5bb3beb27024b3b86431f25df7f0d17b51de73af
[dbsrgits/DBM-Deep.git] / lib / DBM / Deep.pm
1 package DBM::Deep;
2
3 ##
4 # DBM::Deep
5 #
6 # Description:
7 #    Multi-level database module for storing hash trees, arrays and simple
8 #    key/value pairs into FTP-able, cross-platform binary database files.
9 #
10 #    Type `perldoc DBM::Deep` for complete documentation.
11 #
12 # Usage Examples:
13 #    my %db;
14 #    tie %db, 'DBM::Deep', 'my_database.db'; # standard tie() method
15 #
16 #    my $db = new DBM::Deep( 'my_database.db' ); # preferred OO method
17 #
18 #    $db->{my_scalar} = 'hello world';
19 #    $db->{my_hash} = { larry => 'genius', hashes => 'fast' };
20 #    $db->{my_array} = [ 1, 2, 3, time() ];
21 #    $db->{my_complex} = [ 'hello', { perl => 'rules' }, 42, 99 ];
22 #    push @{$db->{my_array}}, 'another value';
23 #    my @key_list = keys %{$db->{my_hash}};
24 #    print "This module " . $db->{my_complex}->[1]->{perl} . "!\n";
25 #
26 # Copyright:
27 #    (c) 2002-2006 Joseph Huckaby.  All Rights Reserved.
28 #    This program is free software; you can redistribute it and/or
29 #    modify it under the same terms as Perl itself.
30 ##
31
32 use strict;
33
34 use Fcntl qw( :DEFAULT :flock :seek );
35 use Digest::MD5 ();
36 use Scalar::Util ();
37
38 use DBM::Deep::Engine;
39
40 use vars qw( $VERSION );
41 $VERSION = q(0.99_01);
42
43 ##
44 # Setup constants for users to pass to new()
45 ##
46 sub TYPE_HASH   () { DBM::Deep::Engine->SIG_HASH   }
47 sub TYPE_ARRAY  () { DBM::Deep::Engine->SIG_ARRAY  }
48
49 sub _get_args {
50     my $proto = shift;
51
52     my $args;
53     if (scalar(@_) > 1) {
54         if ( @_ % 2 ) {
55             $proto->_throw_error( "Odd number of parameters to " . (caller(1))[2] );
56         }
57         $args = {@_};
58     }
59     elsif ( ref $_[0] ) {
60         unless ( eval { local $SIG{'__DIE__'}; %{$_[0]} || 1 } ) {
61             $proto->_throw_error( "Not a hashref in args to " . (caller(1))[2] );
62         }
63         $args = $_[0];
64     }
65     else {
66         $args = { file => shift };
67     }
68
69     return $args;
70 }
71
72 sub new {
73     ##
74     # Class constructor method for Perl OO interface.
75     # Calls tie() and returns blessed reference to tied hash or array,
76     # providing a hybrid OO/tie interface.
77     ##
78     my $class = shift;
79     my $args = $class->_get_args( @_ );
80
81     ##
82     # Check if we want a tied hash or array.
83     ##
84     my $self;
85     if (defined($args->{type}) && $args->{type} eq TYPE_ARRAY) {
86         $class = 'DBM::Deep::Array';
87         require DBM::Deep::Array;
88         tie @$self, $class, %$args;
89     }
90     else {
91         $class = 'DBM::Deep::Hash';
92         require DBM::Deep::Hash;
93         tie %$self, $class, %$args;
94     }
95
96     return bless $self, $class;
97 }
98
99 sub _init {
100     ##
101     # Setup $self and bless into this class.
102     ##
103     my $class = shift;
104     my ($args) = @_;
105
106     # These are the defaults to be optionally overridden below
107     my $self = bless {
108         type        => TYPE_HASH,
109         engine      => DBM::Deep::Engine->new,
110         base_offset => undef,
111     }, $class;
112
113     foreach my $param ( keys %$self ) {
114         next unless exists $args->{$param};
115         $self->{$param} = delete $args->{$param}
116     }
117
118     # locking implicitly enables autoflush
119     if ($args->{locking}) { $args->{autoflush} = 1; }
120
121     $self->{root} = exists $args->{root}
122         ? $args->{root}
123         : DBM::Deep::_::Root->new( $args );
124
125     $self->{engine}->setup_fh( $self );
126
127     return $self;
128 }
129
130 sub TIEHASH {
131     shift;
132     require DBM::Deep::Hash;
133     return DBM::Deep::Hash->TIEHASH( @_ );
134 }
135
136 sub TIEARRAY {
137     shift;
138     require DBM::Deep::Array;
139     return DBM::Deep::Array->TIEARRAY( @_ );
140 }
141
142 #XXX Unneeded now ...
143 #sub DESTROY {
144 #}
145
146 sub lock {
147     ##
148     # If db locking is set, flock() the db file.  If called multiple
149     # times before unlock(), then the same number of unlocks() must
150     # be called before the lock is released.
151     ##
152     my $self = shift->_get_self;
153     my ($type) = @_;
154     $type = LOCK_EX unless defined $type;
155
156     if (!defined($self->_fh)) { return; }
157
158     if ($self->_root->{locking}) {
159         if (!$self->_root->{locked}) {
160             flock($self->_fh, $type);
161
162             # refresh end counter in case file has changed size
163             my @stats = stat($self->_fh);
164             $self->_root->{end} = $stats[7];
165
166             # double-check file inode, in case another process
167             # has optimize()d our file while we were waiting.
168             if ($stats[1] != $self->_root->{inode}) {
169                 $self->{engine}->close_fh( $self );
170                 $self->{engine}->setup_fh( $self );
171                 flock($self->_fh, $type); # re-lock
172
173                 # This may not be necessary after re-opening
174                 $self->_root->{end} = (stat($self->_fh))[7]; # re-end
175             }
176         }
177         $self->_root->{locked}++;
178
179         return 1;
180     }
181
182     return;
183 }
184
185 sub unlock {
186     ##
187     # If db locking is set, unlock the db file.  See note in lock()
188     # regarding calling lock() multiple times.
189     ##
190     my $self = shift->_get_self;
191
192     if (!defined($self->_fh)) { return; }
193
194     if ($self->_root->{locking} && $self->_root->{locked} > 0) {
195         $self->_root->{locked}--;
196         if (!$self->_root->{locked}) { flock($self->_fh, LOCK_UN); }
197
198         return 1;
199     }
200
201     return;
202 }
203
204 sub _copy_value {
205     my $self = shift->_get_self;
206     my ($spot, $value) = @_;
207
208     if ( !ref $value ) {
209         ${$spot} = $value;
210     }
211     elsif ( eval { local $SIG{__DIE__}; $value->isa( 'DBM::Deep' ) } ) {
212         ${$spot} = $value->_repr;
213         $value->_copy_node( ${$spot} );
214     }
215     else {
216         my $r = Scalar::Util::reftype( $value );
217         my $c = Scalar::Util::blessed( $value );
218         if ( $r eq 'ARRAY' ) {
219             ${$spot} = [ @{$value} ];
220         }
221         else {
222             ${$spot} = { %{$value} };
223         }
224         ${$spot} = bless ${$spot}, $c
225             if defined $c;
226     }
227
228     return 1;
229 }
230
231 sub _copy_node {
232     die "Must be implemented in a child class\n";
233 }
234
235 sub _repr {
236     die "Must be implemented in a child class\n";
237 }
238
239 sub export {
240     ##
241     # Recursively export into standard Perl hashes and arrays.
242     ##
243     my $self = shift->_get_self;
244
245     my $temp = $self->_repr;
246
247     $self->lock();
248     $self->_copy_node( $temp );
249     $self->unlock();
250
251     return $temp;
252 }
253
254 sub import {
255     ##
256     # Recursively import Perl hash/array structure
257     ##
258     if (!ref($_[0])) { return; } # Perl calls import() on use -- ignore
259
260     my $self = shift->_get_self;
261     my ($struct) = @_;
262
263     # struct is not a reference, so just import based on our type
264     if (!ref($struct)) {
265         $struct = $self->_repr( @_ );
266     }
267
268     return $self->_import( $struct );
269 }
270
271 sub optimize {
272     ##
273     # Rebuild entire database into new file, then move
274     # it back on top of original.
275     ##
276     my $self = shift->_get_self;
277
278 #XXX Need to create a new test for this
279 #    if ($self->_root->{links} > 1) {
280 #        $self->_throw_error("Cannot optimize: reference count is greater than 1");
281 #    }
282
283     my $db_temp = DBM::Deep->new(
284         file => $self->_root->{file} . '.tmp',
285         type => $self->_type
286     );
287
288     $self->lock();
289     $self->_copy_node( $db_temp );
290     undef $db_temp;
291
292     ##
293     # Attempt to copy user, group and permissions over to new file
294     ##
295     my @stats = stat($self->_fh);
296     my $perms = $stats[2] & 07777;
297     my $uid = $stats[4];
298     my $gid = $stats[5];
299     chown( $uid, $gid, $self->_root->{file} . '.tmp' );
300     chmod( $perms, $self->_root->{file} . '.tmp' );
301
302     # q.v. perlport for more information on this variable
303     if ( $^O eq 'MSWin32' || $^O eq 'cygwin' ) {
304         ##
305         # Potential race condition when optmizing on Win32 with locking.
306         # The Windows filesystem requires that the filehandle be closed
307         # before it is overwritten with rename().  This could be redone
308         # with a soft copy.
309         ##
310         $self->unlock();
311         $self->{engine}->close_fh( $self );
312     }
313
314     if (!rename $self->_root->{file} . '.tmp', $self->_root->{file}) {
315         unlink $self->_root->{file} . '.tmp';
316         $self->unlock();
317         $self->_throw_error("Optimize failed: Cannot copy temp file over original: $!");
318     }
319
320     $self->unlock();
321     $self->{engine}->close_fh( $self );
322     $self->{engine}->setup_fh( $self );
323
324     return 1;
325 }
326
327 sub clone {
328     ##
329     # Make copy of object and return
330     ##
331     my $self = shift->_get_self;
332
333     return DBM::Deep->new(
334         type => $self->_type,
335         base_offset => $self->_base_offset,
336         root => $self->_root
337     );
338 }
339
340 {
341     my %is_legal_filter = map {
342         $_ => ~~1,
343     } qw(
344         store_key store_value
345         fetch_key fetch_value
346     );
347
348     sub set_filter {
349         ##
350         # Setup filter function for storing or fetching the key or value
351         ##
352         my $self = shift->_get_self;
353         my $type = lc shift;
354         my $func = shift;
355
356         if ( $is_legal_filter{$type} ) {
357             $self->_root->{"filter_$type"} = $func;
358             return 1;
359         }
360
361         return;
362     }
363 }
364
365 ##
366 # Accessor methods
367 ##
368
369 sub _root {
370     ##
371     # Get access to the root structure
372     ##
373     my $self = $_[0]->_get_self;
374     return $self->{root};
375 }
376
377 sub _type {
378     ##
379     # Get type of current node (TYPE_HASH or TYPE_ARRAY)
380     ##
381     my $self = $_[0]->_get_self;
382     return $self->{type};
383 }
384
385 sub _base_offset {
386     ##
387     # Get base_offset of current node (TYPE_HASH or TYPE_ARRAY)
388     ##
389     my $self = $_[0]->_get_self;
390     return $self->{base_offset};
391 }
392
393 sub _fh {
394     ##
395     # Get access to the raw fh
396     ##
397     my $self = $_[0]->_get_self;
398     return $self->_root->{fh};
399 }
400
401 ##
402 # Utility methods
403 ##
404
405 sub _throw_error {
406     die "DBM::Deep: $_[1]\n";
407 }
408
409 sub _is_writable {
410     my $fh = shift;
411     (O_WRONLY | O_RDWR) & fcntl( $fh, F_GETFL, my $slush = 0);
412 }
413
414 #sub _is_readable {
415 #    my $fh = shift;
416 #    (O_RDONLY | O_RDWR) & fcntl( $fh, F_GETFL, my $slush = 0);
417 #}
418
419 sub STORE {
420     ##
421     # Store single hash key/value or array element in database.
422     ##
423     my $self = shift->_get_self;
424     my ($key, $value) = @_;
425
426     if ( $^O ne 'MSWin32' && !_is_writable( $self->_fh ) ) {
427         $self->_throw_error( 'Cannot write to a readonly filehandle' );
428     }
429
430     ##
431     # Request exclusive lock for writing
432     ##
433     $self->lock( LOCK_EX );
434
435     my $md5 = $self->{engine}{digest}->($key);
436
437     my $tag = $self->{engine}->find_bucket_list( $self, $md5, { create => 1 } );
438
439     # User may be storing a hash, in which case we do not want it run
440     # through the filtering system
441     if ( !ref($value) && $self->_root->{filter_store_value} ) {
442         $value = $self->_root->{filter_store_value}->( $value );
443     }
444
445     ##
446     # Add key/value to bucket list
447     ##
448     my $result = $self->{engine}->add_bucket( $self, $tag, $md5, $key, $value );
449
450     $self->unlock();
451
452     return $result;
453 }
454
455 sub FETCH {
456     ##
457     # Fetch single value or element given plain key or array index
458     ##
459     my $self = shift->_get_self;
460     my ($key) = @_;
461
462     my $md5 = $self->{engine}{digest}->($key);
463
464     ##
465     # Request shared lock for reading
466     ##
467     $self->lock( LOCK_SH );
468
469     my $tag = $self->{engine}->find_bucket_list( $self, $md5 );
470     if (!$tag) {
471         $self->unlock();
472         return;
473     }
474
475     ##
476     # Get value from bucket list
477     ##
478     my $result = $self->{engine}->get_bucket_value( $self, $tag, $md5 );
479
480     $self->unlock();
481
482     # Filters only apply to scalar values, so the ref check is making
483     # sure the fetched bucket is a scalar, not a child hash or array.
484     return ($result && !ref($result) && $self->_root->{filter_fetch_value})
485         ? $self->_root->{filter_fetch_value}->($result)
486         : $result;
487 }
488
489 sub DELETE {
490     ##
491     # Delete single key/value pair or element given plain key or array index
492     ##
493     my $self = $_[0]->_get_self;
494     my $key = $_[1];
495
496     if ( $^O ne 'MSWin32' && !_is_writable( $self->_fh ) ) {
497         $self->_throw_error( 'Cannot write to a readonly filehandle' );
498     }
499
500     ##
501     # Request exclusive lock for writing
502     ##
503     $self->lock( LOCK_EX );
504
505     my $md5 = $self->{engine}{digest}->($key);
506
507     my $tag = $self->{engine}->find_bucket_list( $self, $md5 );
508     if (!$tag) {
509         $self->unlock();
510         return;
511     }
512
513     ##
514     # Delete bucket
515     ##
516     my $value = $self->{engine}->get_bucket_value($self,  $tag, $md5 );
517
518     if (defined $value && !ref($value) && $self->_root->{filter_fetch_value}) {
519         $value = $self->_root->{filter_fetch_value}->($value);
520     }
521
522     my $result = $self->{engine}->delete_bucket( $self, $tag, $md5 );
523
524     ##
525     # If this object is an array and the key deleted was on the end of the stack,
526     # decrement the length variable.
527     ##
528
529     $self->unlock();
530
531     return $value;
532 }
533
534 sub EXISTS {
535     ##
536     # Check if a single key or element exists given plain key or array index
537     ##
538     my $self = $_[0]->_get_self;
539     my $key = $_[1];
540
541     my $md5 = $self->{engine}{digest}->($key);
542
543     ##
544     # Request shared lock for reading
545     ##
546     $self->lock( LOCK_SH );
547
548     my $tag = $self->{engine}->find_bucket_list( $self, $md5 );
549     if (!$tag) {
550         $self->unlock();
551
552         ##
553         # For some reason, the built-in exists() function returns '' for false
554         ##
555         return '';
556     }
557
558     ##
559     # Check if bucket exists and return 1 or ''
560     ##
561     my $result = $self->{engine}->bucket_exists( $self, $tag, $md5 ) || '';
562
563     $self->unlock();
564
565     return $result;
566 }
567
568 sub CLEAR {
569     ##
570     # Clear all keys from hash, or all elements from array.
571     ##
572     my $self = $_[0]->_get_self;
573
574     if ( $^O ne 'MSWin32' && !_is_writable( $self->_fh ) ) {
575         $self->_throw_error( 'Cannot write to a readonly filehandle' );
576     }
577
578     ##
579     # Request exclusive lock for writing
580     ##
581     $self->lock( LOCK_EX );
582
583     my $fh = $self->_fh;
584
585     seek($fh, $self->_base_offset + $self->_root->{file_offset}, SEEK_SET);
586     if (eof $fh) {
587         $self->unlock();
588         return;
589     }
590
591 #XXX This needs updating to use _release_space
592     $self->{engine}->write_tag(
593         $self, $self->_base_offset, $self->_type,
594         chr(0)x$self->{engine}{index_size},
595     );
596
597     $self->unlock();
598
599     return 1;
600 }
601
602 ##
603 # Public method aliases
604 ##
605 sub put { (shift)->STORE( @_ ) }
606 sub store { (shift)->STORE( @_ ) }
607 sub get { (shift)->FETCH( @_ ) }
608 sub fetch { (shift)->FETCH( @_ ) }
609 sub delete { (shift)->DELETE( @_ ) }
610 sub exists { (shift)->EXISTS( @_ ) }
611 sub clear { (shift)->CLEAR( @_ ) }
612
613 package DBM::Deep::_::Root;
614
615 sub new {
616     my $class = shift;
617     my ($args) = @_;
618
619     my $self = bless {
620         autobless          => undef,
621         autoflush          => undef,
622         end                => 0,
623         fh                 => undef,
624         file               => undef,
625         file_offset        => 0,
626         locking            => undef,
627         locked             => 0,
628         filter_store_key   => undef,
629         filter_store_value => undef,
630         filter_fetch_key   => undef,
631         filter_fetch_value => undef,
632         %$args,
633     }, $class;
634
635     if ( $self->{fh} && !$self->{file_offset} ) {
636         $self->{file_offset} = tell( $self->{fh} );
637     }
638
639     return $self;
640 }
641
642 sub DESTROY {
643     my $self = shift;
644     return unless $self;
645
646     close $self->{fh} if $self->{fh};
647
648     return;
649 }
650
651 1;
652 __END__
653
654 =head1 NAME
655
656 DBM::Deep - A pure perl multi-level hash/array DBM
657
658 =head1 SYNOPSIS
659
660   use DBM::Deep;
661   my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
662
663   $db->{key} = 'value'; # tie() style
664   print $db->{key};
665
666   $db->put('key' => 'value'); # OO style
667   print $db->get('key');
668
669   # true multi-level support
670   $db->{my_complex} = [
671       'hello', { perl => 'rules' },
672       42, 99,
673   ];
674
675 =head1 DESCRIPTION
676
677 A unique flat-file database module, written in pure perl.  True
678 multi-level hash/array support (unlike MLDBM, which is faked), hybrid
679 OO / tie() interface, cross-platform FTPable files, and quite fast.  Can
680 handle millions of keys and unlimited hash levels without significant
681 slow-down.  Written from the ground-up in pure perl -- this is NOT a
682 wrapper around a C-based DBM.  Out-of-the-box compatibility with Unix,
683 Mac OS X and Windows.
684
685 =head1 VERSION DIFFERENCES
686
687 B<NOTE>: 0.99_01 and above have significant file format differences from 0.98 and
688 before. While attempts have been made to be backwards compatible, no guarantees.
689
690 =head1 INSTALLATION
691
692 Hopefully you are using Perl's excellent CPAN module, which will download
693 and install the module for you.  If not, get the tarball, and run these
694 commands:
695
696     tar zxf DBM-Deep-*
697     cd DBM-Deep-*
698     perl Makefile.PL
699     make
700     make test
701     make install
702
703 =head1 SETUP
704
705 Construction can be done OO-style (which is the recommended way), or using
706 Perl's tie() function.  Both are examined here.
707
708 =head2 OO CONSTRUCTION
709
710 The recommended way to construct a DBM::Deep object is to use the new()
711 method, which gets you a blessed, tied hash or array reference.
712
713     my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
714
715 This opens a new database handle, mapped to the file "foo.db".  If this
716 file does not exist, it will automatically be created.  DB files are
717 opened in "r+" (read/write) mode, and the type of object returned is a
718 hash, unless otherwise specified (see L<OPTIONS> below).
719
720 You can pass a number of options to the constructor to specify things like
721 locking, autoflush, etc.  This is done by passing an inline hash:
722
723     my $db = DBM::Deep->new(
724         file => "foo.db",
725         locking => 1,
726         autoflush => 1
727     );
728
729 Notice that the filename is now specified I<inside> the hash with
730 the "file" parameter, as opposed to being the sole argument to the
731 constructor.  This is required if any options are specified.
732 See L<OPTIONS> below for the complete list.
733
734
735
736 You can also start with an array instead of a hash.  For this, you must
737 specify the C<type> parameter:
738
739     my $db = DBM::Deep->new(
740         file => "foo.db",
741         type => DBM::Deep->TYPE_ARRAY
742     );
743
744 B<Note:> Specifing the C<type> parameter only takes effect when beginning
745 a new DB file.  If you create a DBM::Deep object with an existing file, the
746 C<type> will be loaded from the file header, and an error will be thrown if
747 the wrong type is passed in.
748
749 =head2 TIE CONSTRUCTION
750
751 Alternately, you can create a DBM::Deep handle by using Perl's built-in
752 tie() function.  The object returned from tie() can be used to call methods,
753 such as lock() and unlock(), but cannot be used to assign to the DBM::Deep
754 file (as expected with most tie'd objects).
755
756     my %hash;
757     my $db = tie %hash, "DBM::Deep", "foo.db";
758
759     my @array;
760     my $db = tie @array, "DBM::Deep", "bar.db";
761
762 As with the OO constructor, you can replace the DB filename parameter with
763 a hash containing one or more options (see L<OPTIONS> just below for the
764 complete list).
765
766     tie %hash, "DBM::Deep", {
767         file => "foo.db",
768         locking => 1,
769         autoflush => 1
770     };
771
772 =head2 OPTIONS
773
774 There are a number of options that can be passed in when constructing your
775 DBM::Deep objects.  These apply to both the OO- and tie- based approaches.
776
777 =over
778
779 =item * file
780
781 Filename of the DB file to link the handle to.  You can pass a full absolute
782 filesystem path, partial path, or a plain filename if the file is in the
783 current working directory.  This is a required parameter (though q.v. fh).
784
785 =item * fh
786
787 If you want, you can pass in the fh instead of the file. This is most useful for doing
788 something like:
789
790   my $db = DBM::Deep->new( { fh => \*DATA } );
791
792 You are responsible for making sure that the fh has been opened appropriately for your
793 needs. If you open it read-only and attempt to write, an exception will be thrown. If you
794 open it write-only or append-only, an exception will be thrown immediately as DBM::Deep
795 needs to read from the fh.
796
797 =item * file_offset
798
799 This is the offset within the file that the DBM::Deep db starts. Most of the time, you will
800 not need to set this. However, it's there if you want it.
801
802 If you pass in fh and do not set this, it will be set appropriately.
803
804 =item * type
805
806 This parameter specifies what type of object to create, a hash or array.  Use
807 one of these two constants: C<DBM::Deep-E<gt>TYPE_HASH> or C<DBM::Deep-E<gt>TYPE_ARRAY>.
808 This only takes effect when beginning a new file.  This is an optional
809 parameter, and defaults to C<DBM::Deep-E<gt>TYPE_HASH>.
810
811 =item * locking
812
813 Specifies whether locking is to be enabled.  DBM::Deep uses Perl's Fnctl flock()
814 function to lock the database in exclusive mode for writes, and shared mode for
815 reads.  Pass any true value to enable.  This affects the base DB handle I<and
816 any child hashes or arrays> that use the same DB file.  This is an optional
817 parameter, and defaults to 0 (disabled).  See L<LOCKING> below for more.
818
819 =item * autoflush
820
821 Specifies whether autoflush is to be enabled on the underlying filehandle.
822 This obviously slows down write operations, but is required if you may have
823 multiple processes accessing the same DB file (also consider enable I<locking>).
824 Pass any true value to enable.  This is an optional parameter, and defaults to 0
825 (disabled).
826
827 =item * autobless
828
829 If I<autobless> mode is enabled, DBM::Deep will preserve blessed hashes, and
830 restore them when fetched.  This is an B<experimental> feature, and does have
831 side-effects.  Basically, when hashes are re-blessed into their original
832 classes, they are no longer blessed into the DBM::Deep class!  So you won't be
833 able to call any DBM::Deep methods on them.  You have been warned.
834 This is an optional parameter, and defaults to 0 (disabled).
835
836 =item * filter_*
837
838 See L<FILTERS> below.
839
840 =back
841
842 =head1 TIE INTERFACE
843
844 With DBM::Deep you can access your databases using Perl's standard hash/array
845 syntax.  Because all DBM::Deep objects are I<tied> to hashes or arrays, you can
846 treat them as such.  DBM::Deep will intercept all reads/writes and direct them
847 to the right place -- the DB file.  This has nothing to do with the
848 L<TIE CONSTRUCTION> section above.  This simply tells you how to use DBM::Deep
849 using regular hashes and arrays, rather than calling functions like C<get()>
850 and C<put()> (although those work too).  It is entirely up to you how to want
851 to access your databases.
852
853 =head2 HASHES
854
855 You can treat any DBM::Deep object like a normal Perl hash reference.  Add keys,
856 or even nested hashes (or arrays) using standard Perl syntax:
857
858     my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
859
860     $db->{mykey} = "myvalue";
861     $db->{myhash} = {};
862     $db->{myhash}->{subkey} = "subvalue";
863
864     print $db->{myhash}->{subkey} . "\n";
865
866 You can even step through hash keys using the normal Perl C<keys()> function:
867
868     foreach my $key (keys %$db) {
869         print "$key: " . $db->{$key} . "\n";
870     }
871
872 Remember that Perl's C<keys()> function extracts I<every> key from the hash and
873 pushes them onto an array, all before the loop even begins.  If you have an
874 extra large hash, this may exhaust Perl's memory.  Instead, consider using
875 Perl's C<each()> function, which pulls keys/values one at a time, using very
876 little memory:
877
878     while (my ($key, $value) = each %$db) {
879         print "$key: $value\n";
880     }
881
882 Please note that when using C<each()>, you should always pass a direct
883 hash reference, not a lookup.  Meaning, you should B<never> do this:
884
885     # NEVER DO THIS
886     while (my ($key, $value) = each %{$db->{foo}}) { # BAD
887
888 This causes an infinite loop, because for each iteration, Perl is calling
889 FETCH() on the $db handle, resulting in a "new" hash for foo every time, so
890 it effectively keeps returning the first key over and over again. Instead,
891 assign a temporary variable to C<$db->{foo}>, then pass that to each().
892
893 =head2 ARRAYS
894
895 As with hashes, you can treat any DBM::Deep object like a normal Perl array
896 reference.  This includes inserting, removing and manipulating elements,
897 and the C<push()>, C<pop()>, C<shift()>, C<unshift()> and C<splice()> functions.
898 The object must have first been created using type C<DBM::Deep-E<gt>TYPE_ARRAY>,
899 or simply be a nested array reference inside a hash.  Example:
900
901     my $db = DBM::Deep->new(
902         file => "foo-array.db",
903         type => DBM::Deep->TYPE_ARRAY
904     );
905
906     $db->[0] = "foo";
907     push @$db, "bar", "baz";
908     unshift @$db, "bah";
909
910     my $last_elem = pop @$db; # baz
911     my $first_elem = shift @$db; # bah
912     my $second_elem = $db->[1]; # bar
913
914     my $num_elements = scalar @$db;
915
916 =head1 OO INTERFACE
917
918 In addition to the I<tie()> interface, you can also use a standard OO interface
919 to manipulate all aspects of DBM::Deep databases.  Each type of object (hash or
920 array) has its own methods, but both types share the following common methods:
921 C<put()>, C<get()>, C<exists()>, C<delete()> and C<clear()>.
922
923 =over
924
925 =item * new() / clone()
926
927 These are the constructor and copy-functions.
928
929 =item * put() / store()
930
931 Stores a new hash key/value pair, or sets an array element value.  Takes two
932 arguments, the hash key or array index, and the new value.  The value can be
933 a scalar, hash ref or array ref.  Returns true on success, false on failure.
934
935     $db->put("foo", "bar"); # for hashes
936     $db->put(1, "bar"); # for arrays
937
938 =item * get() / fetch()
939
940 Fetches the value of a hash key or array element.  Takes one argument: the hash
941 key or array index.  Returns a scalar, hash ref or array ref, depending on the
942 data type stored.
943
944     my $value = $db->get("foo"); # for hashes
945     my $value = $db->get(1); # for arrays
946
947 =item * exists()
948
949 Checks if a hash key or array index exists.  Takes one argument: the hash key
950 or array index.  Returns true if it exists, false if not.
951
952     if ($db->exists("foo")) { print "yay!\n"; } # for hashes
953     if ($db->exists(1)) { print "yay!\n"; } # for arrays
954
955 =item * delete()
956
957 Deletes one hash key/value pair or array element.  Takes one argument: the hash
958 key or array index.  Returns true on success, false if not found.  For arrays,
959 the remaining elements located after the deleted element are NOT moved over.
960 The deleted element is essentially just undefined, which is exactly how Perl's
961 internal arrays work.  Please note that the space occupied by the deleted
962 key/value or element is B<not> reused again -- see L<UNUSED SPACE RECOVERY>
963 below for details and workarounds.
964
965     $db->delete("foo"); # for hashes
966     $db->delete(1); # for arrays
967
968 =item * clear()
969
970 Deletes B<all> hash keys or array elements.  Takes no arguments.  No return
971 value.  Please note that the space occupied by the deleted keys/values or
972 elements is B<not> reused again -- see L<UNUSED SPACE RECOVERY> below for
973 details and workarounds.
974
975     $db->clear(); # hashes or arrays
976
977 =item * lock() / unlock()
978
979 q.v. Locking.
980
981 =item * optimize()
982
983 Recover lost disk space.
984
985 =item * import() / export()
986
987 Data going in and out.
988
989 =item * set_digest() / set_pack() / set_filter()
990
991 q.v. adjusting the interal parameters.
992
993 =back
994
995 =head2 HASHES
996
997 For hashes, DBM::Deep supports all the common methods described above, and the
998 following additional methods: C<first_key()> and C<next_key()>.
999
1000 =over
1001
1002 =item * first_key()
1003
1004 Returns the "first" key in the hash.  As with built-in Perl hashes, keys are
1005 fetched in an undefined order (which appears random).  Takes no arguments,
1006 returns the key as a scalar value.
1007
1008     my $key = $db->first_key();
1009
1010 =item * next_key()
1011
1012 Returns the "next" key in the hash, given the previous one as the sole argument.
1013 Returns undef if there are no more keys to be fetched.
1014
1015     $key = $db->next_key($key);
1016
1017 =back
1018
1019 Here are some examples of using hashes:
1020
1021     my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
1022
1023     $db->put("foo", "bar");
1024     print "foo: " . $db->get("foo") . "\n";
1025
1026     $db->put("baz", {}); # new child hash ref
1027     $db->get("baz")->put("buz", "biz");
1028     print "buz: " . $db->get("baz")->get("buz") . "\n";
1029
1030     my $key = $db->first_key();
1031     while ($key) {
1032         print "$key: " . $db->get($key) . "\n";
1033         $key = $db->next_key($key);
1034     }
1035
1036     if ($db->exists("foo")) { $db->delete("foo"); }
1037
1038 =head2 ARRAYS
1039
1040 For arrays, DBM::Deep supports all the common methods described above, and the
1041 following additional methods: C<length()>, C<push()>, C<pop()>, C<shift()>,
1042 C<unshift()> and C<splice()>.
1043
1044 =over
1045
1046 =item * length()
1047
1048 Returns the number of elements in the array.  Takes no arguments.
1049
1050     my $len = $db->length();
1051
1052 =item * push()
1053
1054 Adds one or more elements onto the end of the array.  Accepts scalars, hash
1055 refs or array refs.  No return value.
1056
1057     $db->push("foo", "bar", {});
1058
1059 =item * pop()
1060
1061 Fetches the last element in the array, and deletes it.  Takes no arguments.
1062 Returns undef if array is empty.  Returns the element value.
1063
1064     my $elem = $db->pop();
1065
1066 =item * shift()
1067
1068 Fetches the first element in the array, deletes it, then shifts all the
1069 remaining elements over to take up the space.  Returns the element value.  This
1070 method is not recommended with large arrays -- see L<LARGE ARRAYS> below for
1071 details.
1072
1073     my $elem = $db->shift();
1074
1075 =item * unshift()
1076
1077 Inserts one or more elements onto the beginning of the array, shifting all
1078 existing elements over to make room.  Accepts scalars, hash refs or array refs.
1079 No return value.  This method is not recommended with large arrays -- see
1080 <LARGE ARRAYS> below for details.
1081
1082     $db->unshift("foo", "bar", {});
1083
1084 =item * splice()
1085
1086 Performs exactly like Perl's built-in function of the same name.  See L<perldoc
1087 -f splice> for usage -- it is too complicated to document here.  This method is
1088 not recommended with large arrays -- see L<LARGE ARRAYS> below for details.
1089
1090 =back
1091
1092 Here are some examples of using arrays:
1093
1094     my $db = DBM::Deep->new(
1095         file => "foo.db",
1096         type => DBM::Deep->TYPE_ARRAY
1097     );
1098
1099     $db->push("bar", "baz");
1100     $db->unshift("foo");
1101     $db->put(3, "buz");
1102
1103     my $len = $db->length();
1104     print "length: $len\n"; # 4
1105
1106     for (my $k=0; $k<$len; $k++) {
1107         print "$k: " . $db->get($k) . "\n";
1108     }
1109
1110     $db->splice(1, 2, "biz", "baf");
1111
1112     while (my $elem = shift @$db) {
1113         print "shifted: $elem\n";
1114     }
1115
1116 =head1 LOCKING
1117
1118 Enable automatic file locking by passing a true value to the C<locking>
1119 parameter when constructing your DBM::Deep object (see L<SETUP> above).
1120
1121     my $db = DBM::Deep->new(
1122         file => "foo.db",
1123         locking => 1
1124     );
1125
1126 This causes DBM::Deep to C<flock()> the underlying filehandle with exclusive
1127 mode for writes, and shared mode for reads.  This is required if you have
1128 multiple processes accessing the same database file, to avoid file corruption.
1129 Please note that C<flock()> does NOT work for files over NFS.  See L<DB OVER
1130 NFS> below for more.
1131
1132 =head2 EXPLICIT LOCKING
1133
1134 You can explicitly lock a database, so it remains locked for multiple
1135 transactions.  This is done by calling the C<lock()> method, and passing an
1136 optional lock mode argument (defaults to exclusive mode).  This is particularly
1137 useful for things like counters, where the current value needs to be fetched,
1138 then incremented, then stored again.
1139
1140     $db->lock();
1141     my $counter = $db->get("counter");
1142     $counter++;
1143     $db->put("counter", $counter);
1144     $db->unlock();
1145
1146     # or...
1147
1148     $db->lock();
1149     $db->{counter}++;
1150     $db->unlock();
1151
1152 You can pass C<lock()> an optional argument, which specifies which mode to use
1153 (exclusive or shared).  Use one of these two constants: C<DBM::Deep-E<gt>LOCK_EX>
1154 or C<DBM::Deep-E<gt>LOCK_SH>.  These are passed directly to C<flock()>, and are the
1155 same as the constants defined in Perl's C<Fcntl> module.
1156
1157     $db->lock( DBM::Deep->LOCK_SH );
1158     # something here
1159     $db->unlock();
1160
1161 =head1 IMPORTING/EXPORTING
1162
1163 You can import existing complex structures by calling the C<import()> method,
1164 and export an entire database into an in-memory structure using the C<export()>
1165 method.  Both are examined here.
1166
1167 =head2 IMPORTING
1168
1169 Say you have an existing hash with nested hashes/arrays inside it.  Instead of
1170 walking the structure and adding keys/elements to the database as you go,
1171 simply pass a reference to the C<import()> method.  This recursively adds
1172 everything to an existing DBM::Deep object for you.  Here is an example:
1173
1174     my $struct = {
1175         key1 => "value1",
1176         key2 => "value2",
1177         array1 => [ "elem0", "elem1", "elem2" ],
1178         hash1 => {
1179             subkey1 => "subvalue1",
1180             subkey2 => "subvalue2"
1181         }
1182     };
1183
1184     my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
1185     $db->import( $struct );
1186
1187     print $db->{key1} . "\n"; # prints "value1"
1188
1189 This recursively imports the entire C<$struct> object into C<$db>, including
1190 all nested hashes and arrays.  If the DBM::Deep object contains exsiting data,
1191 keys are merged with the existing ones, replacing if they already exist.
1192 The C<import()> method can be called on any database level (not just the base
1193 level), and works with both hash and array DB types.
1194
1195 B<Note:> Make sure your existing structure has no circular references in it.
1196 These will cause an infinite loop when importing.
1197
1198 =head2 EXPORTING
1199
1200 Calling the C<export()> method on an existing DBM::Deep object will return
1201 a reference to a new in-memory copy of the database.  The export is done
1202 recursively, so all nested hashes/arrays are all exported to standard Perl
1203 objects.  Here is an example:
1204
1205     my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
1206
1207     $db->{key1} = "value1";
1208     $db->{key2} = "value2";
1209     $db->{hash1} = {};
1210     $db->{hash1}->{subkey1} = "subvalue1";
1211     $db->{hash1}->{subkey2} = "subvalue2";
1212
1213     my $struct = $db->export();
1214
1215     print $struct->{key1} . "\n"; # prints "value1"
1216
1217 This makes a complete copy of the database in memory, and returns a reference
1218 to it.  The C<export()> method can be called on any database level (not just
1219 the base level), and works with both hash and array DB types.  Be careful of
1220 large databases -- you can store a lot more data in a DBM::Deep object than an
1221 in-memory Perl structure.
1222
1223 B<Note:> Make sure your database has no circular references in it.
1224 These will cause an infinite loop when exporting.
1225
1226 =head1 FILTERS
1227
1228 DBM::Deep has a number of hooks where you can specify your own Perl function
1229 to perform filtering on incoming or outgoing data.  This is a perfect
1230 way to extend the engine, and implement things like real-time compression or
1231 encryption.  Filtering applies to the base DB level, and all child hashes /
1232 arrays.  Filter hooks can be specified when your DBM::Deep object is first
1233 constructed, or by calling the C<set_filter()> method at any time.  There are
1234 four available filter hooks, described below:
1235
1236 =over
1237
1238 =item * filter_store_key
1239
1240 This filter is called whenever a hash key is stored.  It
1241 is passed the incoming key, and expected to return a transformed key.
1242
1243 =item * filter_store_value
1244
1245 This filter is called whenever a hash key or array element is stored.  It
1246 is passed the incoming value, and expected to return a transformed value.
1247
1248 =item * filter_fetch_key
1249
1250 This filter is called whenever a hash key is fetched (i.e. via
1251 C<first_key()> or C<next_key()>).  It is passed the transformed key,
1252 and expected to return the plain key.
1253
1254 =item * filter_fetch_value
1255
1256 This filter is called whenever a hash key or array element is fetched.
1257 It is passed the transformed value, and expected to return the plain value.
1258
1259 =back
1260
1261 Here are the two ways to setup a filter hook:
1262
1263     my $db = DBM::Deep->new(
1264         file => "foo.db",
1265         filter_store_value => \&my_filter_store,
1266         filter_fetch_value => \&my_filter_fetch
1267     );
1268
1269     # or...
1270
1271     $db->set_filter( "filter_store_value", \&my_filter_store );
1272     $db->set_filter( "filter_fetch_value", \&my_filter_fetch );
1273
1274 Your filter function will be called only when dealing with SCALAR keys or
1275 values.  When nested hashes and arrays are being stored/fetched, filtering
1276 is bypassed.  Filters are called as static functions, passed a single SCALAR
1277 argument, and expected to return a single SCALAR value.  If you want to
1278 remove a filter, set the function reference to C<undef>:
1279
1280     $db->set_filter( "filter_store_value", undef );
1281
1282 =head2 REAL-TIME ENCRYPTION EXAMPLE
1283
1284 Here is a working example that uses the I<Crypt::Blowfish> module to
1285 do real-time encryption / decryption of keys & values with DBM::Deep Filters.
1286 Please visit L<http://search.cpan.org/search?module=Crypt::Blowfish> for more
1287 on I<Crypt::Blowfish>.  You'll also need the I<Crypt::CBC> module.
1288
1289     use DBM::Deep;
1290     use Crypt::Blowfish;
1291     use Crypt::CBC;
1292
1293     my $cipher = Crypt::CBC->new({
1294         'key'             => 'my secret key',
1295         'cipher'          => 'Blowfish',
1296         'iv'              => '$KJh#(}q',
1297         'regenerate_key'  => 0,
1298         'padding'         => 'space',
1299         'prepend_iv'      => 0
1300     });
1301
1302     my $db = DBM::Deep->new(
1303         file => "foo-encrypt.db",
1304         filter_store_key => \&my_encrypt,
1305         filter_store_value => \&my_encrypt,
1306         filter_fetch_key => \&my_decrypt,
1307         filter_fetch_value => \&my_decrypt,
1308     );
1309
1310     $db->{key1} = "value1";
1311     $db->{key2} = "value2";
1312     print "key1: " . $db->{key1} . "\n";
1313     print "key2: " . $db->{key2} . "\n";
1314
1315     undef $db;
1316     exit;
1317
1318     sub my_encrypt {
1319         return $cipher->encrypt( $_[0] );
1320     }
1321     sub my_decrypt {
1322         return $cipher->decrypt( $_[0] );
1323     }
1324
1325 =head2 REAL-TIME COMPRESSION EXAMPLE
1326
1327 Here is a working example that uses the I<Compress::Zlib> module to do real-time
1328 compression / decompression of keys & values with DBM::Deep Filters.
1329 Please visit L<http://search.cpan.org/search?module=Compress::Zlib> for
1330 more on I<Compress::Zlib>.
1331
1332     use DBM::Deep;
1333     use Compress::Zlib;
1334
1335     my $db = DBM::Deep->new(
1336         file => "foo-compress.db",
1337         filter_store_key => \&my_compress,
1338         filter_store_value => \&my_compress,
1339         filter_fetch_key => \&my_decompress,
1340         filter_fetch_value => \&my_decompress,
1341     );
1342
1343     $db->{key1} = "value1";
1344     $db->{key2} = "value2";
1345     print "key1: " . $db->{key1} . "\n";
1346     print "key2: " . $db->{key2} . "\n";
1347
1348     undef $db;
1349     exit;
1350
1351     sub my_compress {
1352         return Compress::Zlib::memGzip( $_[0] ) ;
1353     }
1354     sub my_decompress {
1355         return Compress::Zlib::memGunzip( $_[0] ) ;
1356     }
1357
1358 B<Note:> Filtering of keys only applies to hashes.  Array "keys" are
1359 actually numerical index numbers, and are not filtered.
1360
1361 =head1 ERROR HANDLING
1362
1363 Most DBM::Deep methods return a true value for success, and call die() on
1364 failure.  You can wrap calls in an eval block to catch the die.
1365
1366     my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" ); # create hash
1367     eval { $db->push("foo"); }; # ILLEGAL -- push is array-only call
1368
1369     print $@;           # prints error message
1370
1371 =head1 LARGEFILE SUPPORT
1372
1373 If you have a 64-bit system, and your Perl is compiled with both LARGEFILE
1374 and 64-bit support, you I<may> be able to create databases larger than 2 GB.
1375 DBM::Deep by default uses 32-bit file offset tags, but these can be changed
1376 by calling the static C<set_pack()> method before you do anything else.
1377
1378     DBM::Deep::set_pack(8, 'Q');
1379
1380 This tells DBM::Deep to pack all file offsets with 8-byte (64-bit) quad words
1381 instead of 32-bit longs.  After setting these values your DB files have a
1382 theoretical maximum size of 16 XB (exabytes).
1383
1384 B<Note:> Changing these values will B<NOT> work for existing database files.
1385 Only change this for new files, and make sure it stays set consistently
1386 throughout the file's life.  If you do set these values, you can no longer
1387 access 32-bit DB files.  You can, however, call C<set_pack(4, 'N')> to change
1388 back to 32-bit mode.
1389
1390 B<Note:> I have not personally tested files > 2 GB -- all my systems have
1391 only a 32-bit Perl.  However, I have received user reports that this does
1392 indeed work!
1393
1394 =head1 LOW-LEVEL ACCESS
1395
1396 If you require low-level access to the underlying filehandle that DBM::Deep uses,
1397 you can call the C<_fh()> method, which returns the handle:
1398
1399     my $fh = $db->_fh();
1400
1401 This method can be called on the root level of the datbase, or any child
1402 hashes or arrays.  All levels share a I<root> structure, which contains things
1403 like the filehandle, a reference counter, and all the options specified
1404 when you created the object.  You can get access to this root structure by
1405 calling the C<root()> method.
1406
1407     my $root = $db->_root();
1408
1409 This is useful for changing options after the object has already been created,
1410 such as enabling/disabling locking.  You can also store your own temporary user
1411 data in this structure (be wary of name collision), which is then accessible from
1412 any child hash or array.
1413
1414 =head1 CUSTOM DIGEST ALGORITHM
1415
1416 DBM::Deep by default uses the I<Message Digest 5> (MD5) algorithm for hashing
1417 keys.  However you can override this, and use another algorithm (such as SHA-256)
1418 or even write your own.  But please note that DBM::Deep currently expects zero
1419 collisions, so your algorithm has to be I<perfect>, so to speak.
1420 Collision detection may be introduced in a later version.
1421
1422
1423
1424 You can specify a custom digest algorithm by calling the static C<set_digest()>
1425 function, passing a reference to a subroutine, and the length of the algorithm's
1426 hashes (in bytes).  This is a global static function, which affects ALL DBM::Deep
1427 objects.  Here is a working example that uses a 256-bit hash from the
1428 I<Digest::SHA256> module.  Please see
1429 L<http://search.cpan.org/search?module=Digest::SHA256> for more.
1430
1431     use DBM::Deep;
1432     use Digest::SHA256;
1433
1434     my $context = Digest::SHA256::new(256);
1435
1436     DBM::Deep::set_digest( \&my_digest, 32 );
1437
1438     my $db = DBM::Deep->new( "foo-sha.db" );
1439
1440     $db->{key1} = "value1";
1441     $db->{key2} = "value2";
1442     print "key1: " . $db->{key1} . "\n";
1443     print "key2: " . $db->{key2} . "\n";
1444
1445     undef $db;
1446     exit;
1447
1448     sub my_digest {
1449         return substr( $context->hash($_[0]), 0, 32 );
1450     }
1451
1452 B<Note:> Your returned digest strings must be B<EXACTLY> the number
1453 of bytes you specify in the C<set_digest()> function (in this case 32).
1454
1455 =head1 CIRCULAR REFERENCES
1456
1457 DBM::Deep has B<experimental> support for circular references.  Meaning you
1458 can have a nested hash key or array element that points to a parent object.
1459 This relationship is stored in the DB file, and is preserved between sessions.
1460 Here is an example:
1461
1462     my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
1463
1464     $db->{foo} = "bar";
1465     $db->{circle} = $db; # ref to self
1466
1467     print $db->{foo} . "\n"; # prints "bar"
1468     print $db->{circle}->{foo} . "\n"; # prints "bar" again
1469
1470 B<Note>: Passing the object to a function that recursively walks the
1471 object tree (such as I<Data::Dumper> or even the built-in C<optimize()> or
1472 C<export()> methods) will result in an infinite loop. This will be fixed in
1473 a future release.
1474
1475 =head1 CAVEATS / ISSUES / BUGS
1476
1477 This section describes all the known issues with DBM::Deep.  It you have found
1478 something that is not listed here, please send e-mail to L<jhuckaby@cpan.org>.
1479
1480 =head2 UNUSED SPACE RECOVERY
1481
1482 One major caveat with DBM::Deep is that space occupied by existing keys and
1483 values is not recovered when they are deleted.  Meaning if you keep deleting
1484 and adding new keys, your file will continuously grow.  I am working on this,
1485 but in the meantime you can call the built-in C<optimize()> method from time to
1486 time (perhaps in a crontab or something) to recover all your unused space.
1487
1488     $db->optimize(); # returns true on success
1489
1490 This rebuilds the ENTIRE database into a new file, then moves it on top of
1491 the original.  The new file will have no unused space, thus it will take up as
1492 little disk space as possible.  Please note that this operation can take
1493 a long time for large files, and you need enough disk space to temporarily hold
1494 2 copies of your DB file.  The temporary file is created in the same directory
1495 as the original, named with a ".tmp" extension, and is deleted when the
1496 operation completes.  Oh, and if locking is enabled, the DB is automatically
1497 locked for the entire duration of the copy.
1498
1499 B<WARNING:> Only call optimize() on the top-level node of the database, and
1500 make sure there are no child references lying around.  DBM::Deep keeps a reference
1501 counter, and if it is greater than 1, optimize() will abort and return undef.
1502
1503 =head2 AUTOVIVIFICATION
1504
1505 Unfortunately, autovivification doesn't work with tied hashes.  This appears to
1506 be a bug in Perl's tie() system, as I<Jakob Schmidt> encountered the very same
1507 issue with his I<DWH_FIle> module (see L<http://search.cpan.org/search?module=DWH_File>),
1508 and it is also mentioned in the BUGS section for the I<MLDBM> module <see
1509 L<http://search.cpan.org/search?module=MLDBM>).  Basically, on a new db file,
1510 this does not work:
1511
1512     $db->{foo}->{bar} = "hello";
1513
1514 Since "foo" doesn't exist, you cannot add "bar" to it.  You end up with "foo"
1515 being an empty hash.  Try this instead, which works fine:
1516
1517     $db->{foo} = { bar => "hello" };
1518
1519 As of Perl 5.8.7, this bug still exists.  I have walked very carefully through
1520 the execution path, and Perl indeed passes an empty hash to the STORE() method.
1521 Probably a bug in Perl.
1522
1523 =head2 REFERENCES
1524
1525 (The reasons given assume a high level of Perl understanding, specifically of
1526 references. You can safely skip this section.)
1527
1528 Currently, the only references supported are HASH and ARRAY. The other reference
1529 types (SCALAR, CODE, GLOB, and REF) cannot be supported for various reasons.
1530
1531 =over 4
1532
1533 =item * GLOB
1534
1535 These are things like filehandles and other sockets. They can't be supported
1536 because it's completely unclear how DBM::Deep should serialize them.
1537
1538 =item * SCALAR / REF
1539
1540 The discussion here refers to the following type of example:
1541
1542   my $x = 25;
1543   $db->{key1} = \$x;
1544
1545   $x = 50;
1546
1547   # In some other process ...
1548
1549   my $val = ${ $db->{key1} };
1550
1551   is( $val, 50, "What actually gets stored in the DB file?" );
1552
1553 The problem is one of synchronization. When the variable being referred to
1554 changes value, the reference isn't notified. This means that the new value won't
1555 be stored in the datafile for other processes to read. There is no TIEREF.
1556
1557 It is theoretically possible to store references to values already within a
1558 DBM::Deep object because everything already is synchronized, but the change to
1559 the internals would be quite large. Specifically, DBM::Deep would have to tie
1560 every single value that is stored. This would bloat the RAM footprint of
1561 DBM::Deep at least twofold (if not more) and be a significant performance drain,
1562 all to support a feature that has never been requested.
1563
1564 =item * CODE
1565
1566 L<http://search.cpan.org/search?module=Data::Dump::Streamer> provides a
1567 mechanism for serializing coderefs, including saving off all closure state.
1568 However, just as for SCALAR and REF, that closure state may change without
1569 notifying the DBM::Deep object storing the reference.
1570
1571 =back
1572
1573 =head2 FILE CORRUPTION
1574
1575 The current level of error handling in DBM::Deep is minimal.  Files I<are> checked
1576 for a 32-bit signature when opened, but other corruption in files can cause
1577 segmentation faults.  DBM::Deep may try to seek() past the end of a file, or get
1578 stuck in an infinite loop depending on the level of corruption.  File write
1579 operations are not checked for failure (for speed), so if you happen to run
1580 out of disk space, DBM::Deep will probably fail in a bad way.  These things will
1581 be addressed in a later version of DBM::Deep.
1582
1583 =head2 DB OVER NFS
1584
1585 Beware of using DB files over NFS.  DBM::Deep uses flock(), which works well on local
1586 filesystems, but will NOT protect you from file corruption over NFS.  I've heard
1587 about setting up your NFS server with a locking daemon, then using lockf() to
1588 lock your files, but your mileage may vary there as well.  From what I
1589 understand, there is no real way to do it.  However, if you need access to the
1590 underlying filehandle in DBM::Deep for using some other kind of locking scheme like
1591 lockf(), see the L<LOW-LEVEL ACCESS> section above.
1592
1593 =head2 COPYING OBJECTS
1594
1595 Beware of copying tied objects in Perl.  Very strange things can happen.
1596 Instead, use DBM::Deep's C<clone()> method which safely copies the object and
1597 returns a new, blessed, tied hash or array to the same level in the DB.
1598
1599     my $copy = $db->clone();
1600
1601 B<Note>: Since clone() here is cloning the object, not the database location, any
1602 modifications to either $db or $copy will be visible in both.
1603
1604 =head2 LARGE ARRAYS
1605
1606 Beware of using C<shift()>, C<unshift()> or C<splice()> with large arrays.
1607 These functions cause every element in the array to move, which can be murder
1608 on DBM::Deep, as every element has to be fetched from disk, then stored again in
1609 a different location.  This will be addressed in the forthcoming version 1.00.
1610
1611 =head2 WRITEONLY FILES
1612
1613 If you pass in a filehandle to new(), you may have opened it in either a readonly or
1614 writeonly mode. STORE will verify that the filehandle is writable. However, there
1615 doesn't seem to be a good way to determine if a filehandle is readable. And, if the
1616 filehandle isn't readable, it's not clear what will happen. So, don't do that.
1617
1618 =head1 PERFORMANCE
1619
1620 This section discusses DBM::Deep's speed and memory usage.
1621
1622 =head2 SPEED
1623
1624 Obviously, DBM::Deep isn't going to be as fast as some C-based DBMs, such as
1625 the almighty I<BerkeleyDB>.  But it makes up for it in features like true
1626 multi-level hash/array support, and cross-platform FTPable files.  Even so,
1627 DBM::Deep is still pretty fast, and the speed stays fairly consistent, even
1628 with huge databases.  Here is some test data:
1629
1630     Adding 1,000,000 keys to new DB file...
1631
1632     At 100 keys, avg. speed is 2,703 keys/sec
1633     At 200 keys, avg. speed is 2,642 keys/sec
1634     At 300 keys, avg. speed is 2,598 keys/sec
1635     At 400 keys, avg. speed is 2,578 keys/sec
1636     At 500 keys, avg. speed is 2,722 keys/sec
1637     At 600 keys, avg. speed is 2,628 keys/sec
1638     At 700 keys, avg. speed is 2,700 keys/sec
1639     At 800 keys, avg. speed is 2,607 keys/sec
1640     At 900 keys, avg. speed is 2,190 keys/sec
1641     At 1,000 keys, avg. speed is 2,570 keys/sec
1642     At 2,000 keys, avg. speed is 2,417 keys/sec
1643     At 3,000 keys, avg. speed is 1,982 keys/sec
1644     At 4,000 keys, avg. speed is 1,568 keys/sec
1645     At 5,000 keys, avg. speed is 1,533 keys/sec
1646     At 6,000 keys, avg. speed is 1,787 keys/sec
1647     At 7,000 keys, avg. speed is 1,977 keys/sec
1648     At 8,000 keys, avg. speed is 2,028 keys/sec
1649     At 9,000 keys, avg. speed is 2,077 keys/sec
1650     At 10,000 keys, avg. speed is 2,031 keys/sec
1651     At 20,000 keys, avg. speed is 1,970 keys/sec
1652     At 30,000 keys, avg. speed is 2,050 keys/sec
1653     At 40,000 keys, avg. speed is 2,073 keys/sec
1654     At 50,000 keys, avg. speed is 1,973 keys/sec
1655     At 60,000 keys, avg. speed is 1,914 keys/sec
1656     At 70,000 keys, avg. speed is 2,091 keys/sec
1657     At 80,000 keys, avg. speed is 2,103 keys/sec
1658     At 90,000 keys, avg. speed is 1,886 keys/sec
1659     At 100,000 keys, avg. speed is 1,970 keys/sec
1660     At 200,000 keys, avg. speed is 2,053 keys/sec
1661     At 300,000 keys, avg. speed is 1,697 keys/sec
1662     At 400,000 keys, avg. speed is 1,838 keys/sec
1663     At 500,000 keys, avg. speed is 1,941 keys/sec
1664     At 600,000 keys, avg. speed is 1,930 keys/sec
1665     At 700,000 keys, avg. speed is 1,735 keys/sec
1666     At 800,000 keys, avg. speed is 1,795 keys/sec
1667     At 900,000 keys, avg. speed is 1,221 keys/sec
1668     At 1,000,000 keys, avg. speed is 1,077 keys/sec
1669
1670 This test was performed on a PowerMac G4 1gHz running Mac OS X 10.3.2 & Perl
1671 5.8.1, with an 80GB Ultra ATA/100 HD spinning at 7200RPM.  The hash keys and
1672 values were between 6 - 12 chars in length.  The DB file ended up at 210MB.
1673 Run time was 12 min 3 sec.
1674
1675 =head2 MEMORY USAGE
1676
1677 One of the great things about DBM::Deep is that it uses very little memory.
1678 Even with huge databases (1,000,000+ keys) you will not see much increased
1679 memory on your process.  DBM::Deep relies solely on the filesystem for storing
1680 and fetching data.  Here is output from I</usr/bin/top> before even opening a
1681 database handle:
1682
1683       PID USER     PRI  NI  SIZE  RSS SHARE STAT %CPU %MEM   TIME COMMAND
1684     22831 root      11   0  2716 2716  1296 R     0.0  0.2   0:07 perl
1685
1686 Basically the process is taking 2,716K of memory.  And here is the same
1687 process after storing and fetching 1,000,000 keys:
1688
1689       PID USER     PRI  NI  SIZE  RSS SHARE STAT %CPU %MEM   TIME COMMAND
1690     22831 root      14   0  2772 2772  1328 R     0.0  0.2  13:32 perl
1691
1692 Notice the memory usage increased by only 56K.  Test was performed on a 700mHz
1693 x86 box running Linux RedHat 7.2 & Perl 5.6.1.
1694
1695 =head1 DB FILE FORMAT
1696
1697 In case you were interested in the underlying DB file format, it is documented
1698 here in this section.  You don't need to know this to use the module, it's just
1699 included for reference.
1700
1701 =head2 SIGNATURE
1702
1703 DBM::Deep files always start with a 32-bit signature to identify the file type.
1704 This is at offset 0.  The signature is "DPDB" in network byte order.  This is
1705 checked for when the file is opened and an error will be thrown if it's not found.
1706
1707 =head2 TAG
1708
1709 The DBM::Deep file is in a I<tagged format>, meaning each section of the file
1710 has a standard header containing the type of data, the length of data, and then
1711 the data itself.  The type is a single character (1 byte), the length is a
1712 32-bit unsigned long in network byte order, and the data is, well, the data.
1713 Here is how it unfolds:
1714
1715 =head2 MASTER INDEX
1716
1717 Immediately after the 32-bit file signature is the I<Master Index> record.
1718 This is a standard tag header followed by 1024 bytes (in 32-bit mode) or 2048
1719 bytes (in 64-bit mode) of data.  The type is I<H> for hash or I<A> for array,
1720 depending on how the DBM::Deep object was constructed.
1721
1722 The index works by looking at a I<MD5 Hash> of the hash key (or array index
1723 number).  The first 8-bit char of the MD5 signature is the offset into the
1724 index, multipled by 4 in 32-bit mode, or 8 in 64-bit mode.  The value of the
1725 index element is a file offset of the next tag for the key/element in question,
1726 which is usually a I<Bucket List> tag (see below).
1727
1728 The next tag I<could> be another index, depending on how many keys/elements
1729 exist.  See L<RE-INDEXING> below for details.
1730
1731 =head2 BUCKET LIST
1732
1733 A I<Bucket List> is a collection of 16 MD5 hashes for keys/elements, plus
1734 file offsets to where the actual data is stored.  It starts with a standard
1735 tag header, with type I<B>, and a data size of 320 bytes in 32-bit mode, or
1736 384 bytes in 64-bit mode.  Each MD5 hash is stored in full (16 bytes), plus
1737 the 32-bit or 64-bit file offset for the I<Bucket> containing the actual data.
1738 When the list fills up, a I<Re-Index> operation is performed (See
1739 L<RE-INDEXING> below).
1740
1741 =head2 BUCKET
1742
1743 A I<Bucket> is a tag containing a key/value pair (in hash mode), or a
1744 index/value pair (in array mode).  It starts with a standard tag header with
1745 type I<D> for scalar data (string, binary, etc.), or it could be a nested
1746 hash (type I<H>) or array (type I<A>).  The value comes just after the tag
1747 header.  The size reported in the tag header is only for the value, but then,
1748 just after the value is another size (32-bit unsigned long) and then the plain
1749 key itself.  Since the value is likely to be fetched more often than the plain
1750 key, I figured it would be I<slightly> faster to store the value first.
1751
1752 If the type is I<H> (hash) or I<A> (array), the value is another I<Master Index>
1753 record for the nested structure, where the process begins all over again.
1754
1755 =head2 RE-INDEXING
1756
1757 After a I<Bucket List> grows to 16 records, its allocated space in the file is
1758 exhausted.  Then, when another key/element comes in, the list is converted to a
1759 new index record.  However, this index will look at the next char in the MD5
1760 hash, and arrange new Bucket List pointers accordingly.  This process is called
1761 I<Re-Indexing>.  Basically, a new index tag is created at the file EOF, and all
1762 17 (16 + new one) keys/elements are removed from the old Bucket List and
1763 inserted into the new index.  Several new Bucket Lists are created in the
1764 process, as a new MD5 char from the key is being examined (it is unlikely that
1765 the keys will all share the same next char of their MD5s).
1766
1767 Because of the way the I<MD5> algorithm works, it is impossible to tell exactly
1768 when the Bucket Lists will turn into indexes, but the first round tends to
1769 happen right around 4,000 keys.  You will see a I<slight> decrease in
1770 performance here, but it picks back up pretty quick (see L<SPEED> above).  Then
1771 it takes B<a lot> more keys to exhaust the next level of Bucket Lists.  It's
1772 right around 900,000 keys.  This process can continue nearly indefinitely --
1773 right up until the point the I<MD5> signatures start colliding with each other,
1774 and this is B<EXTREMELY> rare -- like winning the lottery 5 times in a row AND
1775 getting struck by lightning while you are walking to cash in your tickets.
1776 Theoretically, since I<MD5> hashes are 128-bit values, you I<could> have up to
1777 340,282,366,921,000,000,000,000,000,000,000,000,000 keys/elements (I believe
1778 this is 340 unodecillion, but don't quote me).
1779
1780 =head2 STORING
1781
1782 When a new key/element is stored, the key (or index number) is first run through
1783 I<Digest::MD5> to get a 128-bit signature (example, in hex:
1784 b05783b0773d894396d475ced9d2f4f6).  Then, the I<Master Index> record is checked
1785 for the first char of the signature (in this case I<b0>).  If it does not exist,
1786 a new I<Bucket List> is created for our key (and the next 15 future keys that
1787 happen to also have I<b> as their first MD5 char).  The entire MD5 is written
1788 to the I<Bucket List> along with the offset of the new I<Bucket> record (EOF at
1789 this point, unless we are replacing an existing I<Bucket>), where the actual
1790 data will be stored.
1791
1792 =head2 FETCHING
1793
1794 Fetching an existing key/element involves getting a I<Digest::MD5> of the key
1795 (or index number), then walking along the indexes.  If there are enough
1796 keys/elements in this DB level, there might be nested indexes, each linked to
1797 a particular char of the MD5.  Finally, a I<Bucket List> is pointed to, which
1798 contains up to 16 full MD5 hashes.  Each is checked for equality to the key in
1799 question.  If we found a match, the I<Bucket> tag is loaded, where the value and
1800 plain key are stored.
1801
1802 Fetching the plain key occurs when calling the I<first_key()> and I<next_key()>
1803 methods.  In this process the indexes are walked systematically, and each key
1804 fetched in increasing MD5 order (which is why it appears random).   Once the
1805 I<Bucket> is found, the value is skipped and the plain key returned instead.
1806 B<Note:> Do not count on keys being fetched as if the MD5 hashes were
1807 alphabetically sorted.  This only happens on an index-level -- as soon as the
1808 I<Bucket Lists> are hit, the keys will come out in the order they went in --
1809 so it's pretty much undefined how the keys will come out -- just like Perl's
1810 built-in hashes.
1811
1812 =head1 CODE COVERAGE
1813
1814 We use B<Devel::Cover> to test the code coverage of our tests, below is the
1815 B<Devel::Cover> report on this module's test suite.
1816
1817   ----------------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------
1818   File                                  stmt   bran   cond    sub   time  total
1819   ----------------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------
1820   blib/lib/DBM/Deep.pm                  94.9   80.6   73.0  100.0   37.9   90.4
1821   blib/lib/DBM/Deep/Array.pm           100.0   91.1  100.0  100.0   18.2   98.1
1822   blib/lib/DBM/Deep/Engine.pm           98.9   87.3   80.0  100.0   34.2   95.2
1823   blib/lib/DBM/Deep/Hash.pm            100.0   87.5  100.0  100.0    9.7   97.3
1824   Total                                 97.9   85.9   79.7  100.0  100.0   94.3
1825   ----------------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------
1826
1827 =head1 MORE INFORMATION
1828
1829 Check out the DBM::Deep Google Group at L<http://groups.google.com/group/DBM-Deep>
1830 or send email to L<DBM-Deep@googlegroups.com>.
1831
1832 =head1 AUTHORS
1833
1834 Joseph Huckaby, L<jhuckaby@cpan.org>
1835
1836 Rob Kinyon, L<rkinyon@cpan.org>
1837
1838 Special thanks to Adam Sah and Rich Gaushell!  You know why :-)
1839
1840 =head1 SEE ALSO
1841
1842 perltie(1), Tie::Hash(3), Digest::MD5(3), Fcntl(3), flock(2), lockf(3), nfs(5),
1843 Digest::SHA256(3), Crypt::Blowfish(3), Compress::Zlib(3)
1844
1845 =head1 LICENSE
1846
1847 Copyright (c) 2002-2006 Joseph Huckaby.  All Rights Reserved.
1848 This is free software, you may use it and distribute it under the
1849 same terms as Perl itself.
1850
1851 =cut