Make FunctionLoopCallback available outside of EventBase.cpp
[folly.git] / folly / io / async / EventBase.h
index 65b6a45f5c42711fb2bd7b8b78f1f8182fddd168..c92e05170fa4b58077b5ba9e81f88c84ed0684e7 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright 2015 Facebook, Inc.
+ * Copyright 2016 Facebook, Inc.
  *
  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  * you may not use this file except in compliance with the License.
 
 #pragma once
 
-#include <glog/logging.h>
-#include <folly/io/async/AsyncTimeout.h>
-#include <folly/io/async/TimeoutManager.h>
-#include <folly/io/async/Request.h>
-#include <folly/Executor.h>
-#include <folly/experimental/ExecutionObserver.h>
-#include <folly/futures/DrivableExecutor.h>
-#include <memory>
-#include <stack>
+#include <atomic>
+#include <cstdlib>
+#include <errno.h>
+#include <functional>
 #include <list>
+#include <math.h>
+#include <memory>
+#include <mutex>
 #include <queue>
-#include <cstdlib>
 #include <set>
-#include <unordered_set>
+#include <stack>
 #include <unordered_map>
-#include <mutex>
+#include <unordered_set>
 #include <utility>
+
 #include <boost/intrusive/list.hpp>
 #include <boost/utility.hpp>
-#include <functional>
+
+#include <folly/Executor.h>
+#include <folly/Function.h>
+#include <folly/Portability.h>
+#include <folly/ScopeGuard.h>
+#include <folly/experimental/ExecutionObserver.h>
+#include <folly/futures/DrivableExecutor.h>
+#include <folly/io/async/AsyncTimeout.h>
+#include <folly/io/async/HHWheelTimer.h>
+#include <folly/io/async/Request.h>
+#include <folly/io/async/TimeoutManager.h>
+#include <folly/portability/PThread.h>
+#include <glog/logging.h>
+
 #include <event.h>  // libevent
-#include <errno.h>
-#include <math.h>
-#include <atomic>
 
 namespace folly {
 
-typedef std::function<void()> Cob;
+using Cob = Func; // defined in folly/Executor.h
 template <typename MessageT>
 class NotificationQueue;
 
@@ -94,6 +102,8 @@ class RequestEventBase : public RequestData {
   static constexpr const char* kContextDataName{"EventBase"};
 };
 
+class VirtualEventBase;
+
 /**
  * This class is a wrapper for all asynchronous I/O processing functionality
  *
@@ -116,6 +126,8 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
                   public TimeoutManager,
                   public DrivableExecutor {
  public:
+  using Func = folly::Function<void()>;
+
   /**
    * A callback interface to use with runInLoop()
    *
@@ -127,36 +139,46 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
    * If a LoopCallback object is destroyed while it is scheduled to be run in
    * the next loop iteration, it will automatically be cancelled.
    */
-  class LoopCallback {
+  class LoopCallback
+      : public boost::intrusive::list_base_hook<
+            boost::intrusive::link_mode<boost::intrusive::auto_unlink>> {
    public:
     virtual ~LoopCallback() = default;
 
     virtual void runLoopCallback() noexcept = 0;
     void cancelLoopCallback() {
-      hook_.unlink();
+      unlink();
     }
 
     bool isLoopCallbackScheduled() const {
-      return hook_.is_linked();
+      return is_linked();
     }
 
    private:
-    typedef boost::intrusive::list_member_hook<
-      boost::intrusive::link_mode<boost::intrusive::auto_unlink> > ListHook;
-
-    ListHook hook_;
-
     typedef boost::intrusive::list<
       LoopCallback,
-      boost::intrusive::member_hook<LoopCallback, ListHook,
-                                    &LoopCallback::hook_>,
       boost::intrusive::constant_time_size<false> > List;
 
     // EventBase needs access to LoopCallbackList (and therefore to hook_)
     friend class EventBase;
+    friend class VirtualEventBase;
     std::shared_ptr<RequestContext> context_;
   };
 
+  class FunctionLoopCallback : public LoopCallback {
+   public:
+    explicit FunctionLoopCallback(Func&& function)
+        : function_(std::move(function)) {}
+
+    void runLoopCallback() noexcept override {
+      function_();
+      delete this;
+    }
+
+   private:
+    Func function_;
+  };
+
   /**
    * Create a new EventBase object.
    *
@@ -287,13 +309,12 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
   void runInLoop(LoopCallback* callback, bool thisIteration = false);
 
   /**
-   * Convenience function to call runInLoop() with a std::function.
+   * Convenience function to call runInLoop() with a folly::Function.
    *
-   * This creates a LoopCallback object to wrap the std::function, and invoke
-   * the std::function when the loop callback fires.  This is slightly more
+   * This creates a LoopCallback object to wrap the folly::Function, and invoke
+   * the folly::Function when the loop callback fires.  This is slightly more
    * expensive than defining your own LoopCallback, but more convenient in
-   * areas that aren't performance sensitive where you just want to use
-   * std::bind.  (std::bind is fairly slow on even by itself.)
+   * areas that aren't too performance sensitive.
    *
    * This method may only be called from the EventBase's thread.  This
    * essentially allows an event handler to schedule an additional callback to
@@ -301,9 +322,7 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
    *
    * Use runInEventBaseThread() to schedule functions from another thread.
    */
-  void runInLoop(const Cob& c, bool thisIteration = false);
-
-  void runInLoop(Cob&& c, bool thisIteration = false);
+  void runInLoop(Func c, bool thisIteration = false);
 
   /**
    * Adds the given callback to a queue of things run before destruction
@@ -317,15 +336,6 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
    */
   void runOnDestruction(LoopCallback* callback);
 
-  /**
-   * Adds the given callback to a queue of things run after the notification
-   * queue is drained before the destruction of current EventBase.
-   *
-   * Note: will be called from the thread that invoked EventBase destructor,
-   *       after the final run of loop callbacks.
-   */
-  void runAfterDrain(Cob&& cob);
-
   /**
    * Adds a callback that will run immediately *before* the event loop.
    * This is very similar to runInLoop(), but will not cause the loop to break:
@@ -359,21 +369,17 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
    * @return Returns true if the function was successfully scheduled, or false
    *         if there was an error scheduling the function.
    */
-  template<typename T>
-  bool runInEventBaseThread(void (*fn)(T*), T* arg) {
-    return runInEventBaseThread(reinterpret_cast<void (*)(void*)>(fn),
-                                reinterpret_cast<void*>(arg));
-  }
-
-  bool runInEventBaseThread(void (*fn)(void*), void* arg);
+  template <typename T>
+  bool runInEventBaseThread(void (*fn)(T*), T* arg);
 
   /**
    * Run the specified function in the EventBase's thread
    *
-   * This version of runInEventBaseThread() takes a std::function object.
-   * Note that this is less efficient than the version that takes a plain
-   * function pointer and void* argument, as it has to allocate memory to copy
-   * the std::function object.
+   * This version of runInEventBaseThread() takes a folly::Function object.
+   * Note that this may be less efficient than the version that takes a plain
+   * function pointer and void* argument, if moving the function is expensive
+   * (e.g., if it wraps a lambda which captures some values with expensive move
+   * constructors).
    *
    * If the loop is terminated (and never later restarted) before it has a
    * chance to run the requested function, the function will be run upon the
@@ -381,91 +387,45 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
    *
    * The function must not throw any exceptions.
    */
-  bool runInEventBaseThread(const Cob& fn);
-
-  /*
-   * Like runInEventBaseThread, but the caller waits for the callback to be
-   * executed.
-   */
-  template<typename T>
-  bool runInEventBaseThreadAndWait(void (*fn)(T*), T* arg) {
-    return runInEventBaseThreadAndWait(reinterpret_cast<void (*)(void*)>(fn),
-                                       reinterpret_cast<void*>(arg));
-  }
+  bool runInEventBaseThread(Func fn);
 
   /*
    * Like runInEventBaseThread, but the caller waits for the callback to be
    * executed.
    */
-  bool runInEventBaseThreadAndWait(void (*fn)(void*), void* arg) {
-    return runInEventBaseThreadAndWait(std::bind(fn, arg));
-  }
+  template <typename T>
+  bool runInEventBaseThreadAndWait(void (*fn)(T*), T* arg);
 
   /*
    * Like runInEventBaseThread, but the caller waits for the callback to be
    * executed.
    */
-  bool runInEventBaseThreadAndWait(const Cob& fn);
+  bool runInEventBaseThreadAndWait(Func fn);
 
   /*
    * Like runInEventBaseThreadAndWait, except if the caller is already in the
    * event base thread, the functor is simply run inline.
    */
-  template<typename T>
-  bool runImmediatelyOrRunInEventBaseThreadAndWait(void (*fn)(T*), T* arg) {
-    return runImmediatelyOrRunInEventBaseThreadAndWait(
-        reinterpret_cast<void (*)(void*)>(fn), reinterpret_cast<void*>(arg));
-  }
+  template <typename T>
+  bool runImmediatelyOrRunInEventBaseThreadAndWait(void (*fn)(T*), T* arg);
 
   /*
    * Like runInEventBaseThreadAndWait, except if the caller is already in the
    * event base thread, the functor is simply run inline.
    */
-  bool runImmediatelyOrRunInEventBaseThreadAndWait(
-      void (*fn)(void*), void* arg) {
-    return runImmediatelyOrRunInEventBaseThreadAndWait(std::bind(fn, arg));
-  }
-
-  /*
-   * Like runInEventBaseThreadAndWait, except if the caller is already in the
-   * event base thread, the functor is simply run inline.
-   */
-  bool runImmediatelyOrRunInEventBaseThreadAndWait(const Cob& fn);
-
-  /**
-   * Runs the given Cob at some time after the specified number of
-   * milliseconds.  (No guarantees exactly when.)
-   *
-   * Throws a std::system_error if an error occurs.
-   */
-  void runAfterDelay(
-      const Cob& c,
-      int milliseconds,
-      TimeoutManager::InternalEnum in = TimeoutManager::InternalEnum::NORMAL);
-
-  /**
-   * @see tryRunAfterDelay for more details
-   *
-   * @return  true iff the cob was successfully registered.
-   *
-   * */
-  bool tryRunAfterDelay(
-      const Cob& cob,
-      int milliseconds,
-      TimeoutManager::InternalEnum in = TimeoutManager::InternalEnum::NORMAL);
+  bool runImmediatelyOrRunInEventBaseThreadAndWait(Func fn);
 
   /**
    * Set the maximum desired latency in us and provide a callback which will be
    * called when that latency is exceeded.
    * OBS: This functionality depends on time-measurement.
    */
-  void setMaxLatency(int64_t maxLatency, const Cob& maxLatencyCob) {
+  void setMaxLatency(int64_t maxLatency, Func maxLatencyCob) {
     assert(enableTimeMeasurement_);
     maxLatency_ = maxLatency;
-    maxLatencyCob_ = maxLatencyCob;
+    maxLatencyCob_ = std::move(maxLatencyCob);
   }
 
-
   /**
    * Set smoothing coefficient for loop load average; # of milliseconds
    * for exp(-1) (1/2.71828...) decay.
@@ -497,7 +457,7 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
    */
   void waitUntilRunning();
 
-  int getNotificationQueueSize() const;
+  size_t getNotificationQueueSize() const;
 
   void setMaxReadAtOnce(uint32_t maxAtOnce);
 
@@ -515,6 +475,13 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
       loopThread_.load(std::memory_order_relaxed), pthread_self());
   }
 
+  HHWheelTimer& timer() {
+    if (!wheelTimer_) {
+      wheelTimer_ = HHWheelTimer::newTimer(this);
+    }
+    return *wheelTimer_.get();
+  }
+
   // --------- interface to underlying libevent base ------------
   // Avoid using these functions if possible.  These functions are not
   // guaranteed to always be present if we ever provide alternative EventBase
@@ -531,7 +498,7 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
    * first handler fired within that cycle.
    *
    */
-  bool bumpHandlingTime() override;
+  void bumpHandlingTime() override final;
 
   class SmoothLoopTime {
    public:
@@ -601,75 +568,75 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
   void add(Cob fn) override {
     // runInEventBaseThread() takes a const&,
     // so no point in doing std::move here.
-    runInEventBaseThread(fn);
+    runInEventBaseThread(std::move(fn));
   }
 
   /// Implements the DrivableExecutor interface
   void drive() override {
+    // We can't use loopKeepAlive() here since LoopKeepAlive token can only be
+    // released inside a loop.
+    ++loopKeepAliveCount_;
+    SCOPE_EXIT {
+      --loopKeepAliveCount_;
+    };
     loopOnce();
   }
 
- private:
+  struct LoopKeepAliveDeleter {
+    void operator()(EventBase* evb) {
+      DCHECK(evb->isInEventBaseThread());
+      evb->loopKeepAliveCount_--;
+    }
+  };
+  using LoopKeepAlive = std::unique_ptr<EventBase, LoopKeepAliveDeleter>;
+
+  /// Returns you a handle which make loop() behave like loopForever() until
+  /// destroyed. loop() will return to its original behavior only when all
+  /// loop keep-alives are released. Loop holder is safe to release only from
+  /// EventBase thread.
+  ///
+  /// May return no op LoopKeepAlive if loopForever() is already running.
+  LoopKeepAlive loopKeepAlive() {
+    DCHECK(isInEventBaseThread());
+    loopKeepAliveCount_++;
+    return LoopKeepAlive(this);
+  }
+
+  // Thread-safe version of loopKeepAlive()
+  LoopKeepAlive loopKeepAliveAtomic() {
+    if (inRunningEventBaseThread()) {
+      return loopKeepAlive();
+    }
+    loopKeepAliveCountAtomic_.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
+    return LoopKeepAlive(this);
+  }
 
   // TimeoutManager
-  void attachTimeoutManager(AsyncTimeout* obj,
-                            TimeoutManager::InternalEnum internal) override;
+  void attachTimeoutManager(
+      AsyncTimeout* obj,
+      TimeoutManager::InternalEnum internal) override final;
 
-  void detachTimeoutManager(AsyncTimeout* obj) override;
+  void detachTimeoutManager(AsyncTimeout* obj) override final;
 
   bool scheduleTimeout(AsyncTimeout* obj, TimeoutManager::timeout_type timeout)
-    override;
+      override final;
 
-  void cancelTimeout(AsyncTimeout* obj) override;
+  void cancelTimeout(AsyncTimeout* obj) override final;
 
-  bool isInTimeoutManagerThread() override {
+  bool isInTimeoutManagerThread() override final {
     return isInEventBaseThread();
   }
 
-  // Helper class used to short circuit runInEventBaseThread
-  class RunInLoopCallback : public LoopCallback {
-   public:
-    RunInLoopCallback(void (*fn)(void*), void* arg);
-    void runLoopCallback() noexcept;
+ private:
+  void applyLoopKeepAlive();
 
-   private:
-    void (*fn_)(void*);
-    void* arg_;
-  };
+  ssize_t loopKeepAliveCount();
 
   /*
    * Helper function that tells us whether we have already handled
    * some event/timeout/callback in this loop iteration.
    */
-  bool nothingHandledYet();
-
-  // --------- libevent callbacks (not for client use) ------------
-
-  static void runFunctionPtr(std::function<void()>* fn);
-
-  // small object used as a callback arg with enough info to execute the
-  // appropriate client-provided Cob
-  class CobTimeout : public AsyncTimeout {
-   public:
-    CobTimeout(EventBase* b, const Cob& c, TimeoutManager::InternalEnum in)
-        : AsyncTimeout(b, in), cob_(c) {}
-
-    virtual void timeoutExpired() noexcept;
-
-   private:
-    Cob cob_;
-
-   public:
-    typedef boost::intrusive::list_member_hook<
-      boost::intrusive::link_mode<boost::intrusive::auto_unlink> > ListHook;
-
-    ListHook hook;
-
-    typedef boost::intrusive::list<
-      CobTimeout,
-      boost::intrusive::member_hook<CobTimeout, ListHook, &CobTimeout::hook>,
-      boost::intrusive::constant_time_size<false> > List;
-  };
+  bool nothingHandledYet() const noexcept;
 
   typedef LoopCallback::List LoopCallbackList;
   class FunctionRunner;
@@ -677,16 +644,16 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
   bool loopBody(int flags = 0);
 
   // executes any callbacks queued by runInLoop(); returns false if none found
-  bool runLoopCallbacks(bool setContext = true);
+  bool runLoopCallbacks();
 
   void initNotificationQueue();
 
-  CobTimeout::List pendingCobTimeouts_;
+  // should only be accessed through public getter
+  HHWheelTimer::UniquePtr wheelTimer_;
 
   LoopCallbackList loopCallbacks_;
   LoopCallbackList runBeforeLoopCallbacks_;
   LoopCallbackList onDestructionCallbacks_;
-  LoopCallbackList runAfterDrainCallbacks_;
 
   // This will be null most of the time, but point to currentCallbacks
   // if we are in the middle of running loop callbacks, such that
@@ -710,8 +677,11 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
 
   // A notification queue for runInEventBaseThread() to use
   // to send function requests to the EventBase thread.
-  std::unique_ptr<NotificationQueue<std::pair<void (*)(void*), void*>>> queue_;
+  std::unique_ptr<NotificationQueue<Func>> queue_;
   std::unique_ptr<FunctionRunner> fnRunner_;
+  ssize_t loopKeepAliveCount_{0};
+  std::atomic<ssize_t> loopKeepAliveCountAtomic_{0};
+  bool loopKeepAliveActive_{false};
 
   // limit for latency in microseconds (0 disables)
   int64_t maxLatency_;
@@ -725,7 +695,7 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
   SmoothLoopTime maxLatencyLoopTime_;
 
   // callback called when latency limit is exceeded
-  Cob maxLatencyCob_;
+  Func maxLatencyCob_;
 
   // Enables/disables time measurements in loopBody(). if disabled, the
   // following functionality that relies on time-measurement, will not
@@ -740,6 +710,11 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
   uint64_t nextLoopCnt_;
   uint64_t latestLoopCnt_;
   uint64_t startWork_;
+  // Prevent undefined behavior from invoking event_base_loop() reentrantly.
+  // This is needed since many projects use libevent-1.4, which lacks commit
+  // b557b175c00dc462c1fce25f6e7dd67121d2c001 from
+  // https://github.com/libevent/libevent/.
+  bool invokingLoop_{false};
 
   // Observer to export counters
   std::shared_ptr<EventBaseObserver> observer_;
@@ -754,9 +729,6 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
   // allow runOnDestruction() to be called from any threads
   std::mutex onDestructionCallbacksMutex_;
 
-  // allow runAfterDrain() to be called from any threads
-  std::mutex runAfterDrainCallbacksMutex_;
-
   // see EventBaseLocal
   friend class detail::EventBaseLocalBase;
   template <typename T> friend class EventBaseLocal;
@@ -765,4 +737,21 @@ class EventBase : private boost::noncopyable,
   std::unordered_set<detail::EventBaseLocalBaseBase*> localStorageToDtor_;
 };
 
+template <typename T>
+bool EventBase::runInEventBaseThread(void (*fn)(T*), T* arg) {
+  return runInEventBaseThread([=] { fn(arg); });
+}
+
+template <typename T>
+bool EventBase::runInEventBaseThreadAndWait(void (*fn)(T*), T* arg) {
+  return runInEventBaseThreadAndWait([=] { fn(arg); });
+}
+
+template <typename T>
+bool EventBase::runImmediatelyOrRunInEventBaseThreadAndWait(
+    void (*fn)(T*),
+    T* arg) {
+  return runImmediatelyOrRunInEventBaseThreadAndWait([=] { fn(arg); });
+}
+
 } // folly