;
-            final MainNode<K, V> exp = desc.expectedmain;
-            final INode<K, V> nv = desc.nv;
-
-            if (abort) {
-                if (CAS_ROOT(desc, ov)) {
-                    return ov;
-                }
-
-                // Tail recursion: return RDCSS_Complete(abort);
-                continue;
-            }
-
-            final MainNode<K, V> oldmain = ov.gcasRead(this);
-            if (oldmain == exp) {
-                if (CAS_ROOT(desc, nv)) {
-                    desc.committed = true;
-                    return nv;
-                }
-
-                // Tail recursion: return RDCSS_Complete(abort);
-                continue;
-            }
-
-            if (CAS_ROOT(desc, ov)) {
-                return ov;
-            }
-
-            // Tail recursion: return RDCSS_Complete(abort);
-        }
-    }
-
-    private boolean RDCSS_ROOT(final INode<K, V> ov, final MainNode<K, V> expectedmain, final INode<K, V> nv) {
-        final RDCSS_Descriptor<K, V> desc = new RDCSS_Descriptor<> (ov, expectedmain, nv);
-        if (CAS_ROOT(ov, desc)) {
-            RDCSS_Complete(false);
-            return /* READ */desc.committed;
-        }
-
-        return false;
-    }
-
-    private void inserthc(final K k, final int hc, final V v) {
-        // TODO: this is called from serialization only, which means we should not be observing any races,
-        //       hence we should not need to pass down the entire tree, just equality (I think).
-        final INode<K, V> r = RDCSS_READ_ROOT();
-        final boolean success = r.rec_insert(k, v, hc, 0, null, this);
-        Verify.verify(success, "Concurrent modification during serialization of map %s", this);
-    }
-
-    private Optional<V> insertifhc(final K k, final int hc, final V v, final Object cond) {
-        Optional<V> res;
-        do {
-            // Keep looping as long as we do not get a reply
-            res = RDCSS_READ_ROOT().rec_insertif(k, v, hc, cond, 0, null, this);
-        } while (res == null);
-
-        return res;
-    }
-
-    private V lookuphc(final K k, final int hc) {
-        Object res;
-        do {
-            // Keep looping as long as RESTART is being indicated
-            res = RDCSS_READ_ROOT().rec_lookup(k, hc, 0, null, this);
-        } while (INode.RESTART.equals(res));
-
-        return (V) res;
+        this.equiv = equiv;
     }
 
-    private Optional<V> removehc(final K k, final V v, final int hc) {
-        Optional<V> res;
-        do {
-            // Keep looping as long as we do not get a reply
-            res = RDCSS_READ_ROOT().rec_remove(k, v, hc, 0, null, this);
-        } while (res == null);
-
-        return res;
+    public static <K, V> TrieMap<K, V> create() {
+        return new MutableTrieMap<>(Equivalence.equals());
     }
 
-    /**
-     * Ensure this instance is read-write, throw UnsupportedOperationException
-     * otherwise. Used by Map-type methods for quick check.
-     */
-    private void ensureReadWrite() {
-        if (readOnly) {
-            throw new UnsupportedOperationException("Attempted to modify a read-only view");
-        }
-    }
-
-    boolean isReadOnly() {
-        return readOnly;
-    }
-
-    /* public methods */
-
     /**
      * Returns a snapshot of this TrieMap. This operation is lock-free and
      * linearizable.
@@ -226,17 +64,7 @@ public final class TrieMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Concurrent
      * distributed across all the threads doing updates or accesses subsequent
      * to the snapshot creation.
      */
-    public TrieMap<K, V> snapshot() {
-        while (true) {
-            final INode<K, V> r = RDCSS_READ_ROOT();
-            final MainNode<K, V> expmain = r.gcasRead(this);
-            if (RDCSS_ROOT(r, expmain, r.copyToGen(new Gen(), this))) {
-                return new TrieMap<> (r.copyToGen(new Gen(), this), equiv, readOnly);
-            }
-
-            // Tail recursion: return snapshot();
-        }
-    }
+    public abstract TrieMap<K, V> mutableSnapshot();
 
     /**
      * Returns a read-only snapshot of this TrieMap. This operation is lock-free
@@ -251,94 +79,78 @@ public final class TrieMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Concurrent
      *
      * This method is used by other methods such as `size` and `iterator`.
      */
-    public TrieMap<K, V> readOnlySnapshot() {
-        // Is it a snapshot of a read-only snapshot?
-        if (readOnly) {
-            return this;
-        }
-
-        while (true) {
-            final INode<K, V> r = RDCSS_READ_ROOT();
-            final MainNode<K, V> expmain = r.gcasRead(this);
-            if (RDCSS_ROOT(r, expmain, r.copyToGen (new Gen(), this))) {
-                return new TrieMap<>(r, equiv, true);
-            }
+    public abstract ImmutableTrieMap<K, V> immutableSnapshot();
 
-            // Tail recursion: return readOnlySnapshot();
-        }
+    @Override
+    public final boolean containsKey(final Object key) {
+        return get(key) != null;
     }
 
     @Override
-    public void clear() {
-        boolean success;
-        do {
-            final INode<K, V> r = RDCSS_READ_ROOT();
-            success = RDCSS_ROOT(r, r.gcasRead(this), newRootNode());
-        } while (!success);
+    public final boolean containsValue(final Object value) {
+        return super.containsValue(checkNotNull(value));
     }
 
-    int computeHash(final K k) {
-        return equiv.hash(k);
+    @Override
+    public final Set<Entry<K, V>> entrySet() {
+        AbstractEntrySet<K, V> ret = entrySet;
+        if (ret == null) {
+            entrySet = ret = createEntrySet();
+        }
+        return ret;
     }
 
-    boolean equal(final K k1, final K k2) {
-        return equiv.equivalent(k1, k2);
+    @Override
+    public final Set<K> keySet() {
+        AbstractKeySet<K> ret = keySet;
+        if (ret == null) {
+            keySet = ret = createKeySet();
+        }
+        return ret;
     }
 
     @Override
-    public V get(final Object key) {
+    public final V get(final Object key) {
+        @SuppressWarnings("unchecked")
         final K k = (K) checkNotNull(key);
         return lookuphc(k, computeHash(k));
     }
 
     @Override
-    public V put(final K key, final V value) {
-        ensureReadWrite();
-        final K k = checkNotNull(key);
-        return insertifhc(k, computeHash(k), checkNotNull(value), null).orElse(null);
-    }
+    public abstract void clear();
 
-    void add(final K key, final V value) {
-        final K k = checkNotNull(key);
-        inserthc(k, computeHash(k), checkNotNull(value));
-    }
+    @Override
+    public abstract V put(K key, V value);
 
     @Override
-    public V remove(final Object key) {
-        ensureReadWrite();
-        final K k = (K) checkNotNull(key);
-        return removehc(k, (V) null, computeHash(k)).orElse(null);
-    }
+    public abstract V putIfAbsent(K key, V value);
 
     @Override
-    public V putIfAbsent(final K key, final V value) {
-        ensureReadWrite();
-        final K k = checkNotNull(key);
-        return insertifhc(k, computeHash(k), checkNotNull(value), INode.KEY_ABSENT).orElse(null);
-    }
+    public abstract V remove(Object key);
 
     @Override
-    public boolean remove(final Object key, final Object v) {
-        ensureReadWrite();
-        final K k = (K) checkNotNull(key);
-        return removehc(k, (V) checkNotNull(v), computeHash(k)).isPresent();
-    }
+    public abstract boolean remove(Object key, Object value);
 
     @Override
-    public boolean replace(final K key, final V oldValue, final V newValue) {
-        ensureReadWrite();
-        final K k = checkNotNull(key);
-        return insertifhc(k, computeHash(k), checkNotNull(newValue), checkNotNull(oldValue)).isPresent();
-    }
+    public abstract boolean replace(K key, V oldValue, V newValue);
 
     @Override
-    public V replace(final K key, final V value) {
-        ensureReadWrite();
-        final K k = checkNotNull(key);
-        return insertifhc (k, computeHash(k), checkNotNull(value), INode.KEY_PRESENT).orElse(null);
-    }
+    public abstract V replace(K key, V value);
+
+    @Override
+    public abstract int size();
+
+    /* internal methods implemented by subclasses */
+
+    abstract AbstractEntrySet<K, V> createEntrySet();
+
+    abstract AbstractKeySet<K> createKeySet();
+
+    abstract boolean isReadOnly();
+
+    abstract INode<K, V> RDCSS_READ_ROOT(boolean abort);
 
-    /***
+    /**
      * Return an iterator over a TrieMap.
      *
      * If this is a read-only snapshot, it would return a read-only iterator.
@@ -348,352 +160,66 @@ public final class TrieMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Concurrent
      *
      * @return
      */
-    Iterator<Entry<K, V>> iterator() {
-        return readOnly ? new TrieMapReadOnlyIterator<>(0, this) : new TrieMapIterator<>(0, this);
-    }
+    abstract AbstractIterator<K, V> iterator();
+
+    /* internal methods provided for subclasses */
 
-    /***
+    /**
      * Return an iterator over a TrieMap.
      * This is a read-only iterator.
      *
      * @return
      */
-    Iterator<Entry<K, V>> readOnlyIterator() {
-        return new TrieMapReadOnlyIterator<>(0, readOnly ? this : readOnlySnapshot());
+    final ImmutableIterator<K, V> immutableIterator() {
+        return new ImmutableIterator<>(immutableSnapshot());
     }
 
-    private int cachedSize() {
-        INode<K, V> r = RDCSS_READ_ROOT ();
-        return r.cachedSize (this);
+    @SuppressWarnings("null")
+    static <V> V toNullable(final Optional<V> opt) {
+        return opt.orElse(null);
     }
 
-    @Override
-    public int size() {
-        return readOnly ? cachedSize() : readOnlySnapshot().size();
+    final int computeHash(final K k) {
+        return equiv.hash(k);
     }
 
-    @Override
-    public boolean containsKey(final Object key) {
-        return get(key) != null;
+    final Object writeReplace() throws ObjectStreamException {
+        return new SerializationProxy(immutableSnapshot(), isReadOnly());
     }
 
-    @Override
-    public Set<Entry<K, V>> entrySet() {
-        return entrySet;
-    }
+    /* package-protected utility methods */
 
-    private Object writeReplace() throws ObjectStreamException {
-        return new ExternalForm(this);
+    final Equivalence<? super K> equiv() {
+        return equiv;
     }
 
-    private static final class RDCSS_Descriptor<K, V> {
-        INode<K, V> old;
-        MainNode<K, V> expectedmain;
-        INode<K, V> nv;
-        volatile boolean committed = false;
-
-        RDCSS_Descriptor (final INode<K, V> old, final MainNode<K, V> expectedmain, final INode<K, V> nv) {
-            this.old = old;
-            this.expectedmain = expectedmain;
-            this.nv = nv;
-        }
+    final INode<K, V> readRoot() {
+        return RDCSS_READ_ROOT(false);
     }
 
-    /***
-     * This iterator is a read-only one and does not allow for any update
-     * operations on the underlying data structure.
-     *
-     * @param <K>
-     * @param <V>
-     */
-    private static final class TrieMapReadOnlyIterator<K, V> extends TrieMapIterator<K, V> {
-        TrieMapReadOnlyIterator (final int level, final TrieMap<K, V> ct, final boolean mustInit) {
-            super (level, ct, mustInit);
-        }
-
-        TrieMapReadOnlyIterator (final int level, final TrieMap<K, V> ct) {
-            this (level, ct, true);
-        }
-        @Override
-        void initialize () {
-            assert (ct.isReadOnly ());
-            super.initialize ();
-        }
-
-        @Override
-        public void remove () {
-            throw new UnsupportedOperationException ("Operation not supported for read-only iterators");
-        }
-
-        @Override
-        Entry<K, V> nextEntry(final Entry<K, V> rr) {
-            // Return non-updatable entry
-            return rr;
-        }
+    // FIXME: abort = false by default
+    final INode<K, V> readRoot(final boolean abort) {
+        return RDCSS_READ_ROOT(abort);
     }
 
-    private static class TrieMapIterator<K, V> implements Iterator<Entry<K, V>> {
-        private int level;
-        protected TrieMap<K, V> ct;
-        private final boolean mustInit;
-        private final BasicNode[][] stack = new BasicNode[7][];
-        private final int[] stackpos = new int[7];
-        private int depth = -1;
-        private Iterator<Entry<K, V>> subiter = null;
-        private KVNode<K, V> current = null;
-        private Entry<K, V> lastReturned = null;
-
-        TrieMapIterator (final int level, final TrieMap<K, V> ct, final boolean mustInit) {
-            this.level = level;
-            this.ct = ct;
-            this.mustInit = mustInit;
-            if (this.mustInit) {
-                initialize ();
-            }
-        }
-
-        TrieMapIterator (final int level, final TrieMap<K, V> ct) {
-            this (level, ct, true);
-        }
-
-
-        @Override
-        public boolean hasNext() {
-            return (current != null) || (subiter != null);
-        }
-
-        @Override
-        public Entry<K, V> next() {
-            if (!hasNext()) {
-                throw new NoSuchElementException();
-            }
-
-            Entry<K, V> r = null;
-            if (subiter != null) {
-                r = subiter.next ();
-                checkSubiter ();
-            } else {
-                r = current.kvPair ();
-                advance ();
-            }
-
-            lastReturned = r;
-            if (r != null) {
-                final Entry<K, V> rr = r;
-                return nextEntry(rr);
-            }
-            return r;
-        }
-
-        Entry<K, V> nextEntry(final Entry<K, V> rr) {
-            return new Entry<K, V>() {
-                private V updated = null;
-
-                @Override
-                public K getKey () {
-                    return rr.getKey ();
-                }
-
-                @Override
-                public V getValue () {
-                    return (updated == null) ? rr.getValue (): updated;
-                }
-
-                @Override
-                public V setValue (final V value) {
-                    updated = value;
-                    return ct.replace (getKey (), value);
-                }
-            };
-        }
-
-        private void readin (final INode<K, V> in) {
-            MainNode<K, V> m = in.gcasRead (ct);
-            if (m instanceof CNode) {
-                CNode<K, V> cn = (CNode<K, V>) m;
-                depth += 1;
-                stack [depth] = cn.array;
-                stackpos [depth] = -1;
-                advance ();
-            } else if (m instanceof TNode) {
-                current = (TNode<K, V>) m;
-            } else if (m instanceof LNode) {
-                subiter = ((LNode<K, V>) m).iterator();
-                checkSubiter ();
-            } else if (m == null) {
-                current = null;
-            }
-        }
-
-        // @inline
-        private void checkSubiter () {
-            if (!subiter.hasNext ()) {
-                subiter = null;
-                advance ();
-            }
-        }
-
-        // @inline
-        void initialize () {
-//            assert (ct.isReadOnly ());
-            INode<K, V> r = ct.RDCSS_READ_ROOT ();
-            readin (r);
-        }
-
-        void advance () {
-            if (depth >= 0) {
-                int npos = stackpos [depth] + 1;
-                if (npos < stack [depth].length) {
-                    stackpos [depth] = npos;
-                    BasicNode elem = stack [depth] [npos];
-                    if (elem instanceof SNode) {
-                        current = (SNode<K, V>) elem;
-                    } else if (elem instanceof INode) {
-                        readin ((INode<K, V>) elem);
-                    }
-                } else {
-                    depth -= 1;
-                    advance ();
-                }
-            } else {
-                current = null;
-            }
-        }
-
-        protected TrieMapIterator<K, V> newIterator (final int _lev, final TrieMap<K, V> _ct, final boolean _mustInit) {
-            return new TrieMapIterator<> (_lev, _ct, _mustInit);
-        }
-
-        protected void dupTo (final TrieMapIterator<K, V> it) {
-            it.level = this.level;
-            it.ct = this.ct;
-            it.depth = this.depth;
-            it.current = this.current;
-
-            // these need a deep copy
-            System.arraycopy (this.stack, 0, it.stack, 0, 7);
-            System.arraycopy (this.stackpos, 0, it.stackpos, 0, 7);
-
-            // this one needs to be evaluated
-            if (this.subiter == null) {
-                it.subiter = null;
-            } else {
-                List<Entry<K, V>> lst = toList (this.subiter);
-                this.subiter = lst.iterator ();
-                it.subiter = lst.iterator ();
-            }
-        }
-
-        // /** Returns a sequence of iterators over subsets of this iterator.
-        // * It's used to ease the implementation of splitters for a parallel
-        // version of the TrieMap.
-        // */
-        // protected def subdivide(): Seq[Iterator[(K, V)]] = if (subiter ne
-        // null) {
-        // // the case where an LNode is being iterated
-        // val it = subiter
-        // subiter = null
-        // advance()
-        // this.level += 1
-        // Seq(it, this)
-        // } else if (depth == -1) {
-        // this.level += 1
-        // Seq(this)
-        // } else {
-        // var d = 0
-        // while (d <= depth) {
-        // val rem = stack(d).length - 1 - stackpos(d)
-        // if (rem > 0) {
-        // val (arr1, arr2) = stack(d).drop(stackpos(d) + 1).splitAt(rem / 2)
-        // stack(d) = arr1
-        // stackpos(d) = -1
-        // val it = newIterator(level + 1, ct, false)
-        // it.stack(0) = arr2
-        // it.stackpos(0) = -1
-        // it.depth = 0
-        // it.advance() // <-- fix it
-        // this.level += 1
-        // return Seq(this, it)
-        // }
-        // d += 1
-        // }
-        // this.level += 1
-        // Seq(this)
-        // }
-
-        private List<Entry<K, V>> toList (final Iterator<Entry<K, V>> it) {
-            ArrayList<Entry<K, V>> list = new ArrayList<> ();
-            while (it.hasNext ()) {
-                list.add (it.next());
-            }
-            return list;
-        }
-
-        void printDebug () {
-            System.out.println ("ctrie iterator");
-            System.out.println (Arrays.toString (stackpos));
-            System.out.println ("depth: " + depth);
-            System.out.println ("curr.: " + current);
-            // System.out.println(stack.mkString("\n"));
-        }
-
-        @Override
-        public void remove() {
-            checkState(lastReturned != null);
-            ct.remove(lastReturned.getKey());
-            lastReturned = null;
-        }
+    final INode<K, V> RDCSS_READ_ROOT() {
+        return RDCSS_READ_ROOT(false);
     }
 
-    /***
-     * Support for EntrySet operations required by the Map interface
-     */
-    private final class EntrySet extends AbstractSet<Entry<K, V>> {
-        @Override
-        public Iterator<Entry<K, V>> iterator() {
-            return TrieMap.this.iterator ();
-        }
-
-        @Override
-        public final boolean contains(final Object o) {
-            if (!(o instanceof Entry)) {
-                return false;
-            }
-
-            final Entry<?, ?> e = (Entry<?, ?>) o;
-            if (e.getKey() == null) {
-                return false;
-            }
-            final V v = get(e.getKey());
-            return v != null && v.equals(e.getValue());
-        }
+    final boolean equal(final K k1, final K k2) {
+        return equiv.equivalent(k1, k2);
+    }
 
-        @Override
-        public final boolean remove(final Object o) {
-            if (!(o instanceof Entry)) {
-                return false;
-            }
-            final Entry<?, ?> e = (Entry<K, V>) o;
-            final Object key = e.getKey();
-            if (key == null) {
-                return false;
-            }
-            final Object value = e.getValue();
-            if (value == null) {
-                return false;
-            }
-
-            return TrieMap.this.remove(key, value);
-        }
+    /* private implementation methods */
 
-        @Override
-        public final int size () {
-            return Iterators.size(iterator());
-        }
+    @SuppressWarnings("unchecked")
+    private V lookuphc(final K k, final int hc) {
+        Object res;
+        do {
+            // Keep looping as long as RESTART is being indicated
+            res = RDCSS_READ_ROOT().rec_lookup(k, hc, 0, null, this);
+        } while (res == RESTART);
 
-        @Override
-        public final void clear () {
-            TrieMap.this.clear ();
-        }
+        return (V) res;
     }
 }