folly/futures/Future.h

   1 /*
   2  * Copyright 2015 Facebook, Inc.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
   8  *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  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/MoveWrapper.h>
  28 #include <folly/futures/Deprecated.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   /// Construct a Future from a value (perfect forwarding)
  58   /* implicit */
  59   template <class T2 = T,
  60             typename std::enable_if<!isFuture<T2>::value, void*>::type = nullptr>
  61   Future(T2&& val);
  62
  63   template <class T2 = T,
  64             typename std::enable_if<
  65               folly::is_void_or_unit<T2>::value,
  66               int>::type = 0>
  67   Future();
  68
  69   ~Future();
  70
  71   /** Return the reference to result. Should not be called if !isReady().
  72     Will rethrow the exception if an exception has been
  73     captured.
  74     */
  75   typename std::add_lvalue_reference<T>::type
  76   value();
  77   typename std::add_lvalue_reference<const T>::type
  78   value() const;
  79
  80   /// Returns an inactive Future which will call back on the other side of
  81   /// executor (when it is activated).
  82   ///
  83   /// NB remember that Futures activate when they destruct. This is good,
  84   /// it means that this will work:
  85   ///
  86   ///   f.via(e).then(a).then(b);
  87   ///
  88   /// a and b will execute in the same context (the far side of e), because
  89   /// the Future (temporary variable) created by via(e) does not call back
  90   /// until it destructs, which is after then(a) and then(b) have been wired
  91   /// up.
  92   ///
  93   /// But this is still racy:
  94   ///
  95   ///   f = f.via(e).then(a);
  96   ///   f.then(b);
  97   // The ref-qualifier allows for `this` to be moved out so we
  98   // don't get access-after-free situations in chaining.
  99   // https://akrzemi1.wordpress.com/2014/06/02/ref-qualifiers/
 100   template <typename Executor>
 101   Future<T> via(Executor* executor) &&;
 102
 103   /// This variant creates a new future, where the ref-qualifier && version
 104   /// moves `this` out. This one is less efficient but avoids confusing users
 105   /// when "return f.via(x);" fails.
 106   template <typename Executor>
 107   Future<T> via(Executor* executor) &;
 108
 109   /** True when the result (or exception) is ready. */
 110   bool isReady() const;
 111
 112   /** A reference to the Try of the value */
 113   Try<T>& getTry();
 114
 115   /// If the promise has been fulfilled, return an Optional with the Try<T>.
 116   /// Otherwise return an empty Optional.
 117   /// Note that this moves the Try<T> out.
 118   Optional<Try<T>> poll();
 119
 120   /// Block until the future is fulfilled. Returns the value (moved out), or
 121   /// throws the exception. The future must not already have a callback.
 122   T get();
 123
 124   /// Block until the future is fulfilled, or until timed out. Returns the
 125   /// value (moved out), or throws the exception (which might be a TimedOut
 126   /// exception).
 127   T get(Duration dur);
 128
 129   /// Call e->drive() repeatedly until the future is fulfilled. Examples
 130   /// of DrivableExecutor include EventBase and ManualExecutor. Returns the
 131   /// value (moved out), or throws the exception.
 132   T getVia(DrivableExecutor* e);
 133
 134   /// Unwraps the case of a Future<Future<T>> instance, and returns a simple
 135   /// Future<T> instance.
 136   template <class F = T>
 137   typename std::enable_if<isFuture<F>::value,
 138                           Future<typename isFuture<T>::Inner>>::type
 139   unwrap();
 140
 141   /** When this Future has completed, execute func which is a function that
 142     takes one of:
 143       (const) Try<T>&&
 144       (const) Try<T>&
 145       (const) Try<T>
 146       (const) T&&
 147       (const) T&
 148       (const) T
 149       (void)
 150
 151     Func shall return either another Future or a value.
 152
 153     A Future for the return type of func is returned.
 154
 155     Future<string> f2 = f1.then([](Try<T>&&) { return string("foo"); });
 156
 157     The Future given to the functor is ready, and the functor may call
 158     value(), which may rethrow if this has captured an exception. If func
 159     throws, the exception will be captured in the Future that is returned.
 160     */
 161   /* TODO n3428 and other async frameworks have something like then(scheduler,
 162      Future), we might want to support a similar API which could be
 163      implemented a little more efficiently than
 164      f.via(executor).then(callback) */
 165   template <typename F, typename R = detail::callableResult<T, F>>
 166   typename R::Return then(F func) {
 167     typedef typename R::Arg Arguments;
 168     return thenImplementation<F, R>(std::move(func), Arguments());
 169   }
 170
 171   /// Variant where func is an member function
 172   ///
 173   ///   struct Worker { R doWork(Try<T>); }
 174   ///
 175   ///   Worker *w;
 176   ///   Future<R> f2 = f1.then(&Worker::doWork, w);
 177   ///
 178   /// This is just sugar for
 179   ///
 180   ///   f1.then(std::bind(&Worker::doWork, w));
 181   template <typename R, typename Caller, typename... Args>
 182   Future<typename isFuture<R>::Inner>
 183   then(R(Caller::*func)(Args...), Caller *instance);
 184
 185 // TODO(6838553)
 186 #ifndef __clang__
 187   /// Execute the callback via the given Executor. The executor doesn't stick.
 188   ///
 189   /// Contrast
 190   ///
 191   ///   f.via(x).then(b).then(c)
 192   ///
 193   /// with
 194   ///
 195   ///   f.then(x, b).then(c)
 196   ///
 197   /// In the former both b and c execute via x. In the latter, only b executes
 198   /// via x, and c executes via the same executor (if any) that f had.
 199   template <class... Args>
 200   auto then(Executor* x, Args&&... args)
 201     -> decltype(this->then(std::forward<Args>(args)...));
 202 #endif
 203
 204   /// Convenience method for ignoring the value and creating a Future<void>.
 205   /// Exceptions still propagate.
 206   Future<void> then();
 207
 208   /// Set an error callback for this Future. The callback should take a single
 209   /// argument of the type that you want to catch, and should return a value of
 210   /// the same type as this Future, or a Future of that type (see overload
 211   /// below). For instance,
 212   ///
 213   /// makeFuture()
 214   ///   .then([] {
 215   ///     throw std::runtime_error("oh no!");
 216   ///     return 42;
 217   ///   })
 218   ///   .onError([] (std::runtime_error& e) {
 219   ///     LOG(INFO) << "std::runtime_error: " << e.what();
 220   ///     return -1; // or makeFuture<int>(-1)
 221   ///   });
 222   template <class F>
 223   typename std::enable_if<
 224     !detail::callableWith<F, exception_wrapper>::value &&
 225     !detail::Extract<F>::ReturnsFuture::value,
 226     Future<T>>::type
 227   onError(F&& func);
 228
 229   /// Overload of onError where the error callback returns a Future<T>
 230   template <class F>
 231   typename std::enable_if<
 232     !detail::callableWith<F, exception_wrapper>::value &&
 233     detail::Extract<F>::ReturnsFuture::value,
 234     Future<T>>::type
 235   onError(F&& func);
 236
 237   /// Overload of onError that takes exception_wrapper and returns Future<T>
 238   template <class F>
 239   typename std::enable_if<
 240     detail::callableWith<F, exception_wrapper>::value &&
 241     detail::Extract<F>::ReturnsFuture::value,
 242     Future<T>>::type
 243   onError(F&& func);
 244
 245   /// Overload of onError that takes exception_wrapper and returns T
 246   template <class F>
 247   typename std::enable_if<
 248     detail::callableWith<F, exception_wrapper>::value &&
 249     !detail::Extract<F>::ReturnsFuture::value,
 250     Future<T>>::type
 251   onError(F&& func);
 252
 253   /// func is like std::function<void()> and is executed unconditionally, and
 254   /// the value/exception is passed through to the resulting Future.
 255   /// func shouldn't throw, but if it does it will be captured and propagated,
 256   /// and discard any value/exception that this Future has obtained.
 257   template <class F>
 258   Future<T> ensure(F func);
 259
 260   /// Like onError, but for timeouts. example:
 261   ///
 262   ///   Future<int> f = makeFuture<int>(42)
 263   ///     .delayed(long_time)
 264   ///     .onTimeout(short_time,
 265   ///       []() -> int{ return -1; });
 266   ///
 267   /// or perhaps
 268   ///
 269   ///   Future<int> f = makeFuture<int>(42)
 270   ///     .delayed(long_time)
 271   ///     .onTimeout(short_time,
 272   ///       []() { return makeFuture<int>(some_exception); });
 273   template <class F>
 274   Future<T> onTimeout(Duration, F&& func, Timekeeper* = nullptr);
 275
 276   /// This is not the method you're looking for.
 277   ///
 278   /// This needs to be public because it's used by make* and when*, and it's
 279   /// not worth listing all those and their fancy template signatures as
 280   /// friends. But it's not for public consumption.
 281   template <class F>
 282   void setCallback_(F&& func);
 283
 284   /// A Future's callback is executed when all three of these conditions have
 285   /// become true: it has a value (set by the Promise), it has a callback (set
 286   /// by then), and it is active (active by default).
 287   ///
 288   /// Inactive Futures will activate upon destruction.
 289   Future<T>& activate() & {
 290     core_->activate();
 291     return *this;
 292   }
 293   Future<T>& deactivate() & {
 294     core_->deactivate();
 295     return *this;
 296   }
 297   Future<T> activate() && {
 298     core_->activate();
 299     return std::move(*this);
 300   }
 301   Future<T> deactivate() && {
 302     core_->deactivate();
 303     return std::move(*this);
 304   }
 305
 306   bool isActive() {
 307     return core_->isActive();
 308   }
 309
 310   template <class E>
 311   void raise(E&& exception) {
 312     raise(make_exception_wrapper<typename std::remove_reference<E>::type>(
 313         std::move(exception)));
 314   }
 315
 316   /// Raise an interrupt. If the promise holder has an interrupt
 317   /// handler it will be called and potentially stop asynchronous work from
 318   /// being done. This is advisory only - a promise holder may not set an
 319   /// interrupt handler, or may do anything including ignore. But, if you know
 320   /// your future supports this the most likely result is stopping or
 321   /// preventing the asynchronous operation (if in time), and the promise
 322   /// holder setting an exception on the future. (That may happen
 323   /// asynchronously, of course.)
 324   void raise(exception_wrapper interrupt);
 325
 326   void cancel() {
 327     raise(FutureCancellation());
 328   }
 329
 330   /// Throw TimedOut if this Future does not complete within the given
 331   /// duration from now. The optional Timeekeeper is as with futures::sleep().
 332   Future<T> within(Duration, Timekeeper* = nullptr);
 333
 334   /// Throw the given exception if this Future does not complete within the
 335   /// given duration from now. The optional Timeekeeper is as with
 336   /// futures::sleep().
 337   template <class E>
 338   Future<T> within(Duration, E exception, Timekeeper* = nullptr);
 339
 340   /// Delay the completion of this Future for at least this duration from
 341   /// now. The optional Timekeeper is as with futures::sleep().
 342   Future<T> delayed(Duration, Timekeeper* = nullptr);
 343
 344   /// Block until this Future is complete. Returns a reference to this Future.
 345   Future<T>& wait() &;
 346
 347   /// Overload of wait() for rvalue Futures
 348   Future<T>&& wait() &&;
 349
 350   /// Block until this Future is complete or until the given Duration passes.
 351   /// Returns a reference to this Future
 352   Future<T>& wait(Duration) &;
 353
 354   /// Overload of wait(Duration) for rvalue Futures
 355   Future<T>&& wait(Duration) &&;
 356
 357   /// Call e->drive() repeatedly until the future is fulfilled. Examples
 358   /// of DrivableExecutor include EventBase and ManualExecutor. Returns a
 359   /// reference to this Future so that you can chain calls if desired.
 360   /// value (moved out), or throws the exception.
 361   Future<T>& waitVia(DrivableExecutor* e) &;
 362
 363   /// Overload of waitVia() for rvalue Futures
 364   Future<T>&& waitVia(DrivableExecutor* e) &&;
 365
 366   /// If the value in this Future is equal to the given Future, when they have
 367   /// both completed, the value of the resulting Future<bool> will be true. It
 368   /// will be false otherwise (including when one or both Futures have an
 369   /// exception)
 370   Future<bool> willEqual(Future<T>&);
 371
 372   /// predicate behaves like std::function<bool(T const&)>
 373   /// If the predicate does not obtain with the value, the result
 374   /// is a folly::PredicateDoesNotObtain exception
 375   template <class F>
 376   Future<T> filter(F predicate);
 377
 378   /// Like reduce, but works on a Future<std::vector<T / Try<T>>>, for example
 379   /// the result of collect or collectAll
 380   template <class I, class F>
 381   Future<I> reduce(I&& initial, F&& func);
 382
 383  protected:
 384   typedef detail::Core<T>* corePtr;
 385
 386   // shared core state object
 387   corePtr core_;
 388
 389   explicit
 390   Future(corePtr obj) : core_(obj) {}
 391
 392   void detach();
 393
 394   void throwIfInvalid() const;
 395
 396   friend class Promise<T>;
 397   template <class> friend class Future;
 398
 399   // Variant: returns a value
 400   // e.g. f.then([](Try<T> t){ return t.value(); });
 401   template <typename F, typename R, bool isTry, typename... Args>
 402   typename std::enable_if<!R::ReturnsFuture::value, typename R::Return>::type
 403   thenImplementation(F func, detail::argResult<isTry, F, Args...>);
 404
 405   // Variant: returns a Future
 406   // e.g. f.then([](Try<T> t){ return makeFuture<T>(t); });
 407   template <typename F, typename R, bool isTry, typename... Args>
 408   typename std::enable_if<R::ReturnsFuture::value, typename R::Return>::type
 409   thenImplementation(F func, detail::argResult<isTry, F, Args...>);
 410
 411   Executor* getExecutor() { return core_->getExecutor(); }
 412   void setExecutor(Executor* x) { core_->setExecutor(x); }
 413 };
 414
 415 } // folly
 416
 417 #include <folly/futures/Future-inl.h>