1 /*
2  * Copyright (c) 2010, 2013, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
3  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
4  *
5  * This code is free software; you can redistribute it and/or modify it
6  * under the terms of the GNU General Public License version 2 only, as
7  * published by the Free Software Foundation.  Oracle designates this
8  * particular file as subject to the "Classpath" exception as provided
9  * by Oracle in the LICENSE file that accompanied this code.
10  *
11  * This code is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14  * version 2 for more details (a copy is included in the LICENSE file that
15  * accompanied this code).
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License version
18  * 2 along with this work; if not, write to the Free Software Foundation,
19  * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
20  *
21  * Please contact Oracle, 500 Oracle Parkway, Redwood Shores, CA 94065 USA
22  * or visit www.oracle.com if you need additional information or have any
23  * questions.
24  */

25
26 package java.lang;
27
28 import java.util.WeakHashMap;
29 import java.lang.ref.WeakReference;
30 import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
31
32 import static java.lang.ClassValue.ClassValueMap.probeHomeLocation;
33 import static java.lang.ClassValue.ClassValueMap.probeBackupLocations;
34
35 /**
36  * Lazily associate a computed value with (potentially) every type.
37  * For example, if a dynamic language needs to construct a message dispatch
38  * table for each class encountered at a message send call site,
39  * it can use a {@code ClassValue} to cache information needed to
40  * perform the message send quickly, for each class encountered.
41  * @author John Rose, JSR 292 EG
42  * @since 1.7
43  */

44 public abstract class ClassValue<T> {
45     /**
46      * Sole constructor.  (For invocation by subclass constructors, typically
47      * implicit.)
48      */

49     protected ClassValue() {
50     }
51
52     /**
53      * Computes the given class's derived value for this {@code ClassValue}.
54      * <p>
55      * This method will be invoked within the first thread that accesses
56      * the value with the {@link #get get} method.
57      * <p>
58      * Normally, this method is invoked at most once per class,
59      * but it may be invoked again if there has been a call to
60      * {@link #remove remove}.
61      * <p>
62      * If this method throws an exception, the corresponding call to {@code get}
63      * will terminate abnormally with that exception, and no class value will be recorded.
64      *
65      * @param type the type whose class value must be computed
66      * @return the newly computed value associated with this {@code ClassValue}, for the given class or interface
67      * @see #get
68      * @see #remove
69      */

70     protected abstract T computeValue(Class<?> type);
71
72     /**
73      * Returns the value for the given class.
74      * If no value has yet been computed, it is obtained by
75      * an invocation of the {@link #computeValue computeValue} method.
76      * <p>
77      * The actual installation of the value on the class
78      * is performed atomically.
79      * At that point, if several racing threads have
80      * computed values, one is chosen, and returned to
81      * all the racing threads.
82      * <p>
83      * The {@code type} parameter is typically a class, but it may be any type,
84      * such as an interface, a primitive type (like {@code int.class}), or {@code void.class}.
85      * <p>
86      * In the absence of {@code remove} calls, a class value has a simple
87      * state diagram:  uninitialized and initialized.
88      * When {@code remove} calls are made,
89      * the rules for value observation are more complex.
90      * See the documentation for {@link #remove remove} for more information.
91      *
92      * @param type the type whose class value must be computed or retrieved
93      * @return the current value associated with this {@code ClassValue}, for the given class or interface
94      * @throws NullPointerException if the argument is null
95      * @see #remove
96      * @see #computeValue
97      */

98     public T get(Class<?> type) {
99         // non-racing this.hashCodeForCache : final int
100         Entry<?>[] cache;
101         Entry<T> e = probeHomeLocation(cache = getCacheCarefully(type), this);
102         // racing e : current value <=> stale value from current cache or from stale cache
103         // invariant:  e is null or an Entry with readable Entry.version and Entry.value
104         if (match(e))
105             // invariant:  No false positive matches.  False negatives are OK if rare.
106             // The key fact that makes this work: if this.version == e.version,
107             // then this thread has a right to observe (final) e.value.
108             return e.value();
109         // The fast path can fail for any of these reasons:
110         // 1. no entry has been computed yet
111         // 2. hash code collision (before or after reduction mod cache.length)
112         // 3. an entry has been removed (either on this type or another)
113         // 4. the GC has somehow managed to delete e.version and clear the reference
114         return getFromBackup(cache, type);
115     }
116
117     /**
118      * Removes the associated value for the given class.
119      * If this value is subsequently {@linkplain #get read} for the same class,
120      * its value will be reinitialized by invoking its {@link #computeValue computeValue} method.
121      * This may result in an additional invocation of the
122      * {@code computeValue} method for the given class.
123      * <p>
124      * In order to explain the interaction between {@code get} and {@code remove} calls,
125      * we must model the state transitions of a class value to take into account
126      * the alternation between uninitialized and initialized states.
127      * To do this, number these states sequentially from zero, and note that
128      * uninitialized (or removed) states are numbered with even numbers,
129      * while initialized (or re-initialized) states have odd numbers.
130      * <p>
131      * When a thread {@code T} removes a class value in state {@code 2N},
132      * nothing happens, since the class value is already uninitialized.
133      * Otherwise, the state is advanced atomically to {@code 2N+1}.
134      * <p>
135      * When a thread {@code T} queries a class value in state {@code 2N},
136      * the thread first attempts to initialize the class value to state {@code 2N+1}
137      * by invoking {@code computeValue} and installing the resulting value.
138      * <p>
139      * When {@code T} attempts to install the newly computed value,
140      * if the state is still at {@code 2N}, the class value will be initialized
141      * with the computed value, advancing it to state {@code 2N+1}.
142      * <p>
143      * Otherwise, whether the new state is even or odd,
144      * {@code T} will discard the newly computed value
145      * and retry the {@code get} operation.
146      * <p>
147      * Discarding and retrying is an important proviso,
148      * since otherwise {@code T} could potentially install
149      * a disastrously stale value.  For example:
150      * <ul>
151      * <li>{@code T} calls {@code CV.get(C)} and sees state {@code 2N}
152      * <li>{@code T} quickly computes a time-dependent value {@code V0} and gets ready to install it
153      * <li>{@code T} is hit by an unlucky paging or scheduling event, and goes to sleep for a long time
154      * <li>...meanwhile, {@code T2} also calls {@code CV.get(C)} and sees state {@code 2N}
155      * <li>{@code T2} quickly computes a similar time-dependent value {@code V1} and installs it on {@code CV.get(C)}
156      * <li>{@code T2} (or a third thread) then calls {@code CV.remove(C)}, undoing {@code T2}'s work
157      * <li> the previous actions of {@code T2} are repeated several times
158      * <li> also, the relevant computed values change over time: {@code V1}, {@code V2}, ...
159      * <li>...meanwhile, {@code T} wakes up and attempts to install {@code V0}; <em>this must fail</em>
160      * </ul>
161      * We can assume in the above scenario that {@code CV.computeValue} uses locks to properly
162      * observe the time-dependent states as it computes {@code V1}, etc.
163      * This does not remove the threat of a stale value, since there is a window of time
164      * between the return of {@code computeValue} in {@code T} and the installation
165      * of the new value.  No user synchronization is possible during this time.
166      *
167      * @param type the type whose class value must be removed
168      * @throws NullPointerException if the argument is null
169      */

170     public void remove(Class<?> type) {
171         ClassValueMap map = getMap(type);
172         map.removeEntry(this);
173     }
174
175     // Possible functionality for JSR 292 MR 1
176     /*public*/ void put(Class<?> type, T value) {
177         ClassValueMap map = getMap(type);
178         map.changeEntry(this, value);
179     }
180
181     /// --------
182     /// Implementation...
183     /// --------
184
185     /** Return the cache, if it exists, else a dummy empty cache. */
186     private static Entry<?>[] getCacheCarefully(Class<?> type) {
187         // racing type.classValueMap{.cacheArray} : null => new Entry[X] <=> new Entry[Y]
188         ClassValueMap map = type.classValueMap;
189         if (map == null)  return EMPTY_CACHE;
190         Entry<?>[] cache = map.getCache();
191         return cache;
192         // invariant:  returned value is safe to dereference and check for an Entry
193     }
194
195     /** Initial, one-element, empty cache used by all Class instances.  Must never be filled. */
196     private static final Entry<?>[] EMPTY_CACHE = { null };
197
198     /**
199      * Slow tail of ClassValue.get to retry at nearby locations in the cache,
200      * or take a slow lock and check the hash table.
201      * Called only if the first probe was empty or a collision.
202      * This is a separate method, so compilers can process it independently.
203      */

204     private T getFromBackup(Entry<?>[] cache, Class<?> type) {
205         Entry<T> e = probeBackupLocations(cache, this);
206         if (e != null)
207             return e.value();
208         return getFromHashMap(type);
209     }
210
211     // Hack to suppress warnings on the (T) cast, which is a no-op.
212     @SuppressWarnings("unchecked")
213     Entry<T> castEntry(Entry<?> e) { return (Entry<T>) e; }
214
215     /** Called when the fast path of get fails, and cache reprobe also fails.
216      */

217     private T getFromHashMap(Class<?> type) {
218         // The fail-safe recovery is to fall back to the underlying classValueMap.
219         ClassValueMap map = getMap(type);
220         for (;;) {
221             Entry<T> e = map.startEntry(this);
222             if (!e.isPromise())
223                 return e.value();
224             try {
225                 // Try to make a real entry for the promised version.
226                 e = makeEntry(e.version(), computeValue(type));
227             } finally {
228                 // Whether computeValue throws or returns normally,
229                 // be sure to remove the empty entry.
230                 e = map.finishEntry(this, e);
231             }
232             if (e != null)
233                 return e.value();
234             // else try again, in case a racing thread called remove (so e == null)
235         }
236     }
237
238     /** Check that e is non-null, matches this ClassValue, and is live. */
239     boolean match(Entry<?> e) {
240         // racing e.version : null (blank) => unique Version token => null (GC-ed version)
241         // non-racing this.version : v1 => v2 => ... (updates are read faithfully from volatile)
242         return (e != null && e.get() == this.version);
243         // invariant:  No false positives on version match.  Null is OK for false negative.
244         // invariant:  If version matches, then e.value is readable (final set in Entry.<init>)
245     }
246
247     /** Internal hash code for accessing Class.classValueMap.cacheArray. */
248     final int hashCodeForCache = nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT) & HASH_MASK;
249
250     /** Value stream for hashCodeForCache.  See similar structure in ThreadLocal. */
251     private static final AtomicInteger nextHashCode = new AtomicInteger();
252
253     /** Good for power-of-two tables.  See similar structure in ThreadLocal. */
254     private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;
255
256     /** Mask a hash code to be positive but not too large, to prevent wraparound. */
257     static final int HASH_MASK = (-1 >>> 2);
258
259     /**
260      * Private key for retrieval of this object from ClassValueMap.
261      */

262     static class Identity {
263     }
264     /**
265      * This ClassValue's identity, expressed as an opaque object.
266      * The main object {@code ClassValue.this} is incorrect since
267      * subclasses may override {@code ClassValue.equals}, which
268      * could confuse keys in the ClassValueMap.
269      */

270     final Identity identity = new Identity();
271
272     /**
273      * Current version for retrieving this class value from the cache.
274      * Any number of computeValue calls can be cached in association with one version.
275      * But the version changes when a remove (on any type) is executed.
276      * A version change invalidates all cache entries for the affected ClassValue,
277      * by marking them as stale.  Stale cache entries do not force another call
278      * to computeValue, but they do require a synchronized visit to a backing map.
279      * <p>
280      * All user-visible state changes on the ClassValue take place under
281      * a lock inside the synchronized methods of ClassValueMap.
282      * Readers (of ClassValue.get) are notified of such state changes
283      * when this.version is bumped to a new token.
284      * This variable must be volatile so that an unsynchronized reader
285      * will receive the notification without delay.
286      * <p>
287      * If version were not volatile, one thread T1 could persistently hold onto
288      * a stale value this.value == V1, while another thread T2 advances
289      * (under a lock) to this.value == V2.  This will typically be harmless,
290      * but if T1 and T2 interact causally via some other channel, such that
291      * T1's further actions are constrained (in the JMM) to happen after
292      * the V2 event, then T1's observation of V1 will be an error.
293      * <p>
294      * The practical effect of making this.version be volatile is that it cannot
295      * be hoisted out of a loop (by an optimizing JIT) or otherwise cached.
296      * Some machines may also require a barrier instruction to execute
297      * before this.version.
298      */

299     private volatile Version<T> version = new Version<>(this);
300     Version<T> version() { return version; }
301     void bumpVersion() { version = new Version<>(this); }
302     static class Version<T> {
303         private final ClassValue<T> classValue;
304         private final Entry<T> promise = new Entry<>(this);
305         Version(ClassValue<T> classValue) { this.classValue = classValue; }
306         ClassValue<T> classValue() { return classValue; }
307         Entry<T> promise() { return promise; }
308         boolean isLive() { return classValue.version() == this; }
309     }
310
311     /** One binding of a value to a class via a ClassValue.
312      *  States are:<ul>
313      *  <li> promise if value == Entry.this
314      *  <li> else dead if version == null
315      *  <li> else stale if version != classValue.version
316      *  <li> else live </ul>
317      *  Promises are never put into the cache; they only live in the
318      *  backing map while a computeValue call is in flight.
319      *  Once an entry goes stale, it can be reset at any time
320      *  into the dead state.
321      */

322     static class Entry<T> extends WeakReference<Version<T>> {
323         final Object value;  // usually of type T, but sometimes (Entry)this
324         Entry(Version<T> version, T value) {
325             super(version);
326             this.value = value;  // for a regular entry, value is of type T
327         }
328         private void assertNotPromise() { assert(!isPromise()); }
329         /** For creating a promise. */
330         Entry(Version<T> version) {
331             super(version);
332             this.value = this;  // for a promise, value is not of type T, but Entry!
333         }
334         /** Fetch the value.  This entry must not be a promise. */
335         @SuppressWarnings("unchecked")  // if !isPromise, type is T
336         T value() { assertNotPromise(); return (T) value; }
337         boolean isPromise() { return value == this; }
338         Version<T> version() { return get(); }
339         ClassValue<T> classValueOrNull() {
340             Version<T> v = version();
341             return (v == null) ? null : v.classValue();
342         }
343         boolean isLive() {
344             Version<T> v = version();
345             if (v == null)  return false;
346             if (v.isLive())  return true;
347             clear();
348             return false;
349         }
350         Entry<T> refreshVersion(Version<T> v2) {
351             assertNotPromise();
352             @SuppressWarnings("unchecked")  // if !isPromise, type is T
353             Entry<T> e2 = new Entry<>(v2, (T) value);
354             clear();
355             // value = null -- caller must drop
356             return e2;
357         }
358         static final Entry<?> DEAD_ENTRY = new Entry<>(nullnull);
359     }
360
361     /** Return the backing map associated with this type. */
362     private static ClassValueMap getMap(Class<?> type) {
363         // racing type.classValueMap : null (blank) => unique ClassValueMap
364         // if a null is observed, a map is created (lazily, synchronously, uniquely)
365         // all further access to that map is synchronized
366         ClassValueMap map = type.classValueMap;
367         if (map != null)  return map;
368         return initializeMap(type);
369     }
370
371     private static final Object CRITICAL_SECTION = new Object();
372     private static ClassValueMap initializeMap(Class<?> type) {
373         ClassValueMap map;
374         synchronized (CRITICAL_SECTION) {  // private object to avoid deadlocks
375             // happens about once per type
376             if ((map = type.classValueMap) == null)
377                 type.classValueMap = map = new ClassValueMap();
378         }
379         return map;
380     }
381
382     static <T> Entry<T> makeEntry(Version<T> explicitVersion, T value) {
383         // Note that explicitVersion might be different from this.version.
384         return new Entry<>(explicitVersion, value);
385
386         // As soon as the Entry is put into the cache, the value will be
387         // reachable via a data race (as defined by the Java Memory Model).
388         // This race is benign, assuming the value object itself can be
389         // read safely by multiple threads.  This is up to the user.
390         //
391         // The entry and version fields themselves can be safely read via
392         // a race because they are either final or have controlled states.
393         // If the pointer from the entry to the version is still null,
394         // or if the version goes immediately dead and is nulled out,
395         // the reader will take the slow path and retry under a lock.
396     }
397
398     // The following class could also be top level and non-public:
399
400     /** A backing map for all ClassValues.
401      *  Gives a fully serialized "true state" for each pair (ClassValue cv, Class type).
402      *  Also manages an unserialized fast-path cache.
403      */

404     static class ClassValueMap extends WeakHashMap<ClassValue.Identity, Entry<?>> {
405         private Entry<?>[] cacheArray;
406         private int cacheLoad, cacheLoadLimit;
407
408         /** Number of entries initially allocated to each type when first used with any ClassValue.
409          *  It would be pointless to make this much smaller than the Class and ClassValueMap objects themselves.
410          *  Must be a power of 2.
411          */

412         private static final int INITIAL_ENTRIES = 32;
413
414         /** Build a backing map for ClassValues.
415          *  Also, create an empty cache array and install it on the class.
416          */

417         ClassValueMap() {
418             sizeCache(INITIAL_ENTRIES);
419         }
420
421         Entry<?>[] getCache() { return cacheArray; }
422
423         /** Initiate a query.  Store a promise (placeholder) if there is no value yet. */
424         synchronized
425         <T> Entry<T> startEntry(ClassValue<T> classValue) {
426             @SuppressWarnings("unchecked")  // one map has entries for all value types <T>
427             Entry<T> e = (Entry<T>) get(classValue.identity);
428             Version<T> v = classValue.version();
429             if (e == null) {
430                 e = v.promise();
431                 // The presence of a promise means that a value is pending for v.
432                 // Eventually, finishEntry will overwrite the promise.
433                 put(classValue.identity, e);
434                 // Note that the promise is never entered into the cache!
435                 return e;
436             } else if (e.isPromise()) {
437                 // Somebody else has asked the same question.
438                 // Let the races begin!
439                 if (e.version() != v) {
440                     e = v.promise();
441                     put(classValue.identity, e);
442                 }
443                 return e;
444             } else {
445                 // there is already a completed entry here; report it
446                 if (e.version() != v) {
447                     // There is a stale but valid entry here; make it fresh again.
448                     // Once an entry is in the hash table, we don't care what its version is.
449                     e = e.refreshVersion(v);
450                     put(classValue.identity, e);
451                 }
452                 // Add to the cache, to enable the fast path, next time.
453                 checkCacheLoad();
454                 addToCache(classValue, e);
455                 return e;
456             }
457         }
458
459         /** Finish a query.  Overwrite a matching placeholder.  Drop stale incoming values. */
460         synchronized
461         <T> Entry<T> finishEntry(ClassValue<T> classValue, Entry<T> e) {
462             @SuppressWarnings("unchecked")  // one map has entries for all value types <T>
463             Entry<T> e0 = (Entry<T>) get(classValue.identity);
464             if (e == e0) {
465                 // We can get here during exception processing, unwinding from computeValue.
466                 assert(e.isPromise());
467                 remove(classValue.identity);
468                 return null;
469             } else if (e0 != null && e0.isPromise() && e0.version() == e.version()) {
470                 // If e0 matches the intended entry, there has not been a remove call
471                 // between the previous startEntry and now.  So now overwrite e0.
472                 Version<T> v = classValue.version();
473                 if (e.version() != v)
474                     e = e.refreshVersion(v);
475                 put(classValue.identity, e);
476                 // Add to the cache, to enable the fast path, next time.
477                 checkCacheLoad();
478                 addToCache(classValue, e);
479                 return e;
480             } else {
481                 // Some sort of mismatch; caller must try again.
482                 return null;
483             }
484         }
485
486         /** Remove an entry. */
487         synchronized
488         void removeEntry(ClassValue<?> classValue) {
489             Entry<?> e = remove(classValue.identity);
490             if (e == null) {
491                 // Uninitialized, and no pending calls to computeValue.  No change.
492             } else if (e.isPromise()) {
493                 // State is uninitialized, with a pending call to finishEntry.
494                 // Since remove is a no-op in such a state, keep the promise
495                 // by putting it back into the map.
496                 put(classValue.identity, e);
497             } else {
498                 // In an initialized state.  Bump forward, and de-initialize.
499                 classValue.bumpVersion();
500                 // Make all cache elements for this guy go stale.
501                 removeStaleEntries(classValue);
502             }
503         }
504
505         /** Change the value for an entry. */
506         synchronized
507         <T> void changeEntry(ClassValue<T> classValue, T value) {
508             @SuppressWarnings("unchecked")  // one map has entries for all value types <T>
509             Entry<T> e0 = (Entry<T>) get(classValue.identity);
510             Version<T> version = classValue.version();
511             if (e0 != null) {
512                 if (e0.version() == version && e0.value() == value)
513                     // no value change => no version change needed
514                     return;
515                 classValue.bumpVersion();
516                 removeStaleEntries(classValue);
517             }
518             Entry<T> e = makeEntry(version, value);
519             put(classValue.identity, e);
520             // Add to the cache, to enable the fast path, next time.
521             checkCacheLoad();
522             addToCache(classValue, e);
523         }
524
525         /// --------
526         /// Cache management.
527         /// --------
528
529         // Statics do not need synchronization.
530
531         /** Load the cache entry at the given (hashed) location. */
532         static Entry<?> loadFromCache(Entry<?>[] cache, int i) {
533             // non-racing cache.length : constant
534             // racing cache[i & (mask)] : null <=> Entry
535             return cache[i & (cache.length-1)];
536             // invariant:  returned value is null or well-constructed (ready to match)
537         }
538
539         /** Look in the cache, at the home location for the given ClassValue. */
540         static <T> Entry<T> probeHomeLocation(Entry<?>[] cache, ClassValue<T> classValue) {
541             return classValue.castEntry(loadFromCache(cache, classValue.hashCodeForCache));
542         }
543
544         /** Given that first probe was a collision, retry at nearby locations. */
545         static <T> Entry<T> probeBackupLocations(Entry<?>[] cache, ClassValue<T> classValue) {
546             if (PROBE_LIMIT <= 0)  return null;
547             // Probe the cache carefully, in a range of slots.
548             int mask = (cache.length-1);
549             int home = (classValue.hashCodeForCache & mask);
550             Entry<?> e2 = cache[home];  // victim, if we find the real guy
551             if (e2 == null) {
552                 return null;   // if nobody is at home, no need to search nearby
553             }
554             // assume !classValue.match(e2), but do not assert, because of races
555             int pos2 = -1;
556             for (int i = home + 1; i < home + PROBE_LIMIT; i++) {
557                 Entry<?> e = cache[i & mask];
558                 if (e == null) {
559                     break;   // only search within non-null runs
560                 }
561                 if (classValue.match(e)) {
562                     // relocate colliding entry e2 (from cache[home]) to first empty slot
563                     cache[home] = e;
564                     if (pos2 >= 0) {
565                         cache[i & mask] = Entry.DEAD_ENTRY;
566                     } else {
567                         pos2 = i;
568                     }
569                     cache[pos2 & mask] = ((entryDislocation(cache, pos2, e2) < PROBE_LIMIT)
570                                           ? e2                  // put e2 here if it fits
571                                           : Entry.DEAD_ENTRY);
572                     return classValue.castEntry(e);
573                 }
574                 // Remember first empty slot, if any:
575                 if (!e.isLive() && pos2 < 0)  pos2 = i;
576             }
577             return null;
578         }
579
580         /** How far out of place is e? */
581         private static int entryDislocation(Entry<?>[] cache, int pos, Entry<?> e) {
582             ClassValue<?> cv = e.classValueOrNull();
583             if (cv == null)  return 0;  // entry is not live!
584             int mask = (cache.length-1);
585             return (pos - cv.hashCodeForCache) & mask;
586         }
587
588         /// --------
589         /// Below this line all functions are private, and assume synchronized access.
590         /// --------
591
592         private void sizeCache(int length) {
593             assert((length & (length-1)) == 0);  // must be power of 2
594             cacheLoad = 0;
595             cacheLoadLimit = (int) ((double) length * CACHE_LOAD_LIMIT / 100);
596             cacheArray = new Entry<?>[length];
597         }
598
599         /** Make sure the cache load stays below its limit, if possible. */
600         private void checkCacheLoad() {
601             if (cacheLoad >= cacheLoadLimit) {
602                 reduceCacheLoad();
603             }
604         }
605         private void reduceCacheLoad() {
606             removeStaleEntries();
607             if (cacheLoad < cacheLoadLimit)
608                 return;  // win
609             Entry<?>[] oldCache = getCache();
610             if (oldCache.length > HASH_MASK)
611                 return;  // lose
612             sizeCache(oldCache.length * 2);
613             for (Entry<?> e : oldCache) {
614                 if (e != null && e.isLive()) {
615                     addToCache(e);
616                 }
617             }
618         }
619
620         /** Remove stale entries in the given range.
621          *  Should be executed under a Map lock.
622          */

623         private void removeStaleEntries(Entry<?>[] cache, int begin, int count) {
624             if (PROBE_LIMIT <= 0)  return;
625             int mask = (cache.length-1);
626             int removed = 0;
627             for (int i = begin; i < begin + count; i++) {
628                 Entry<?> e = cache[i & mask];
629                 if (e == null || e.isLive())
630                     continue;  // skip null and live entries
631                 Entry<?> replacement = null;
632                 if (PROBE_LIMIT > 1) {
633                     // avoid breaking up a non-null run
634                     replacement = findReplacement(cache, i);
635                 }
636                 cache[i & mask] = replacement;
637                 if (replacement == null)  removed += 1;
638             }
639             cacheLoad = Math.max(0, cacheLoad - removed);
640         }
641
642         /** Clearing a cache slot risks disconnecting following entries
643          *  from the head of a non-null run, which would allow them
644          *  to be found via reprobes.  Find an entry after cache[begin]
645          *  to plug into the hole, or return null if none is needed.
646          */

647         private Entry<?> findReplacement(Entry<?>[] cache, int home1) {
648             Entry<?> replacement = null;
649             int haveReplacement = -1, replacementPos = 0;
650             int mask = (cache.length-1);
651             for (int i2 = home1 + 1; i2 < home1 + PROBE_LIMIT; i2++) {
652                 Entry<?> e2 = cache[i2 & mask];
653                 if (e2 == null)  break;  // End of non-null run.
654                 if (!e2.isLive())  continue;  // Doomed anyway.
655                 int dis2 = entryDislocation(cache, i2, e2);
656                 if (dis2 == 0)  continue;  // e2 already optimally placed
657                 int home2 = i2 - dis2;
658                 if (home2 <= home1) {
659                     // e2 can replace entry at cache[home1]
660                     if (home2 == home1) {
661                         // Put e2 exactly where he belongs.
662                         haveReplacement = 1;
663                         replacementPos = i2;
664                         replacement = e2;
665                     } else if (haveReplacement <= 0) {
666                         haveReplacement = 0;
667                         replacementPos = i2;
668                         replacement = e2;
669                     }
670                     // And keep going, so we can favor larger dislocations.
671                 }
672             }
673             if (haveReplacement >= 0) {
674                 if (cache[(replacementPos+1) & mask] != null) {
675                     // Be conservative, to avoid breaking up a non-null run.
676                     cache[replacementPos & mask] = (Entry<?>) Entry.DEAD_ENTRY;
677                 } else {
678                     cache[replacementPos & mask] = null;
679                     cacheLoad -= 1;
680                 }
681             }
682             return replacement;
683         }
684
685         /** Remove stale entries in the range near classValue. */
686         private void removeStaleEntries(ClassValue<?> classValue) {
687             removeStaleEntries(getCache(), classValue.hashCodeForCache, PROBE_LIMIT);
688         }
689
690         /** Remove all stale entries, everywhere. */
691         private void removeStaleEntries() {
692             Entry<?>[] cache = getCache();
693             removeStaleEntries(cache, 0, cache.length + PROBE_LIMIT - 1);
694         }
695
696         /** Add the given entry to the cache, in its home location, unless it is out of date. */
697         private <T> void addToCache(Entry<T> e) {
698             ClassValue<T> classValue = e.classValueOrNull();
699             if (classValue != null)
700                 addToCache(classValue, e);
701         }
702
703         /** Add the given entry to the cache, in its home location. */
704         private <T> void addToCache(ClassValue<T> classValue, Entry<T> e) {
705             if (PROBE_LIMIT <= 0)  return;  // do not fill cache
706             // Add e to the cache.
707             Entry<?>[] cache = getCache();
708             int mask = (cache.length-1);
709             int home = classValue.hashCodeForCache & mask;
710             Entry<?> e2 = placeInCache(cache, home, e, false);
711             if (e2 == null)  return;  // done
712             if (PROBE_LIMIT > 1) {
713                 // try to move e2 somewhere else in his probe range
714                 int dis2 = entryDislocation(cache, home, e2);
715                 int home2 = home - dis2;
716                 for (int i2 = home2; i2 < home2 + PROBE_LIMIT; i2++) {
717                     if (placeInCache(cache, i2 & mask, e2, true) == null) {
718                         return;
719                     }
720                 }
721             }
722             // Note:  At this point, e2 is just dropped from the cache.
723         }
724
725         /** Store the given entry.  Update cacheLoad, and return any live victim.
726          *  'Gently' means return self rather than dislocating a live victim.
727          */

728         private Entry<?> placeInCache(Entry<?>[] cache, int pos, Entry<?> e, boolean gently) {
729             Entry<?> e2 = overwrittenEntry(cache[pos]);
730             if (gently && e2 != null) {
731                 // do not overwrite a live entry
732                 return e;
733             } else {
734                 cache[pos] = e;
735                 return e2;
736             }
737         }
738
739         /** Note an entry that is about to be overwritten.
740          *  If it is not live, quietly replace it by null.
741          *  If it is an actual null, increment cacheLoad,
742          *  because the caller is going to store something
743          *  in its place.
744          */

745         private <T> Entry<T> overwrittenEntry(Entry<T> e2) {
746             if (e2 == null)  cacheLoad += 1;
747             else if (e2.isLive())  return e2;
748             return null;
749         }
750
751         /** Percent loading of cache before resize. */
752         private static final int CACHE_LOAD_LIMIT = 67;  // 0..100
753         /** Maximum number of probes to attempt. */
754         private static final int PROBE_LIMIT      =  6;       // 1..
755         // N.B.  Set PROBE_LIMIT=0 to disable all fast paths.
756     }
757 }
758