Backed out 2 changesets (bug 1845095) for causing build bustages related to DummyAtom...
[gecko.git] / servo / components / style / bloom.rs
blobc111454392e4609981ca83e9f098cfab1f9543c2
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5 //! The style bloom filter is used as an optimization when matching deep
6 //! descendant selectors.
8 #![deny(missing_docs)]
10 use crate::dom::{SendElement, TElement};
11 use atomic_refcell::{AtomicRefCell, AtomicRefMut};
12 use owning_ref::OwningHandle;
13 use selectors::bloom::BloomFilter;
14 use servo_arc::Arc;
15 use smallvec::SmallVec;
16 use std::mem::ManuallyDrop;
18 thread_local! {
19     /// Bloom filters are large allocations, so we store them in thread-local storage
20     /// such that they can be reused across style traversals. StyleBloom is responsible
21     /// for ensuring that the bloom filter is zeroed when it is dropped.
22     ///
23     /// We intentionally leak this from TLS because we don't have the guarantee
24     /// of TLS destructors to run in worker threads.
25     ///
26     /// We could change this once https://github.com/rayon-rs/rayon/issues/688
27     /// is fixed, hopefully.
28     static BLOOM_KEY: ManuallyDrop<Arc<AtomicRefCell<BloomFilter>>> =
29         ManuallyDrop::new(Arc::new_leaked(Default::default()));
32 /// A struct that allows us to fast-reject deep descendant selectors avoiding
33 /// selector-matching.
34 ///
35 /// This is implemented using a counting bloom filter, and it's a standard
36 /// optimization. See Gecko's `AncestorFilter`, and Blink's and WebKit's
37 /// `SelectorFilter`.
38 ///
39 /// The constraints for Servo's style system are a bit different compared to
40 /// traditional style systems given Servo does a parallel breadth-first
41 /// traversal instead of a sequential depth-first traversal.
42 ///
43 /// This implies that we need to track a bit more state than other browsers to
44 /// ensure we're doing the correct thing during the traversal, and being able to
45 /// apply this optimization effectively.
46 ///
47 /// Concretely, we have a bloom filter instance per worker thread, and we track
48 /// the current DOM depth in order to find a common ancestor when it doesn't
49 /// match the previous element we've styled.
50 ///
51 /// This is usually a pretty fast operation (we use to be one level deeper than
52 /// the previous one), but in the case of work-stealing, we may needed to push
53 /// and pop multiple elements.
54 ///
55 /// See the `insert_parents_recovering`, where most of the magic happens.
56 ///
57 /// Regarding thread-safety, this struct is safe because:
58 ///
59 ///  * We clear this after a restyle.
60 ///  * The DOM shape and attributes (and every other thing we access here) are
61 ///    immutable during a restyle.
62 ///
63 pub struct StyleBloom<E: TElement> {
64     /// A handle to the bloom filter from the thread upon which this StyleBloom
65     /// was created. We use AtomicRefCell so that this is all |Send|, which allows
66     /// StyleBloom to live in ThreadLocalStyleContext, which is dropped from the
67     /// parent thread.
68     filter: OwningHandle<Arc<AtomicRefCell<BloomFilter>>, AtomicRefMut<'static, BloomFilter>>,
70     /// The stack of elements that this bloom filter contains, along with the
71     /// number of hashes pushed for each element.
72     elements: SmallVec<[PushedElement<E>; 16]>,
74     /// Stack of hashes that have been pushed onto this filter.
75     pushed_hashes: SmallVec<[u32; 64]>,
78 /// The very rough benchmarks in the selectors crate show clear()
79 /// costing about 25 times more than remove_hash(). We use this to implement
80 /// clear() more efficiently when only a small number of hashes have been
81 /// pushed.
82 ///
83 /// One subtly to note is that remove_hash() will not touch the value
84 /// if the filter overflowed. However, overflow can only occur if we
85 /// get 255 collisions on the same hash value, and 25 < 255.
86 const MEMSET_CLEAR_THRESHOLD: usize = 25;
88 struct PushedElement<E: TElement> {
89     /// The element that was pushed.
90     element: SendElement<E>,
92     /// The number of hashes pushed for the element.
93     num_hashes: usize,
96 impl<E: TElement> PushedElement<E> {
97     fn new(el: E, num_hashes: usize) -> Self {
98         PushedElement {
99             element: unsafe { SendElement::new(el) },
100             num_hashes,
101         }
102     }
105 /// Returns whether the attribute name is excluded from the bloom filter.
107 /// We do this for attributes that are very common but not commonly used in
108 /// selectors.
109 #[inline]
110 pub fn is_attr_name_excluded_from_filter(atom: &crate::Atom) -> bool {
111     *atom == atom!("class") || *atom == atom!("id") || *atom == atom!("style")
114 fn each_relevant_element_hash<E, F>(element: E, mut f: F)
115 where
116     E: TElement,
117     F: FnMut(u32),
119     f(element.local_name().get_hash());
120     f(element.namespace().get_hash());
122     if let Some(id) = element.id() {
123         f(id.get_hash());
124     }
126     element.each_class(|class| f(class.get_hash()));
128     element.each_attr_name(|name| {
129         if !is_attr_name_excluded_from_filter(name) {
130             f(name.get_hash())
131         }
132     });
135 impl<E: TElement> Drop for StyleBloom<E> {
136     fn drop(&mut self) {
137         // Leave the reusable bloom filter in a zeroed state.
138         self.clear();
139     }
142 impl<E: TElement> StyleBloom<E> {
143     /// Create an empty `StyleBloom`. Because StyleBloom acquires the thread-
144     /// local filter buffer, creating multiple live StyleBloom instances at
145     /// the same time on the same thread will panic.
147     // Forced out of line to limit stack frame sizes after extra inlining from
148     // https://github.com/rust-lang/rust/pull/43931
149     //
150     // See https://github.com/servo/servo/pull/18420#issuecomment-328769322
151     #[inline(never)]
152     pub fn new() -> Self {
153         let bloom_arc = BLOOM_KEY.with(|b| Arc::clone(&*b));
154         let filter =
155             OwningHandle::new_with_fn(bloom_arc, |x| unsafe { x.as_ref() }.unwrap().borrow_mut());
156         debug_assert!(
157             filter.is_zeroed(),
158             "Forgot to zero the bloom filter last time"
159         );
160         StyleBloom {
161             filter,
162             elements: Default::default(),
163             pushed_hashes: Default::default(),
164         }
165     }
167     /// Return the bloom filter used properly by the `selectors` crate.
168     pub fn filter(&self) -> &BloomFilter {
169         &*self.filter
170     }
172     /// Push an element to the bloom filter, knowing that it's a child of the
173     /// last element parent.
174     pub fn push(&mut self, element: E) {
175         if cfg!(debug_assertions) {
176             if self.elements.is_empty() {
177                 assert!(element.traversal_parent().is_none());
178             }
179         }
180         self.push_internal(element);
181     }
183     /// Same as `push`, but without asserting, in order to use it from
184     /// `rebuild`.
185     fn push_internal(&mut self, element: E) {
186         let mut count = 0;
187         each_relevant_element_hash(element, |hash| {
188             count += 1;
189             self.filter.insert_hash(hash);
190             self.pushed_hashes.push(hash);
191         });
192         self.elements.push(PushedElement::new(element, count));
193     }
195     /// Pop the last element in the bloom filter and return it.
196     #[inline]
197     fn pop(&mut self) -> Option<E> {
198         let PushedElement {
199             element,
200             num_hashes,
201         } = self.elements.pop()?;
202         let popped_element = *element;
204         // Verify that the pushed hashes match the ones we'd get from the element.
205         let mut expected_hashes = vec![];
206         if cfg!(debug_assertions) {
207             each_relevant_element_hash(popped_element, |hash| expected_hashes.push(hash));
208         }
210         for _ in 0..num_hashes {
211             let hash = self.pushed_hashes.pop().unwrap();
212             debug_assert_eq!(expected_hashes.pop().unwrap(), hash);
213             self.filter.remove_hash(hash);
214         }
216         Some(popped_element)
217     }
219     /// Returns the DOM depth of elements that can be correctly
220     /// matched against the bloom filter (that is, the number of
221     /// elements in our list).
222     pub fn matching_depth(&self) -> usize {
223         self.elements.len()
224     }
226     /// Clears the bloom filter.
227     pub fn clear(&mut self) {
228         self.elements.clear();
230         if self.pushed_hashes.len() > MEMSET_CLEAR_THRESHOLD {
231             self.filter.clear();
232             self.pushed_hashes.clear();
233         } else {
234             for hash in self.pushed_hashes.drain(..) {
235                 self.filter.remove_hash(hash);
236             }
237             debug_assert!(self.filter.is_zeroed());
238         }
239     }
241     /// Rebuilds the bloom filter up to the parent of the given element.
242     pub fn rebuild(&mut self, mut element: E) {
243         self.clear();
245         let mut parents_to_insert = SmallVec::<[E; 16]>::new();
246         while let Some(parent) = element.traversal_parent() {
247             parents_to_insert.push(parent);
248             element = parent;
249         }
251         for parent in parents_to_insert.drain(..).rev() {
252             self.push(parent);
253         }
254     }
256     /// In debug builds, asserts that all the parents of `element` are in the
257     /// bloom filter.
258     ///
259     /// Goes away in release builds.
260     pub fn assert_complete(&self, mut element: E) {
261         if cfg!(debug_assertions) {
262             let mut checked = 0;
263             while let Some(parent) = element.traversal_parent() {
264                 assert_eq!(
265                     parent,
266                     *(self.elements[self.elements.len() - 1 - checked].element)
267                 );
268                 element = parent;
269                 checked += 1;
270             }
271             assert_eq!(checked, self.elements.len());
272         }
273     }
275     /// Get the element that represents the chain of things inserted
276     /// into the filter right now.  That chain is the given element
277     /// (if any) and its ancestors.
278     #[inline]
279     pub fn current_parent(&self) -> Option<E> {
280         self.elements.last().map(|ref el| *el.element)
281     }
283     /// Insert the parents of an element in the bloom filter, trying to recover
284     /// the filter if the last element inserted doesn't match.
285     ///
286     /// Gets the element depth in the dom, to make it efficient, or if not
287     /// provided always rebuilds the filter from scratch.
288     ///
289     /// Returns the new bloom filter depth, that the traversal code is
290     /// responsible to keep around if it wants to get an effective filter.
291     pub fn insert_parents_recovering(&mut self, element: E, element_depth: usize) {
292         // Easy case, we're in a different restyle, or we're empty.
293         if self.elements.is_empty() {
294             self.rebuild(element);
295             return;
296         }
298         let traversal_parent = match element.traversal_parent() {
299             Some(parent) => parent,
300             None => {
301                 // Yay, another easy case.
302                 self.clear();
303                 return;
304             },
305         };
307         if self.current_parent() == Some(traversal_parent) {
308             // Ta da, cache hit, we're all done.
309             return;
310         }
312         if element_depth == 0 {
313             self.clear();
314             return;
315         }
317         // We should've early exited above.
318         debug_assert!(
319             element_depth != 0,
320             "We should have already cleared the bloom filter"
321         );
322         debug_assert!(!self.elements.is_empty(), "How! We should've just rebuilt!");
324         // Now the fun begins: We have the depth of the dom and the depth of the
325         // last element inserted in the filter, let's try to find a common
326         // parent.
327         //
328         // The current depth, that is, the depth of the last element inserted in
329         // the bloom filter, is the number of elements _minus one_, that is: if
330         // there's one element, it must be the root -> depth zero.
331         let mut current_depth = self.elements.len() - 1;
333         // If the filter represents an element too deep in the dom, we need to
334         // pop ancestors.
335         while current_depth > element_depth - 1 {
336             self.pop().expect("Emilio is bad at math");
337             current_depth -= 1;
338         }
340         // Now let's try to find a common parent in the bloom filter chain,
341         // starting with traversal_parent.
342         let mut common_parent = traversal_parent;
343         let mut common_parent_depth = element_depth - 1;
345         // Let's collect the parents we are going to need to insert once we've
346         // found the common one.
347         let mut parents_to_insert = SmallVec::<[E; 16]>::new();
349         // If the bloom filter still doesn't have enough elements, the common
350         // parent is up in the dom.
351         while common_parent_depth > current_depth {
352             // TODO(emilio): Seems like we could insert parents here, then
353             // reverse the slice.
354             parents_to_insert.push(common_parent);
355             common_parent = common_parent.traversal_parent().expect("We were lied to");
356             common_parent_depth -= 1;
357         }
359         // Now the two depths are the same.
360         debug_assert_eq!(common_parent_depth, current_depth);
362         // Happy case: The parents match, we only need to push the ancestors
363         // we've collected and we'll never enter in this loop.
364         //
365         // Not-so-happy case: Parent's don't match, so we need to keep going up
366         // until we find a common ancestor.
367         //
368         // Gecko currently models native anonymous content that conceptually
369         // hangs off the document (such as scrollbars) as a separate subtree
370         // from the document root.
371         //
372         // Thus it's possible with Gecko that we do not find any common
373         // ancestor.
374         while *(self.elements.last().unwrap().element) != common_parent {
375             parents_to_insert.push(common_parent);
376             self.pop().unwrap();
377             common_parent = match common_parent.traversal_parent() {
378                 Some(parent) => parent,
379                 None => {
380                     debug_assert!(self.elements.is_empty());
381                     if cfg!(feature = "gecko") {
382                         break;
383                     } else {
384                         panic!("should have found a common ancestor");
385                     }
386                 },
387             }
388         }
390         // Now the parents match, so insert the stack of elements we have been
391         // collecting so far.
392         for parent in parents_to_insert.drain(..).rev() {
393             self.push(parent);
394         }
396         debug_assert_eq!(self.elements.len(), element_depth);
398         // We're done! Easy.
399     }