folly/futures/Future.h

   1 /*
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  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
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  15  */
  16
  17 #pragma once
  18
  19 #include <algorithm>
  20 #include <exception>
  21 #include <functional>
  22 #include <memory>
  23 #include <type_traits>
  24 #include <vector>
  25
  26 #include <folly/Optional.h>
  27 #include <folly/Portability.h>
  28 #include <folly/MoveWrapper.h>
  29 #include <folly/futures/DrivableExecutor.h>
  30 #include <folly/futures/Promise.h>
  31 #include <folly/futures/Try.h>
  32 #include <folly/futures/FutureException.h>
  33 #include <folly/futures/detail/Types.h>
  34
  35 // boring predeclarations and details
  36 #include <folly/futures/Future-pre.h>
  37
  38 // not-boring helpers, e.g. all in folly::futures, makeFuture variants, etc.
  39 // Needs to be included after Future-pre.h and before Future-inl.h
  40 #include <folly/futures/helpers.h>
  41
  42 namespace folly {
  43
  44 template <class T>
  45 class Future {
  46  public:
  47   typedef T value_type;
  48
  49   // not copyable
  50   Future(Future const&) = delete;
  51   Future& operator=(Future const&) = delete;
  52
  53   // movable
  54   Future(Future&&) noexcept;
  55   Future& operator=(Future&&) noexcept;
  56
  57   // conversion constructors
  58   template <
  59       class U,
  60       typename = typename std::enable_if<std::is_convertible<U, T>::value &&
  61                                          sizeof(U) == sizeof(T)>::type>
  62   /* implicit */ Future(Future<U>&&) noexcept;
  63   template <
  64       class U,
  65       typename = typename std::enable_if<std::is_convertible<U, T>::value &&
  66                                          sizeof(U) == sizeof(T)>::type>
  67   /* implicit */ Future& operator=(Future<U>&&) noexcept;
  68
  69   /// Construct a Future from a value (perfect forwarding)
  70   template <class T2 = T, typename =
  71             typename std::enable_if<
  72               !isFuture<typename std::decay<T2>::type>::value>::type>
  73   /* implicit */ Future(T2&& val);
  74
  75   template <class T2 = T, typename =
  76             typename std::enable_if<
  77               std::is_same<Unit, T2>::value>::type>
  78   Future();
  79
  80   ~Future();
  81
  82   /** Return the reference to result. Should not be called if !isReady().
  83     Will rethrow the exception if an exception has been
  84     captured.
  85     */
  86   typename std::add_lvalue_reference<T>::type
  87   value();
  88   typename std::add_lvalue_reference<const T>::type
  89   value() const;
  90
  91   /// Returns an inactive Future which will call back on the other side of
  92   /// executor (when it is activated).
  93   ///
  94   /// NB remember that Futures activate when they destruct. This is good,
  95   /// it means that this will work:
  96   ///
  97   ///   f.via(e).then(a).then(b);
  98   ///
  99   /// a and b will execute in the same context (the far side of e), because
 100   /// the Future (temporary variable) created by via(e) does not call back
 101   /// until it destructs, which is after then(a) and then(b) have been wired
 102   /// up.
 103   ///
 104   /// But this is still racy:
 105   ///
 106   ///   f = f.via(e).then(a);
 107   ///   f.then(b);
 108   // The ref-qualifier allows for `this` to be moved out so we
 109   // don't get access-after-free situations in chaining.
 110   // https://akrzemi1.wordpress.com/2014/06/02/ref-qualifiers/
 111   inline Future<T> via(
 112       Executor* executor,
 113       int8_t priority = Executor::MID_PRI) &&;
 114
 115   /// This variant creates a new future, where the ref-qualifier && version
 116   /// moves `this` out. This one is less efficient but avoids confusing users
 117   /// when "return f.via(x);" fails.
 118   inline Future<T> via(
 119       Executor* executor,
 120       int8_t priority = Executor::MID_PRI) &;
 121
 122   /** True when the result (or exception) is ready. */
 123   bool isReady() const;
 124
 125   /// sugar for getTry().hasValue()
 126   bool hasValue();
 127
 128   /// sugar for getTry().hasException()
 129   bool hasException();
 130
 131   /** A reference to the Try of the value */
 132   Try<T>& getTry();
 133
 134   /// If the promise has been fulfilled, return an Optional with the Try<T>.
 135   /// Otherwise return an empty Optional.
 136   /// Note that this moves the Try<T> out.
 137   Optional<Try<T>> poll();
 138
 139   /// Block until the future is fulfilled. Returns the value (moved out), or
 140   /// throws the exception. The future must not already have a callback.
 141   T get();
 142
 143   /// Block until the future is fulfilled, or until timed out. Returns the
 144   /// value (moved out), or throws the exception (which might be a TimedOut
 145   /// exception).
 146   T get(Duration dur);
 147
 148   /// Call e->drive() repeatedly until the future is fulfilled. Examples
 149   /// of DrivableExecutor include EventBase and ManualExecutor. Returns the
 150   /// value (moved out), or throws the exception.
 151   T getVia(DrivableExecutor* e);
 152
 153   /// Unwraps the case of a Future<Future<T>> instance, and returns a simple
 154   /// Future<T> instance.
 155   template <class F = T>
 156   typename std::enable_if<isFuture<F>::value,
 157                           Future<typename isFuture<T>::Inner>>::type
 158   unwrap();
 159
 160   /** When this Future has completed, execute func which is a function that
 161     takes one of:
 162       (const) Try<T>&&
 163       (const) Try<T>&
 164       (const) Try<T>
 165       (const) T&&
 166       (const) T&
 167       (const) T
 168       (void)
 169
 170     Func shall return either another Future or a value.
 171
 172     A Future for the return type of func is returned.
 173
 174     Future<string> f2 = f1.then([](Try<T>&&) { return string("foo"); });
 175
 176     The Future given to the functor is ready, and the functor may call
 177     value(), which may rethrow if this has captured an exception. If func
 178     throws, the exception will be captured in the Future that is returned.
 179     */
 180   template <typename F, typename R = detail::callableResult<T, F>>
 181   typename R::Return then(F func) {
 182     typedef typename R::Arg Arguments;
 183     return thenImplementation<F, R>(std::move(func), Arguments());
 184   }
 185
 186   /// Variant where func is an member function
 187   ///
 188   ///   struct Worker { R doWork(Try<T>); }
 189   ///
 190   ///   Worker *w;
 191   ///   Future<R> f2 = f1.then(&Worker::doWork, w);
 192   ///
 193   /// This is just sugar for
 194   ///
 195   ///   f1.then(std::bind(&Worker::doWork, w));
 196   template <typename R, typename Caller, typename... Args>
 197   Future<typename isFuture<R>::Inner>
 198   then(R(Caller::*func)(Args...), Caller *instance);
 199
 200   /// Execute the callback via the given Executor. The executor doesn't stick.
 201   ///
 202   /// Contrast
 203   ///
 204   ///   f.via(x).then(b).then(c)
 205   ///
 206   /// with
 207   ///
 208   ///   f.then(x, b).then(c)
 209   ///
 210   /// In the former both b and c execute via x. In the latter, only b executes
 211   /// via x, and c executes via the same executor (if any) that f had.
 212   template <class Executor, class Arg, class... Args>
 213   auto then(Executor* x, Arg&& arg, Args&&... args)
 214     -> decltype(this->then(std::forward<Arg>(arg),
 215                            std::forward<Args>(args)...));
 216
 217   /// Convenience method for ignoring the value and creating a Future<Unit>.
 218   /// Exceptions still propagate.
 219   Future<Unit> then();
 220
 221   /// Set an error callback for this Future. The callback should take a single
 222   /// argument of the type that you want to catch, and should return a value of
 223   /// the same type as this Future, or a Future of that type (see overload
 224   /// below). For instance,
 225   ///
 226   /// makeFuture()
 227   ///   .then([] {
 228   ///     throw std::runtime_error("oh no!");
 229   ///     return 42;
 230   ///   })
 231   ///   .onError([] (std::runtime_error& e) {
 232   ///     LOG(INFO) << "std::runtime_error: " << e.what();
 233   ///     return -1; // or makeFuture<int>(-1)
 234   ///   });
 235   template <class F>
 236   typename std::enable_if<
 237     !detail::callableWith<F, exception_wrapper>::value &&
 238     !detail::Extract<F>::ReturnsFuture::value,
 239     Future<T>>::type
 240   onError(F&& func);
 241
 242   /// Overload of onError where the error callback returns a Future<T>
 243   template <class F>
 244   typename std::enable_if<
 245     !detail::callableWith<F, exception_wrapper>::value &&
 246     detail::Extract<F>::ReturnsFuture::value,
 247     Future<T>>::type
 248   onError(F&& func);
 249
 250   /// Overload of onError that takes exception_wrapper and returns Future<T>
 251   template <class F>
 252   typename std::enable_if<
 253     detail::callableWith<F, exception_wrapper>::value &&
 254     detail::Extract<F>::ReturnsFuture::value,
 255     Future<T>>::type
 256   onError(F&& func);
 257
 258   /// Overload of onError that takes exception_wrapper and returns T
 259   template <class F>
 260   typename std::enable_if<
 261     detail::callableWith<F, exception_wrapper>::value &&
 262     !detail::Extract<F>::ReturnsFuture::value,
 263     Future<T>>::type
 264   onError(F&& func);
 265
 266   /// func is like std::function<void()> and is executed unconditionally, and
 267   /// the value/exception is passed through to the resulting Future.
 268   /// func shouldn't throw, but if it does it will be captured and propagated,
 269   /// and discard any value/exception that this Future has obtained.
 270   template <class F>
 271   Future<T> ensure(F func);
 272
 273   /// Like onError, but for timeouts. example:
 274   ///
 275   ///   Future<int> f = makeFuture<int>(42)
 276   ///     .delayed(long_time)
 277   ///     .onTimeout(short_time,
 278   ///       []() -> int{ return -1; });
 279   ///
 280   /// or perhaps
 281   ///
 282   ///   Future<int> f = makeFuture<int>(42)
 283   ///     .delayed(long_time)
 284   ///     .onTimeout(short_time,
 285   ///       []() { return makeFuture<int>(some_exception); });
 286   template <class F>
 287   Future<T> onTimeout(Duration, F&& func, Timekeeper* = nullptr);
 288
 289   /// This is not the method you're looking for.
 290   ///
 291   /// This needs to be public because it's used by make* and when*, and it's
 292   /// not worth listing all those and their fancy template signatures as
 293   /// friends. But it's not for public consumption.
 294   template <class F>
 295   void setCallback_(F&& func);
 296
 297   /// A Future's callback is executed when all three of these conditions have
 298   /// become true: it has a value (set by the Promise), it has a callback (set
 299   /// by then), and it is active (active by default).
 300   ///
 301   /// Inactive Futures will activate upon destruction.
 302   FOLLY_DEPRECATED("do not use") Future<T>& activate() & {
 303     core_->activate();
 304     return *this;
 305   }
 306   FOLLY_DEPRECATED("do not use") Future<T>& deactivate() & {
 307     core_->deactivate();
 308     return *this;
 309   }
 310   FOLLY_DEPRECATED("do not use") Future<T> activate() && {
 311     core_->activate();
 312     return std::move(*this);
 313   }
 314   FOLLY_DEPRECATED("do not use") Future<T> deactivate() && {
 315     core_->deactivate();
 316     return std::move(*this);
 317   }
 318
 319   bool isActive() {
 320     return core_->isActive();
 321   }
 322
 323   template <class E>
 324   void raise(E&& exception) {
 325     raise(make_exception_wrapper<typename std::remove_reference<E>::type>(
 326         std::move(exception)));
 327   }
 328
 329   /// Raise an interrupt. If the promise holder has an interrupt
 330   /// handler it will be called and potentially stop asynchronous work from
 331   /// being done. This is advisory only - a promise holder may not set an
 332   /// interrupt handler, or may do anything including ignore. But, if you know
 333   /// your future supports this the most likely result is stopping or
 334   /// preventing the asynchronous operation (if in time), and the promise
 335   /// holder setting an exception on the future. (That may happen
 336   /// asynchronously, of course.)
 337   void raise(exception_wrapper interrupt);
 338
 339   void cancel() {
 340     raise(FutureCancellation());
 341   }
 342
 343   /// Throw TimedOut if this Future does not complete within the given
 344   /// duration from now. The optional Timeekeeper is as with futures::sleep().
 345   Future<T> within(Duration, Timekeeper* = nullptr);
 346
 347   /// Throw the given exception if this Future does not complete within the
 348   /// given duration from now. The optional Timeekeeper is as with
 349   /// futures::sleep().
 350   template <class E>
 351   Future<T> within(Duration, E exception, Timekeeper* = nullptr);
 352
 353   /// Delay the completion of this Future for at least this duration from
 354   /// now. The optional Timekeeper is as with futures::sleep().
 355   Future<T> delayed(Duration, Timekeeper* = nullptr);
 356
 357   /// Block until this Future is complete. Returns a reference to this Future.
 358   Future<T>& wait() &;
 359
 360   /// Overload of wait() for rvalue Futures
 361   Future<T>&& wait() &&;
 362
 363   /// Block until this Future is complete or until the given Duration passes.
 364   /// Returns a reference to this Future
 365   Future<T>& wait(Duration) &;
 366
 367   /// Overload of wait(Duration) for rvalue Futures
 368   Future<T>&& wait(Duration) &&;
 369
 370   /// Call e->drive() repeatedly until the future is fulfilled. Examples
 371   /// of DrivableExecutor include EventBase and ManualExecutor. Returns a
 372   /// reference to this Future so that you can chain calls if desired.
 373   /// value (moved out), or throws the exception.
 374   Future<T>& waitVia(DrivableExecutor* e) &;
 375
 376   /// Overload of waitVia() for rvalue Futures
 377   Future<T>&& waitVia(DrivableExecutor* e) &&;
 378
 379   /// If the value in this Future is equal to the given Future, when they have
 380   /// both completed, the value of the resulting Future<bool> will be true. It
 381   /// will be false otherwise (including when one or both Futures have an
 382   /// exception)
 383   Future<bool> willEqual(Future<T>&);
 384
 385   /// predicate behaves like std::function<bool(T const&)>
 386   /// If the predicate does not obtain with the value, the result
 387   /// is a folly::PredicateDoesNotObtain exception
 388   template <class F>
 389   Future<T> filter(F predicate);
 390
 391   /// Like reduce, but works on a Future<std::vector<T / Try<T>>>, for example
 392   /// the result of collect or collectAll
 393   template <class I, class F>
 394   Future<I> reduce(I&& initial, F&& func);
 395
 396   /// Create a Future chain from a sequence of callbacks. i.e.
 397   ///
 398   ///   f.then(a).then(b).then(c)
 399   ///
 400   /// where f is a Future<A> and the result of the chain is a Future<D>
 401   /// becomes
 402   ///
 403   ///   f.thenMulti(a, b, c);
 404   template <class Callback, class... Callbacks>
 405   auto thenMulti(Callback&& fn, Callbacks&&... fns)
 406     -> decltype(this->then(std::forward<Callback>(fn)).
 407                       thenMulti(std::forward<Callbacks>(fns)...));
 408
 409   // Nothing to see here, just thenMulti's base case
 410   template <class Callback>
 411   auto thenMulti(Callback&& fn)
 412     -> decltype(this->then(std::forward<Callback>(fn)));
 413
 414   /// Create a Future chain from a sequence of callbacks. i.e.
 415   ///
 416   ///   f.via(executor).then(a).then(b).then(c).via(oldExecutor)
 417   ///
 418   /// where f is a Future<A> and the result of the chain is a Future<D>
 419   /// becomes
 420   ///
 421   ///   f.thenMultiWithExecutor(executor, a, b, c);
 422   template <class Callback, class... Callbacks>
 423   auto thenMultiWithExecutor(Executor* x, Callback&& fn, Callbacks&&... fns)
 424     -> decltype(this->then(std::forward<Callback>(fn)).
 425                       thenMulti(std::forward<Callbacks>(fns)...));
 426
 427   // Nothing to see here, just thenMultiWithExecutor's base case
 428   template <class Callback>
 429   auto thenMultiWithExecutor(Executor* x, Callback&& fn)
 430     -> decltype(this->then(std::forward<Callback>(fn)));
 431
 432   /// Discard a result, but propagate an exception.
 433   Future<Unit> unit() {
 434     return then([]{ return Unit{}; });
 435   }
 436
 437  protected:
 438   typedef detail::Core<T>* corePtr;
 439
 440   // shared core state object
 441   corePtr core_;
 442
 443   explicit
 444   Future(corePtr obj) : core_(obj) {}
 445
 446   void detach();
 447
 448   void throwIfInvalid() const;
 449
 450   friend class Promise<T>;
 451   template <class> friend class Future;
 452
 453   template <class T2>
 454   friend Future<T2> makeFuture(Try<T2>&&);
 455
 456   /// Repeat the given future (i.e., the computation it contains)
 457   /// n times.
 458   ///
 459   /// thunk behaves like std::function<Future<T2>(void)>
 460   template <class F>
 461   friend Future<Unit> times(const int n, F thunk);
 462
 463   /// Carry out the computation contained in the given future if
 464   /// the predicate holds.
 465   ///
 466   /// thunk behaves like std::function<Future<T2>(void)>
 467   template <class F>
 468   friend Future<Unit> when(bool p, F thunk);
 469
 470   /// Carry out the computation contained in the given future if
 471   /// while the predicate continues to hold.
 472   ///
 473   /// thunk behaves like std::function<Future<T2>(void)>
 474   ///
 475   /// predicate behaves like std::function<bool(void)>
 476   template <class P, class F>
 477   friend Future<Unit> whileDo(P predicate, F thunk);
 478
 479   // Variant: returns a value
 480   // e.g. f.then([](Try<T> t){ return t.value(); });
 481   template <typename F, typename R, bool isTry, typename... Args>
 482   typename std::enable_if<!R::ReturnsFuture::value, typename R::Return>::type
 483   thenImplementation(F func, detail::argResult<isTry, F, Args...>);
 484
 485   // Variant: returns a Future
 486   // e.g. f.then([](Try<T> t){ return makeFuture<T>(t); });
 487   template <typename F, typename R, bool isTry, typename... Args>
 488   typename std::enable_if<R::ReturnsFuture::value, typename R::Return>::type
 489   thenImplementation(F func, detail::argResult<isTry, F, Args...>);
 490
 491   Executor* getExecutor() { return core_->getExecutor(); }
 492   void setExecutor(Executor* x, int8_t priority = Executor::MID_PRI) {
 493     core_->setExecutor(x, priority);
 494   }
 495 };
 496
 497 } // folly
 498
 499 #include <folly/futures/Future-inl.h>