Add NormalizedNode.contract()
[yangtools.git] / yang / yang-data-api / src / main / java / org / opendaylight / yangtools / yang / data / api / YangInstanceIdentifier.java
index 53301acbae0f5c1c9315205a55b3ec8a2cce8a99..a7539e9167f08cb0917ba2b532e12f22e925194e 100644 (file)
@@ -12,18 +12,23 @@ import static com.google.common.base.Verify.verify;
 import static java.util.Objects.requireNonNull;
 
 import com.google.common.annotations.Beta;
+import com.google.common.base.VerifyException;
 import com.google.common.cache.CacheBuilder;
 import com.google.common.cache.CacheLoader;
 import com.google.common.cache.LoadingCache;
+import com.google.common.collect.ImmutableList;
+import com.google.common.collect.ImmutableMap;
 import com.google.common.collect.ImmutableSet;
 import com.google.common.collect.Iterables;
 import com.google.common.collect.Sets;
 import edu.umd.cs.findbugs.annotations.SuppressFBWarnings;
 import java.io.Serializable;
 import java.lang.reflect.Array;
+import java.util.AbstractMap.SimpleImmutableEntry;
 import java.util.ArrayList;
 import java.util.Arrays;
 import java.util.Collection;
+import java.util.Deque;
 import java.util.Iterator;
 import java.util.List;
 import java.util.Map;
@@ -32,14 +37,15 @@ import java.util.Objects;
 import java.util.Optional;
 import java.util.Set;
 import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
-import javax.annotation.Nonnull;
-import javax.annotation.Nullable;
+import java.util.function.Function;
+import org.eclipse.jdt.annotation.NonNull;
+import org.eclipse.jdt.annotation.Nullable;
 import org.opendaylight.yangtools.concepts.Builder;
 import org.opendaylight.yangtools.concepts.Immutable;
 import org.opendaylight.yangtools.concepts.Path;
 import org.opendaylight.yangtools.util.HashCodeBuilder;
 import org.opendaylight.yangtools.util.ImmutableOffsetMap;
-import org.opendaylight.yangtools.util.SharedSingletonMap;
+import org.opendaylight.yangtools.util.SingletonSet;
 import org.opendaylight.yangtools.yang.common.QName;
 import org.opendaylight.yangtools.yang.common.QNameModule;
 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.api.schema.LeafSetEntryNode;
@@ -48,47 +54,32 @@ import org.opendaylight.yangtools.yang.data.api.schema.LeafSetEntryNode;
  * Unique identifier of a particular node instance in the data tree.
  *
  * <p>
- * Java representation of YANG Built-in type <code>instance-identifier</code>,
- * which conceptually is XPath expression minimized to uniquely identify element
- * in data tree which conforms to constraints maintained by YANG Model,
+ * Java representation of YANG Built-in type {@code instance-identifier}, which conceptually is XPath expression
+ * minimized to uniquely identify element in data tree which conforms to constraints maintained by YANG Model,
  * effectively this makes Instance Identifier a path to element in data tree.
  *
  * <p>
- * Constraints put in YANG specification on instance-identifier allowed it to be
- * effectively represented in Java and it's evaluation does not require
- * full-blown XPath processor.
+ * Constraints put in YANG specification on instance-identifier allowed it to be effectively represented in Java and its
+ * evaluation does not require a full-blown XPath processor.
  *
- * <p>
- * <h3>Path Arguments</h3>
- * Path to the node represented in instance identifier consists of
- * {@link PathArgument} which carries necessary information to uniquely identify
- * node on particular level in the subtree.
+ * <h2>Path Arguments</h2>
+ * Path to the node represented in instance identifier consists of {@link PathArgument} which carries necessary
+ * information to uniquely identify node on particular level in the subtree.
  *
  * <ul>
- * <li>{@link NodeIdentifier} - Identifier of node, which has cardinality
- * <code>0..1</code> in particular subtree in data tree.</li>
- * <li>{@link NodeIdentifierWithPredicates} - Identifier of node (list item),
- * which has cardinality <code>0..n</code>.</li>
- * <li>{@link NodeWithValue} - Identifier of instance <code>leaf</code> node or
- * <code>leaf-list</code> node.</li>
- * <li>{@link AugmentationIdentifier} - Identifier of instance of
- * <code>augmentation</code> node.</li>
+ *   <li>{@link NodeIdentifier} - Identifier of node, which has cardinality {@code 0..1} in particular subtree in data
+ *       tree</li>
+ *   <li>{@link NodeIdentifierWithPredicates} - Identifier of node (list item), which has cardinality {@code 0..n}</li>
+ *   <li>{@link NodeWithValue} - Identifier of instance {@code leaf} node or {@code leaf-list} node</li>
+ *   <li>{@link AugmentationIdentifier} - Identifier of instance of {@code augmentation} node</li>
  * </ul>
  *
  * @see <a href="http://tools.ietf.org/html/rfc6020#section-9.13">RFC6020</a>
  */
-// FIXME: 3.0.0: this concept needs to be moved to yang-common, as parser components need the ability to refer
+// FIXME: 7.0.0: this concept needs to be moved to yang-common, as parser components need the ability to refer
 //               to data nodes -- most notably XPath expressions and {@code default} statement arguments need to be able
 //               to represent these.
-// FIXME: FixedYangInstanceIdentifier needs YangInstanceIdentifier initialized, but that includes initializing
-//        this field. Figure out a way out of this pickle.
-@SuppressFBWarnings("IC_SUPERCLASS_USES_SUBCLASS_DURING_INITIALIZATION")
 public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentifier>, Immutable, Serializable {
-    /**
-     * An empty {@link YangInstanceIdentifier}. It corresponds to the path of the conceptual root of the YANG namespace.
-     */
-    public static final YangInstanceIdentifier EMPTY = FixedYangInstanceIdentifier.EMPTY_INSTANCE;
-
     private static final AtomicReferenceFieldUpdater<YangInstanceIdentifier, String> TOSTRINGCACHE_UPDATER =
             AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(YangInstanceIdentifier.class, String.class, "toStringCache");
     private static final long serialVersionUID = 4L;
@@ -101,15 +92,25 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
         this.hash = hash;
     }
 
-    @Nonnull abstract YangInstanceIdentifier createRelativeIdentifier(int skipFromRoot);
+    /**
+     * Return An empty {@link YangInstanceIdentifier}. It corresponds to the path of the conceptual root of the YANG
+     * namespace.
+     *
+     * @return An empty YangInstanceIdentifier
+     */
+    public static @NonNull YangInstanceIdentifier empty() {
+        return FixedYangInstanceIdentifier.EMPTY_INSTANCE;
+    }
+
+    abstract @NonNull YangInstanceIdentifier createRelativeIdentifier(int skipFromRoot);
 
-    @Nonnull abstract Collection<PathArgument> tryPathArguments();
+    abstract @Nullable Collection<PathArgument> tryPathArguments();
 
-    @Nonnull abstract Collection<PathArgument> tryReversePathArguments();
+    abstract @Nullable Collection<PathArgument> tryReversePathArguments();
 
     /**
      * Check if this instance identifier has empty path arguments, e.g. it is
-     * empty and corresponds to {@link #EMPTY}.
+     * empty and corresponds to {@link #empty()}.
      *
      * @return True if this instance identifier is empty, false otherwise.
      */
@@ -121,16 +122,24 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      *
      * @return A optimized equivalent instance.
      */
-    @Beta
-    public abstract YangInstanceIdentifier toOptimized();
+    public abstract @NonNull YangInstanceIdentifier toOptimized();
 
     /**
      * Return the conceptual parent {@link YangInstanceIdentifier}, which has
      * one item less in {@link #getPathArguments()}.
      *
-     * @return Parent {@link YangInstanceIdentifier}, or null if this object is {@link #EMPTY}.
+     * @return Parent {@link YangInstanceIdentifier}, or null if this object is {@link #empty()}.
      */
-    @Nullable public abstract YangInstanceIdentifier getParent();
+    public abstract @Nullable YangInstanceIdentifier getParent();
+
+    /**
+     * Return the conceptual parent {@link YangInstanceIdentifier}, which has one item less in
+     * {@link #getPathArguments()}.
+     *
+     * @return Parent {@link YangInstanceIdentifier}
+     * @throws VerifyException if this object is {@link #empty()}.
+     */
+    public abstract @NonNull YangInstanceIdentifier coerceParent();
 
     /**
      * Return the ancestor {@link YangInstanceIdentifier} with a particular depth, e.g. number of path arguments.
@@ -139,14 +148,14 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      * @return Ancestor {@link YangInstanceIdentifier}
      * @throws IllegalArgumentException if the specified depth is negative or is greater than the depth of this object.
      */
-    @Nonnull public abstract YangInstanceIdentifier getAncestor(int depth);
+    public abstract @NonNull YangInstanceIdentifier getAncestor(int depth);
 
     /**
      * Returns an ordered iteration of path arguments.
      *
      * @return Immutable iteration of path arguments.
      */
-    public abstract List<PathArgument> getPathArguments();
+    public abstract @NonNull List<PathArgument> getPathArguments();
 
     /**
      * Returns an iterable of path arguments in reverse order. This is useful
@@ -154,7 +163,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      *
      * @return Immutable iterable of path arguments in reverse order.
      */
-    public abstract List<PathArgument> getReversePathArguments();
+    public abstract @NonNull List<PathArgument> getReversePathArguments();
 
     /**
      * Returns the last PathArgument. This is equivalent of iterating
@@ -164,9 +173,9 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      */
     public abstract PathArgument getLastPathArgument();
 
-    public static YangInstanceIdentifier create(final Iterable<? extends PathArgument> path) {
+    public static @NonNull YangInstanceIdentifier create(final Iterable<? extends PathArgument> path) {
         if (Iterables.isEmpty(path)) {
-            return EMPTY;
+            return empty();
         }
 
         final HashCodeBuilder<PathArgument> hash = new HashCodeBuilder<>();
@@ -177,11 +186,49 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
         return FixedYangInstanceIdentifier.create(path, hash.build());
     }
 
-    public static YangInstanceIdentifier create(final PathArgument... path) {
+    public static @NonNull YangInstanceIdentifier create(final PathArgument pathArgument) {
+        return new FixedYangInstanceIdentifier(ImmutableList.of(pathArgument),
+            HashCodeBuilder.nextHashCode(1, pathArgument));
+    }
+
+    public static @NonNull YangInstanceIdentifier create(final PathArgument... path) {
         // We are forcing a copy, since we cannot trust the user
         return create(Arrays.asList(path));
     }
 
+    /**
+     * Create a {@link YangInstanceIdentifier} by taking a snapshot of provided path and iterating it backwards.
+     *
+     * @param pathTowardsRoot Path towards root
+     * @return A {@link YangInstanceIdentifier} instance
+     * @throws NullPointerException if {@code pathTowardsRoot} or any of its members is null
+     */
+    public static @NonNull YangInstanceIdentifier createReverse(final Deque<PathArgument> pathTowardsRoot) {
+        final ImmutableList.Builder<PathArgument> builder = ImmutableList.builderWithExpectedSize(
+            pathTowardsRoot.size());
+        pathTowardsRoot.descendingIterator().forEachRemaining(builder::add);
+        return YangInstanceIdentifier.create(builder.build());
+    }
+
+    /**
+     * Create a {@link YangInstanceIdentifier} by walking specified stack backwards and extracting path components
+     * from it.
+     *
+     * @param stackTowardsRoot Stack towards root,
+     * @return A {@link YangInstanceIdentifier} instance
+     * @throws NullPointerException if {@code pathTowardsRoot} is null
+     */
+    public static <T> @NonNull YangInstanceIdentifier createReverse(final Deque<? extends T> stackTowardsRoot,
+            final Function<T, PathArgument> function) {
+        final ImmutableList.Builder<PathArgument> builder = ImmutableList.builderWithExpectedSize(
+            stackTowardsRoot.size());
+        final Iterator<? extends T> it = stackTowardsRoot.descendingIterator();
+        while (it.hasNext()) {
+            builder.add(function.apply(it.next()));
+        }
+        return YangInstanceIdentifier.create(builder.build());
+    }
+
     boolean pathArgumentsEqual(final YangInstanceIdentifier other) {
         return Iterables.elementsEqual(getPathArguments(), other.getPathArguments());
     }
@@ -208,7 +255,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      * @param name QName of {@link NodeIdentifier}
      * @return Instance Identifier with additional path argument added to the end.
      */
-    public final YangInstanceIdentifier node(final QName name) {
+    public final @NonNull YangInstanceIdentifier node(final QName name) {
         return node(new NodeIdentifier(name));
     }
 
@@ -218,7 +265,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      * @param arg Path argument which should be added to the end
      * @return Instance Identifier with additional path argument added to the end.
      */
-    public final YangInstanceIdentifier node(final PathArgument arg) {
+    public final @NonNull YangInstanceIdentifier node(final PathArgument arg) {
         return new StackedYangInstanceIdentifier(this, arg, HashCodeBuilder.nextHashCode(hash, arg));
     }
 
@@ -233,7 +280,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      */
     public Optional<YangInstanceIdentifier> relativeTo(final YangInstanceIdentifier ancestor) {
         if (this == ancestor) {
-            return Optional.of(EMPTY);
+            return Optional.of(empty());
         }
         if (ancestor.isEmpty()) {
             return Optional.of(this);
@@ -256,14 +303,14 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
             return Optional.of(this);
         }
         if (!lit.hasNext()) {
-            return Optional.of(EMPTY);
+            return Optional.of(empty());
         }
 
         return Optional.of(createRelativeIdentifier(common));
     }
 
     @Override
-    public final boolean contains(@Nonnull final YangInstanceIdentifier other) {
+    public final boolean contains(final YangInstanceIdentifier other) {
         if (this == other) {
             return true;
         }
@@ -326,6 +373,8 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
         return hash;
     }
 
+    @SuppressFBWarnings(value = "UPM_UNCALLED_PRIVATE_METHOD",
+            justification = "https://github.com/spotbugs/spotbugs/issues/811")
     private static int hashCode(final Object value) {
         if (value == null) {
             return 0;
@@ -348,6 +397,10 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
         return Objects.hashCode(value);
     }
 
+    final Object writeReplace() {
+        return new YIDv1(this);
+    }
+
     // Static factories & helpers
 
     /**
@@ -357,7 +410,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      * @param name QName of first node identifier
      * @return Instance Identifier with only one path argument of type {@link NodeIdentifier}
      */
-    public static YangInstanceIdentifier of(final QName name) {
+    public static @NonNull YangInstanceIdentifier of(final QName name) {
         return create(new NodeIdentifier(name));
     }
 
@@ -366,7 +419,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      *
      * @return new builder for InstanceIdentifier with empty path arguments.
      */
-    public static InstanceIdentifierBuilder builder() {
+    public static @NonNull InstanceIdentifierBuilder builder() {
         return new YangInstanceIdentifierBuilder();
     }
 
@@ -376,7 +429,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      * @param origin InstanceIdentifier from which path arguments are copied.
      * @return new builder for InstanceIdentifier with path arguments copied from original instance identifier.
      */
-    public static InstanceIdentifierBuilder builder(final YangInstanceIdentifier origin) {
+    public static @NonNull InstanceIdentifierBuilder builder(final YangInstanceIdentifier origin) {
         return new YangInstanceIdentifierBuilder(origin.getPathArguments(), origin.hashCode());
     }
 
@@ -404,16 +457,12 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      */
     public interface PathArgument extends Comparable<PathArgument>, Immutable, Serializable {
         /**
-         * If applicable returns unique QName of data node as defined in YANG
-         * Schema.
-         *
-         * <p>
-         * This method may return null, if the corresponding schema node, does
-         * not have QName associated, such as in cases of augmentations.
+         * Returns unique QName of data node as defined in YANG Schema, if available.
          *
          * @return Node type
+         * @throws UnsupportedOperationException if node type is not applicable, for example in case of an augmentation.
          */
-        QName getNodeType();
+        @NonNull QName getNodeType();
 
         /**
          * Return the string representation of this object for use in context
@@ -424,14 +473,13 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
          * @param previous Previous path argument
          * @return String representation
          */
-        String toRelativeString(PathArgument previous);
+        @NonNull String toRelativeString(PathArgument previous);
     }
 
     private abstract static class AbstractPathArgument implements PathArgument {
         private static final long serialVersionUID = -4546547994250849340L;
-        private final QName nodeType;
-        private transient int hashValue;
-        private transient volatile boolean hashGuard = false;
+        private final @NonNull QName nodeType;
+        private transient volatile int hashValue;
 
         protected AbstractPathArgument(final QName nodeType) {
             this.nodeType = requireNonNull(nodeType);
@@ -444,22 +492,18 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
 
         @Override
         @SuppressWarnings("checkstyle:parameterName")
-        public int compareTo(@Nonnull final PathArgument o) {
+        public int compareTo(final PathArgument o) {
             return nodeType.compareTo(o.getNodeType());
         }
 
         protected int hashCodeImpl() {
-            return 31 + getNodeType().hashCode();
+            return nodeType.hashCode();
         }
 
         @Override
         public final int hashCode() {
-            if (!hashGuard) {
-                hashValue = hashCodeImpl();
-                hashGuard = true;
-            }
-
-            return hashValue;
+            int local;
+            return (local = hashValue) != 0 ? local : (hashValue = hashCodeImpl());
         }
 
         @Override
@@ -490,6 +534,8 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
 
             return getNodeType().toString();
         }
+
+        abstract Object writeReplace();
     }
 
     /**
@@ -501,7 +547,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
         private static final LoadingCache<QName, NodeIdentifier> CACHE = CacheBuilder.newBuilder().weakValues()
                 .build(new CacheLoader<QName, NodeIdentifier>() {
                     @Override
-                    public NodeIdentifier load(@Nonnull final QName key) {
+                    public NodeIdentifier load(final QName key) {
                         return new NodeIdentifier(key);
                     }
                 });
@@ -517,83 +563,273 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
          * @param node Node's QName
          * @return A {@link NodeIdentifier}
          */
-        public static NodeIdentifier create(final QName node) {
+        public static @NonNull NodeIdentifier create(final QName node) {
             return CACHE.getUnchecked(node);
         }
+
+        @Override
+        Object writeReplace() {
+            return new NIv1(this);
+        }
     }
 
     /**
      * Composite path argument identifying a {@link org.opendaylight.yangtools.yang.data.api.schema.MapEntryNode} leaf
      * overall data tree.
      */
-    public static final class NodeIdentifierWithPredicates extends AbstractPathArgument {
-        private static final long serialVersionUID = -4787195606494761540L;
+    public abstract static class NodeIdentifierWithPredicates extends AbstractPathArgument {
+        @Beta
+        public static final class Singleton extends NodeIdentifierWithPredicates {
+            private static final long serialVersionUID = 1L;
 
-        private final Map<QName, Object> keyValues;
+            private final @NonNull QName key;
+            private final @NonNull Object value;
 
-        public NodeIdentifierWithPredicates(final QName node, final Map<QName, Object> keyValues) {
-            super(node);
-            // Retains ImmutableMap for empty maps. For larger sizes uses a shared key set.
-            this.keyValues = ImmutableOffsetMap.unorderedCopyOf(keyValues);
-        }
+            Singleton(final QName node, final QName key, final Object value) {
+                super(node);
+                this.key = requireNonNull(key);
+                this.value = requireNonNull(value);
+            }
 
-        public NodeIdentifierWithPredicates(final QName node, final QName key, final Object value) {
-            super(node);
-            this.keyValues = SharedSingletonMap.unorderedOf(key, value);
-        }
+            @Override
+            public SingletonSet<Entry<QName, Object>> entrySet() {
+                return SingletonSet.of(singleEntry());
+            }
 
-        public Map<QName, Object> getKeyValues() {
-            return keyValues;
-        }
+            @Override
+            public SingletonSet<QName> keySet() {
+                return SingletonSet.of(key);
+            }
 
-        @Override
-        protected int hashCodeImpl() {
-            final int prime = 31;
-            int result = super.hashCodeImpl();
-            result = prime * result;
+            @Override
+            public boolean containsKey(final QName qname) {
+                return key.equals(requireNonNull(qname));
+            }
 
-            for (Entry<QName, Object> entry : keyValues.entrySet()) {
-                result += Objects.hashCode(entry.getKey()) + YangInstanceIdentifier.hashCode(entry.getValue());
+            @Override
+            public SingletonSet<Object> values() {
+                return SingletonSet.of(value);
+            }
+
+            @Override
+            public int size() {
+                return 1;
+            }
+
+            @Override
+            public ImmutableMap<QName, Object> asMap() {
+                return ImmutableMap.of(key, value);
+            }
+
+            /**
+             * Return the single entry contained in this object. This is equivalent to
+             * {@code entrySet().iterator().next()}.
+             *
+             * @return A single entry.
+             */
+            public @NonNull Entry<QName, Object> singleEntry() {
+                return new SimpleImmutableEntry<>(key, value);
+            }
+
+            @Override
+            boolean equalMapping(final NodeIdentifierWithPredicates other) {
+                final Singleton single = (Singleton) other;
+                return key.equals(single.key) && Objects.deepEquals(value, single.value);
+            }
+
+            @Override
+            Object keyValue(final QName qname) {
+                return key.equals(qname) ? value : null;
             }
-            return result;
         }
 
-        @Override
-        @SuppressWarnings("checkstyle:equalsHashCode")
-        public boolean equals(final Object obj) {
-            if (!super.equals(obj)) {
-                return false;
+        private static final class Regular extends NodeIdentifierWithPredicates {
+            private static final long serialVersionUID = 1L;
+
+            private final @NonNull Map<QName, Object> keyValues;
+
+            Regular(final QName node, final Map<QName, Object> keyValues) {
+                super(node);
+                this.keyValues = requireNonNull(keyValues);
             }
 
-            final Map<QName, Object> otherKeyValues = ((NodeIdentifierWithPredicates) obj).keyValues;
+            @Override
+            public Set<Entry<QName, Object>> entrySet() {
+                return keyValues.entrySet();
+            }
 
-            // TODO: benchmark to see if just calling equals() on the two maps is not faster
-            if (keyValues == otherKeyValues) {
-                return true;
+            @Override
+            public Set<QName> keySet() {
+                return keyValues.keySet();
             }
-            if (keyValues.size() != otherKeyValues.size()) {
-                return false;
+
+            @Override
+            public boolean containsKey(final QName qname) {
+                return keyValues.containsKey(requireNonNull(qname));
             }
 
-            for (Entry<QName, Object> entry : keyValues.entrySet()) {
-                if (!otherKeyValues.containsKey(entry.getKey())
-                        || !Objects.deepEquals(entry.getValue(), otherKeyValues.get(entry.getKey()))) {
+            @Override
+            public Collection<Object> values() {
+                return keyValues.values();
+            }
+
+            @Override
+            public int size() {
+                return keyValues.size();
+            }
 
+            @Override
+            public Map<QName, Object> asMap() {
+                return keyValues;
+            }
+
+            @Override
+            Object keyValue(final QName qname) {
+                return keyValues.get(qname);
+            }
+
+            @Override
+            boolean equalMapping(final NodeIdentifierWithPredicates other) {
+                final Map<QName, Object> otherKeyValues = ((Regular) other).keyValues;
+                // TODO: benchmark to see if just calling equals() on the two maps is not faster
+                if (keyValues == otherKeyValues) {
+                    return true;
+                }
+                if (keyValues.size() != otherKeyValues.size()) {
                     return false;
                 }
+
+                for (Entry<QName, Object> entry : entrySet()) {
+                    final Object otherValue = otherKeyValues.get(entry.getKey());
+                    if (otherValue == null || !Objects.deepEquals(entry.getValue(), otherValue)) {
+                        return false;
+                    }
+                }
+
+                return true;
             }
+        }
 
-            return true;
+        private static final long serialVersionUID = -4787195606494761540L;
+
+        NodeIdentifierWithPredicates(final QName node) {
+            super(node);
+        }
+
+        public static @NonNull NodeIdentifierWithPredicates of(final QName node) {
+            return new Regular(node, ImmutableMap.of());
+        }
+
+        public static @NonNull NodeIdentifierWithPredicates of(final QName node, final QName key, final Object value) {
+            return new Singleton(node, key, value);
+        }
+
+        public static @NonNull NodeIdentifierWithPredicates of(final QName node, final Entry<QName, Object> entry) {
+            return of(node, entry.getKey(), entry.getValue());
+        }
+
+        public static @NonNull NodeIdentifierWithPredicates of(final QName node, final Map<QName, Object> keyValues) {
+            return keyValues.size() == 1 ? of(keyValues, node)
+                    // Retains ImmutableMap for empty maps. For larger sizes uses a shared key set.
+                    : new Regular(node, ImmutableOffsetMap.unorderedCopyOf(keyValues));
+        }
+
+        public static @NonNull NodeIdentifierWithPredicates of(final QName node,
+                final ImmutableOffsetMap<QName, Object> keyValues) {
+            return keyValues.size() == 1 ? of(keyValues, node) : new Regular(node, keyValues);
         }
 
+        private static @NonNull NodeIdentifierWithPredicates of(final Map<QName, Object> keyValues, final QName node) {
+            return of(node, keyValues.entrySet().iterator().next());
+        }
+
+        /**
+         * Return the set of predicates keys and values. Keys are guaranteeed to be unique.
+         *
+         * @return Predicate set.
+         */
+        public abstract @NonNull Set<Entry<QName, Object>> entrySet();
+
+        /**
+         * Return the predicate key in the iteration order of {@link #entrySet()}.
+         *
+         * @return Predicate values.
+         */
+        public abstract @NonNull Set<QName> keySet();
+
+        /**
+         * Determine whether a particular predicate key is present.
+         *
+         * @param key Predicate key
+         * @return True if the predicate is present, false otherwise
+         * @throws NullPointerException if {@code key} is null
+         */
+        public abstract boolean containsKey(QName key);
+
+        /**
+         * Return the predicate values in the iteration order of {@link #entrySet()}.
+         *
+         * @return Predicate values.
+         */
+        public abstract @NonNull Collection<Object> values();
+
+        @Beta
+        public final @Nullable Object getValue(final QName key) {
+            return keyValue(requireNonNull(key));
+        }
+
+        @Beta
+        public final <T> @Nullable T getValue(final QName key, final Class<T> valueClass) {
+            return valueClass.cast(getValue(key));
+        }
+
+        /**
+         * Return the number of predicates present.
+         *
+         * @return The number of predicates present.
+         */
+        public abstract int size();
+
+        /**
+         * A Map-like view of this identifier's predicates. The view is expected to be stable and effectively-immutable.
+         *
+         * @return Map of predicates.
+         */
+        @Beta
+        public abstract @NonNull Map<QName, Object> asMap();
+
         @Override
-        public String toString() {
-            return super.toString() + '[' + keyValues + ']';
+        protected final int hashCodeImpl() {
+            int result = 31 * super.hashCodeImpl();
+            for (Entry<QName, Object> entry : entrySet()) {
+                result += entry.getKey().hashCode() + YangInstanceIdentifier.hashCode(entry.getValue());
+            }
+            return result;
         }
 
         @Override
-        public String toRelativeString(final PathArgument previous) {
-            return super.toRelativeString(previous) + '[' + keyValues + ']';
+        @SuppressWarnings("checkstyle:equalsHashCode")
+        public final boolean equals(final Object obj) {
+            return super.equals(obj) && equalMapping((NodeIdentifierWithPredicates) obj);
+        }
+
+        abstract boolean equalMapping(NodeIdentifierWithPredicates other);
+
+        abstract @Nullable Object keyValue(@NonNull QName qname);
+
+        @Override
+        public final String toString() {
+            return super.toString() + '[' + asMap() + ']';
+        }
+
+        @Override
+        public final String toRelativeString(final PathArgument previous) {
+            return super.toRelativeString(previous) + '[' + asMap() + ']';
+        }
+
+        @Override
+        final Object writeReplace() {
+            return new NIPv2(this);
         }
     }
 
@@ -604,23 +840,20 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
     public static final class NodeWithValue<T> extends AbstractPathArgument {
         private static final long serialVersionUID = -3637456085341738431L;
 
-        private final T value;
+        private final @NonNull T value;
 
         public NodeWithValue(final QName node, final T value) {
             super(node);
-            this.value = value;
+            this.value = requireNonNull(value);
         }
 
-        public T getValue() {
+        public @NonNull T getValue() {
             return value;
         }
 
         @Override
         protected int hashCodeImpl() {
-            final int prime = 31;
-            int result = super.hashCodeImpl();
-            result = prime * result + YangInstanceIdentifier.hashCode(value);
-            return result;
+            return 31 * super.hashCodeImpl() + YangInstanceIdentifier.hashCode(value);
         }
 
         @Override
@@ -642,6 +875,11 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
         public String toRelativeString(final PathArgument previous) {
             return super.toRelativeString(previous) + '[' + value + ']';
         }
+
+        @Override
+        Object writeReplace() {
+            return new NIVv1(this);
+        }
     }
 
     /**
@@ -660,7 +898,16 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
      */
     public static final class AugmentationIdentifier implements PathArgument {
         private static final long serialVersionUID = -8122335594681936939L;
-        private final ImmutableSet<QName> childNames;
+
+        private static final LoadingCache<ImmutableSet<QName>, AugmentationIdentifier> CACHE = CacheBuilder.newBuilder()
+                .weakValues().build(new CacheLoader<ImmutableSet<QName>, AugmentationIdentifier>() {
+                    @Override
+                    public AugmentationIdentifier load(final ImmutableSet<QName> key) {
+                        return new AugmentationIdentifier(key);
+                    }
+                });
+
+        private final @NonNull ImmutableSet<QName> childNames;
 
         @Override
         public QName getNodeType() {
@@ -668,6 +915,17 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
             throw new UnsupportedOperationException("Augmentation node has no QName");
         }
 
+        /**
+         * Construct new augmentation identifier using supplied set of possible
+         * child nodes.
+         *
+         * @param childNames
+         *            Set of possible child nodes.
+         */
+        public AugmentationIdentifier(final ImmutableSet<QName> childNames) {
+            this.childNames = requireNonNull(childNames);
+        }
+
         /**
          * Construct new augmentation identifier using supplied set of possible
          * child nodes.
@@ -679,12 +937,35 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
             this.childNames = ImmutableSet.copyOf(childNames);
         }
 
+        /**
+         * Return an AugmentationIdentifier for a particular set of QNames. Unlike the constructor, this factory method
+         * uses a global instance cache, resulting in object reuse for equal inputs.
+         *
+         * @param childNames Set of possible child nodes
+         * @return An {@link AugmentationIdentifier}
+         */
+        public static @NonNull AugmentationIdentifier create(final ImmutableSet<QName> childNames) {
+            return CACHE.getUnchecked(childNames);
+        }
+
+        /**
+         * Return an AugmentationIdentifier for a particular set of QNames. Unlike the constructor, this factory method
+         * uses a global instance cache, resulting in object reuse for equal inputs.
+         *
+         * @param childNames Set of possible child nodes
+         * @return An {@link AugmentationIdentifier}
+         */
+        public static @NonNull AugmentationIdentifier create(final Set<QName> childNames) {
+            final AugmentationIdentifier existing = CACHE.getIfPresent(childNames);
+            return existing != null ? existing : create(ImmutableSet.copyOf(childNames));
+        }
+
         /**
          * Returns set of all possible child nodes.
          *
          * @return set of all possible child nodes.
          */
-        public Set<QName> getPossibleChildNames() {
+        public @NonNull Set<QName> getPossibleChildNames() {
             return childNames;
         }
 
@@ -718,7 +999,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
 
         @Override
         @SuppressWarnings("checkstyle:parameterName")
-        public int compareTo(@Nonnull final PathArgument o) {
+        public int compareTo(final PathArgument o) {
             if (!(o instanceof AugmentationIdentifier)) {
                 return -1;
             }
@@ -746,6 +1027,10 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
                 return -1;
             }
         }
+
+        private Object writeReplace() {
+            return new AIv1(this);
+        }
     }
 
     /**
@@ -758,7 +1043,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
          * @param arg A {@link PathArgument} to be added
          * @return this builder
          */
-        InstanceIdentifierBuilder node(PathArgument arg);
+        @NonNull InstanceIdentifierBuilder node(PathArgument arg);
 
         /**
          * Adds {@link NodeIdentifier} with supplied QName to path arguments of resulting instance identifier.
@@ -766,7 +1051,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
          * @param nodeType QName of {@link NodeIdentifier} which will be added
          * @return this builder
          */
-        InstanceIdentifierBuilder node(QName nodeType);
+        @NonNull InstanceIdentifierBuilder node(QName nodeType);
 
         /**
          * Adds {@link NodeIdentifierWithPredicates} with supplied QName and key values to path arguments of resulting
@@ -776,7 +1061,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
          * @param keyValues Map of key components and their respective values for {@link NodeIdentifierWithPredicates}
          * @return this builder
          */
-        InstanceIdentifierBuilder nodeWithKey(QName nodeType, Map<QName, Object> keyValues);
+        @NonNull InstanceIdentifierBuilder nodeWithKey(QName nodeType, Map<QName, Object> keyValues);
 
         /**
          * Adds {@link NodeIdentifierWithPredicates} with supplied QName and key, value.
@@ -786,7 +1071,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
          * @param value value of key which will be added
          * @return this builder
          */
-        InstanceIdentifierBuilder nodeWithKey(QName nodeType, QName key, Object value);
+        @NonNull InstanceIdentifierBuilder nodeWithKey(QName nodeType, QName key, Object value);
 
         /**
          * Adds a collection of {@link PathArgument}s to path arguments of resulting instance identifier.
@@ -795,8 +1080,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
          * @return this builder
          * @throws NullPointerException if any of the arguments is null
          */
-        @Beta
-        InstanceIdentifierBuilder append(Collection<? extends PathArgument> args);
+        @NonNull InstanceIdentifierBuilder append(Collection<? extends PathArgument> args);
 
         /**
          * Adds a collection of {@link PathArgument}s to path arguments of resulting instance identifier.
@@ -805,8 +1089,7 @@ public abstract class YangInstanceIdentifier implements Path<YangInstanceIdentif
          * @return this builder
          * @throws NullPointerException if any of the arguments is null
          */
-        @Beta
-        default InstanceIdentifierBuilder append(final PathArgument... args) {
+        default @NonNull InstanceIdentifierBuilder append(final PathArgument... args) {
             return append(Arrays.asList(args));
         }