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# REQ Specification

Generated at 2026-03-09 22:49:07

## 1.0 序文 REQ014

本ドキュメントは、Python関数キャッシュおよびレート制限ライブラリ『beautyspot』の要件を定義する。

## 2.0 背景・動機 REQ015

データパイプラインや機械学習の実験、外部API呼び出し等において、同一入力での不要な再実行を防ぐことで、実行時間の短縮とリソースの節約を実現する。開発者が最小限のコード変更で強力なキャッシュ・レート制限機能を導入できることを目指す。

## 3.0 用語定義 REQ016

- Spot: 本ライブラリにおけるキャッシュ・レート制限のコアエンジンの名称。
- キャッシュヒット: 保存された結果を再利用し、元の関数を実行しないこと。
- キャッシュミス: 結果が未保存または無効のため、元の関数を実行すること。
- Thundering Herd: 複数のクライアントが同時に同じ期限切れキャッシュ（または未キャッシュの重い処理）を要求し、システムに過負荷をかける問題。

## 4.0 機能要件 REQ017

本章ではシステムが提供すべき具体的な機能要件について定義する。

4.1 関数キャッシュ REQ001
CACHE

関数の実行結果をキャッシュし、同一入力に対して再実行せずにキャッシュから結果を返せること。同期関数・非同期関数の両方をサポートすること。

4.2 キャッシュキー生成 REQ002
KEY

関数の引数から安定かつ一意なキャッシュキーを生成できること。引数の型・構造に応じた正規化を行い、辞書のキー順序やコレクション型の違いを正しく区別できること。

4.3 メタデータDB REQ003
DB

キャッシュのメタデータ（関数名、入力ID、バージョン、有効期限等）をデータベースに永続化できること。

抽象インターフェースにより、DBやストレージなどのバックエンド実装を差し替え可能であること。

4.4 Blobストレージ REQ004
STORE

大きなキャッシュデータを外部ストレージ（ローカルファイルシステムやS3等）に保存できること。

DB直接保存とBlob保存を自動判定できること。

4.5 シリアライゼーション REQ005
SERIAL

関数の戻り値を安全にシリアライズ・デシリアライズできること。ユーザー定義型のカスタムエンコーダ・デコーダを登録可能であること。

4.6 バックグラウンドIO REQ006
BGIO

キャッシュの保存処理をバックグラウンドで非同期に実行し、関数の応答レイテンシに影響を与えないモードを提供すること。

4.7 ライフサイクル管理 REQ007
LIFE

キャッシュの有効期限を関数名パターンに基づくルールで設定できること。個別の関数に対して保持期間を指定でき、期限切れのキャッシュを自動的に無効化できること。

4.8 レート制限 REQ008
LIMIT

関数の実行頻度をトークンバケット方式で制限し、外部APIの呼び出しレートを制御できること。同期・非同期の両方に対応すること。

4.9 フック機能 REQ009
HOOK

関数の実行前、キャッシュヒット時、キャッシュミス時にカスタムコールバック（フック）を実行できること。スレッドセーフなフック実装を提供すること。

4.10 メンテナンス REQ010
MAINT

期限切れキャッシュの削除、孤立Blobファイルのガベージコレクション、時間ベースの一括削除（prune）等のメンテナンス操作ができること。

4.11 CLI REQ011
CLI

コマンドラインインターフェースからキャッシュの一覧表示、詳細確認、統計表示、削除、GC等の管理操作ができること。

4.12 依存注入設計 REQ012
DI

全コンポーネント（DB、ストレージ、シリアライザ、リミッター等）が `Protocol/ABC` に基づく依存注入により差し替え可能であること。ファクトリ関数がデフォルトの組み立てを提供すること。

4.13 Thundering Herd対策 REQ013
HERD

同一キャッシュキーに対する並行リクエストを直列化し、1つのリクエストのみが関数を実行し、他のリクエストはその結果を共有することで重複実行を防止できること。