pylucene 3.5.0-3
[pylucene.git] / lucene-java-3.5.0 / lucene / src / java / org / apache / lucene / util / packed / Packed64.java
diff --git a/lucene-java-3.5.0/lucene/src/java/org/apache/lucene/util/packed/Packed64.java b/lucene-java-3.5.0/lucene/src/java/org/apache/lucene/util/packed/Packed64.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..db40751
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,217 @@
+package org.apache.lucene.util.packed;
+
+/**
+ * Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
+ * contributor license agreements.  See the NOTICE file distributed with
+ * this work for additional information regarding copyright ownership.
+ * The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
+ * (the "License"); you may not use this file except in compliance with
+ * the License.  You may obtain a copy of the License at
+ *
+ *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ *
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */
+
+import org.apache.lucene.store.DataInput;
+import org.apache.lucene.util.RamUsageEstimator;
+
+import java.io.IOException;
+import java.util.Arrays;
+
+/**
+ * Space optimized random access capable array of values with a fixed number of
+ * bits. For 32 bits/value and less, performance on 32 bit machines is not
+ * optimal. Consider using {@link Packed32} for such a setup.
+ * </p><p>
+ * The implementation strives to avoid conditionals and expensive operations,
+ * sacrificing code clarity to achieve better performance.
+ */
+
+class Packed64 extends PackedInts.ReaderImpl implements PackedInts.Mutable {
+  static final int BLOCK_SIZE = 64; // 32 = int, 64 = long
+  static final int BLOCK_BITS = 6; // The #bits representing BLOCK_SIZE
+  static final int MOD_MASK = BLOCK_SIZE - 1; // x % BLOCK_SIZE
+
+  private static final int ENTRY_SIZE = BLOCK_SIZE + 1;
+  private static final int FAC_BITPOS = 3;
+
+  /*
+   * In order to make an efficient value-getter, conditionals should be
+   * avoided. A value can be positioned inside of a block, requiring shifting
+   * left or right or it can span two blocks, requiring a left-shift on the
+   * first block and a right-shift on the right block.
+   * </p><p>
+   * By always shifting the first block both left and right, we get exactly
+   * the right bits. By always shifting the second block right and applying
+   * a mask, we get the right bits there. After that, we | the two bitsets.
+  */
+  private static final int[][] SHIFTS =
+          new int[ENTRY_SIZE][ENTRY_SIZE * FAC_BITPOS];
+          //new int[BLOCK_SIZE+1][BLOCK_SIZE][BLOCK_SIZE+1];
+  private static final long[][] MASKS = new long[ENTRY_SIZE][ENTRY_SIZE];
+
+  static { // Generate shifts
+      for (int elementBits = 1 ; elementBits <= BLOCK_SIZE ; elementBits++) {
+          for (int bitPos = 0 ; bitPos < BLOCK_SIZE ; bitPos++) {
+              int[] currentShifts = SHIFTS[elementBits];
+              int base = bitPos * FAC_BITPOS;
+              currentShifts[base    ] = bitPos;
+              currentShifts[base + 1] = BLOCK_SIZE - elementBits;
+              if (bitPos <= BLOCK_SIZE - elementBits) { // Single block
+                  currentShifts[base + 2] = 0;
+                  MASKS[elementBits][bitPos] = 0;
+              } else { // Two blocks
+                  int rBits = elementBits - (BLOCK_SIZE - bitPos);
+                  currentShifts[base + 2] = BLOCK_SIZE - rBits;
+                  MASKS[elementBits][bitPos] = ~(~0L << rBits);
+              }
+          }
+      }
+  }
+
+  /*
+   * The setter requires more masking than the getter.
+  */
+  private static final long[][] WRITE_MASKS =
+          new long[ENTRY_SIZE][ENTRY_SIZE * FAC_BITPOS];
+  static {
+      for (int elementBits = 1 ; elementBits <= BLOCK_SIZE ; elementBits++) {
+          long elementPosMask = ~(~0L << elementBits);
+          int[] currentShifts = SHIFTS[elementBits];
+          long[] currentMasks = WRITE_MASKS[elementBits];
+          for (int bitPos = 0 ; bitPos < BLOCK_SIZE ; bitPos++) {
+              int base = bitPos * FAC_BITPOS;
+              currentMasks[base  ] =~((elementPosMask
+                                 << currentShifts[base + 1])
+                                >>> currentShifts[base]);
+              if (bitPos <= BLOCK_SIZE - elementBits) { // Second block not used
+                currentMasks[base+1] = ~0; // Keep all bits
+                currentMasks[base+2] = 0;  // Or with 0
+              } else {
+                currentMasks[base+1] = ~(elementPosMask
+                                         << currentShifts[base + 2]);
+                currentMasks[base+2] = currentShifts[base + 2] == 0 ? 0 : ~0;
+              }
+          }
+      }
+  }
+
+  /* The bits */
+  private long[] blocks;
+
+  // Cached calculations
+  private int maxPos;      // blocks.length * BLOCK_SIZE / elementBits - 1
+  private int[] shifts;    // The shifts for the current elementBits
+  private long[] readMasks;
+  private long[] writeMasks;
+
+  /**
+   * Creates an array with the internal structures adjusted for the given
+   * limits and initialized to 0.
+   * @param valueCount   the number of elements.
+   * @param bitsPerValue the number of bits available for any given value.
+   */
+  public Packed64(int valueCount, int bitsPerValue) {
+    // TODO: Test for edge-cases (2^31 values, 63 bitsPerValue)
+    // +2 due to the avoid-conditionals-trick. The last entry is always 0
+    this(new long[(int)((long)valueCount * bitsPerValue / BLOCK_SIZE + 2)],
+            valueCount, bitsPerValue);
+  }
+
+
+  /**
+   * Creates an array backed by the given blocks.
+   * </p><p>
+   * Note: The blocks are used directly, so changes to the given block will
+   * affect the Packed32-structure.
+   * @param blocks   used as the internal backing array. Not that the last
+   *                 element cannot be addressed directly.
+   * @param valueCount the number of values.
+   * @param bitsPerValue the number of bits available for any given value.
+   */
+  public Packed64(long[] blocks, int valueCount, int bitsPerValue) {
+    super(valueCount, bitsPerValue);
+    this.blocks = blocks;
+    updateCached();
+  }
+
+  /**
+   * Creates an array with content retrieved from the given DataInput.
+   * @param in       a DataInput, positioned at the start of Packed64-content.
+   * @param valueCount  the number of elements.
+   * @param bitsPerValue the number of bits available for any given value.
+   * @throws java.io.IOException if the values for the backing array could not
+   *                             be retrieved.
+   */
+  public Packed64(DataInput in, int valueCount, int bitsPerValue)
+                                                            throws IOException {
+    super(valueCount, bitsPerValue);
+    int size = size(valueCount, bitsPerValue);
+    blocks = new long[size+1]; // +1 due to non-conditional tricks
+    // TODO: find a faster way to bulk-read longs...
+    for(int i=0;i<size;i++) {
+      blocks[i] = in.readLong();
+    }
+    updateCached();
+  }
+
+  private static int size(int valueCount, int bitsPerValue) {
+    final long totBitCount = (long) valueCount * bitsPerValue;
+    return (int)(totBitCount/64 + ((totBitCount % 64 == 0 ) ? 0:1));
+  }
+
+  private void updateCached() {
+    readMasks = MASKS[bitsPerValue];
+    shifts = SHIFTS[bitsPerValue];
+    writeMasks = WRITE_MASKS[bitsPerValue];
+    maxPos = (int)((((long)blocks.length) * BLOCK_SIZE / bitsPerValue) - 2);
+  }
+
+  /**
+   * @param index the position of the value.
+   * @return the value at the given index.
+   */
+  public long get(final int index) {
+    final long majorBitPos = (long)index * bitsPerValue;
+    final int elementPos = (int)(majorBitPos >>> BLOCK_BITS); // / BLOCK_SIZE
+    final int bitPos =     (int)(majorBitPos & MOD_MASK); // % BLOCK_SIZE);
+
+    final int base = bitPos * FAC_BITPOS;
+    assert elementPos < blocks.length : "elementPos: " + elementPos + "; blocks.len: " + blocks.length;
+    return ((blocks[elementPos] << shifts[base]) >>> shifts[base+1]) |
+            ((blocks[elementPos+1] >>> shifts[base+2]) & readMasks[bitPos]);
+  }
+
+  public void set(final int index, final long value) {
+    final long majorBitPos = (long)index * bitsPerValue;
+    final int elementPos = (int)(majorBitPos >>> BLOCK_BITS); // / BLOCK_SIZE
+    final int bitPos =     (int)(majorBitPos & MOD_MASK); // % BLOCK_SIZE);
+    final int base = bitPos * FAC_BITPOS;
+
+    blocks[elementPos  ] = (blocks[elementPos  ] & writeMasks[base])
+                           | (value << shifts[base + 1] >>> shifts[base]);
+    blocks[elementPos+1] = (blocks[elementPos+1] & writeMasks[base+1])
+                           | ((value << shifts[base + 2]) & writeMasks[base+2]);
+  }
+
+  @Override
+  public String toString() {
+    return "Packed64(bitsPerValue=" + bitsPerValue + ", size="
+            + size() + ", maxPos=" + maxPos
+            + ", elements.length=" + blocks.length + ")";
+  }
+
+  public long ramBytesUsed() {
+    return RamUsageEstimator.NUM_BYTES_ARRAY_HEADER
+            + blocks.length * RamUsageEstimator.NUM_BYTES_LONG;
+  }
+
+  public void clear() {
+    Arrays.fill(blocks, 0L);
+  }
+}