Add GPLv3 and a simple README
[8sync.git] / loopy.scm
index 7172e9b57b3a6d7cefcaad6fe29c00248f3c6bd1..8ffe6f18a489a94520f0a1058f0d9a8e3ca1da8a 100644 (file)
--- a/loopy.scm
+++ b/loopy.scm
@@ -1,32 +1,71 @@
-(define-module (loopy agenda)
+;; Copyright (C) 2015 Christopher Allan Webber <cwebber@dustycloud.org>
+
+;; This library is free software; you can redistribute it and/or
+;; modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+;; License as published by the Free Software Foundation; either
+;; version 3 of the License, or (at your option) any later version.
+;;
+;; This library is distributed in the hope that it will be useful,
+;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+;; Lesser General Public License for more details.
+;;
+;; You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+;; License along with this library; if not, write to the Free Software
+;; Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
+;; 02110-1301 USA
+
+(define-module (eightsync agenda)
+  #:use-module (srfi srfi-1)
   #:use-module (srfi srfi-9)
   #:use-module (srfi srfi-9 gnu)
   #:use-module (ice-9 q)
   #:use-module (ice-9 match)
   #:use-module (ice-9 receive)
-  #:export (make-agenda
-            agenda?
+  #:export (<agenda>
+            make-agenda agenda?
             agenda-queue agenda-prompt-tag
-            agenda-port-pmapping agenda-schedule
+            agenda-read-port-map agenda-write-port-map agenda-except-port-map
+            agenda-schedule
             
             make-async-prompt-tag
 
-            make-time-segment
-            time-segment?
+            <time-segment>
+            make-time-segment time-segment?
             time-segment-time time-segment-queue
 
-            time-< time-= time-<=
+            time< time= time<= time-delta+
+            time-minus time-plus
 
-            make-schedule
+            <time-delta>
+            make-time-delta tdelta time-delta?
+            time-delta-sec time-delta-usec
+
+            <schedule>
+            make-schedule schedule?
             schedule-add! schedule-empty?
             schedule-segments
+            schedule-soonest-time
+
+            schedule-segments-split schedule-extract-until!
+            add-segments-contents-to-queue!
+
+            %sync 8sync
+
+            <run-request>
+            make-run-request run-request?
+            run-request-proc run-request-when
 
-            schedule-segments-until schedule-extract-until!
+            <port-request>
+            make-port-request port-request port-request?
+            port-request-port
+            port-request-read port-request-write port-request-except
 
-            make-port-mapping
-            port-mapping-set! port-mapping-remove!
-            port-mapping-empty? port-mapping-non-empty?
+            run-it wrap run run-at run-delay
 
+            %port-request %run %run-at %run-delay
+            8port-request 8run 8run-at 8run-delay
+            
             %current-agenda
             start-agenda agenda-run-once))
 
 ;;;    and with reasonable separation from functional components?
 
 (define-immutable-record-type <agenda>
-  (make-agenda-intern queue prompt-tag port-mapping schedule)
+  (make-agenda-intern queue prompt-tag
+                      read-port-map write-port-map except-port-map
+                      schedule time)
   agenda?
   (queue agenda-queue)
   (prompt-tag agenda-prompt-tag)
-  (port-mapping agenda-port-mapping)
-  (schedule agenda-schedule))
+  (read-port-map agenda-read-port-map)
+  (write-port-map agenda-write-port-map)
+  (except-port-map agenda-except-port-map)
+  (schedule agenda-schedule)
+  (time agenda-time))
 
 (define (make-async-prompt-tag)
+  "Make an async prompt tag for an agenda.
+
+Generally done automatically for the user through (make-agenda)."
   (make-prompt-tag "prompt"))
 
 (define* (make-agenda #:key
                       (queue (make-q))
                       (prompt (make-prompt-tag))
-                      (port-mapping (make-port-mapping))
-                      (schedule (make-schedule)))
-  (make-agenda-intern queue prompt port-mapping schedule))
+                      (read-port-map (make-hash-table))
+                      (write-port-map (make-hash-table))
+                      (except-port-map (make-hash-table))
+                      (schedule (make-schedule))
+                      (time (gettimeofday)))
+  ;; TODO: document arguments
+  "Make a fresh agenda."
+  (make-agenda-intern queue prompt
+                      read-port-map write-port-map except-port-map
+                      schedule time))
+
+(define (current-agenda-prompt)
+  "Get the prompt for the current agenda; signal an error if there isn't one."
+  (let ((current-agenda (%current-agenda)))
+    (if (not current-agenda)
+        (throw
+         'no-current-agenda
+         "Can't get current agenda prompt if there's no current agenda!")
+        (agenda-prompt-tag current-agenda))))
 
 
 \f
 
 ;;; This is where we handle timed events for the future
 
-;; This section totally borrows from SICP
+;; This section totally borrows from the ideas in SICP
 ;; <3 <3 <3
 
 ;; NOTE: time is a cons of (seconds . microseconds)
   (queue time-segment-queue))
 
 (define (time-segment-right-format time)
+  "Ensure TIME is in the right format.
+
+The right format means (second . microsecond).
+If an integer, will convert appropriately."
+  ;; TODO: add floating point / rational number support.
   (match time
     ;; time is already a cons of second and microsecnd
     (((? integer? s) . (? integer? u)) time)
     (_ (throw 'invalid-time "Invalid time" time))))
 
 (define* (make-time-segment time #:optional (queue (make-q)))
+  "Make a time segment of TIME and QUEUE
+
+No automatic conversion is done, so you might have to
+run (time-segment-right-format) first."
   (make-time-segment-intern time queue))
 
-(define (time-< time1 time2)
+(define (time< time1 time2)
+  "Check if TIME1 is less than TIME2"
   (cond ((< (car time1)
             (car time2))
          #t)
          #t)
         (else #f)))
 
-(define (time-= time1 time2)
+(define (time= time1 time2)
+  "Check whether TIME1 and TIME2 are equivalent"
   (and (= (car time1) (car time2))
        (= (cdr time1) (cdr time2))))
 
-(define (time-<= time1 time2)
-  (or (time-< time1 time2)
-      (time-= time1 time2)))
+(define (time<= time1 time2)
+  "Check if TIME1 is less than or equal to TIME2"
+  (or (time< time1 time2)
+      (time= time1 time2)))
+
+
+(define-record-type <time-delta>
+  (make-time-delta-intern sec usec)
+  time-delta?
+  (sec time-delta-sec)
+  (usec time-delta-usec))
+
+(define* (make-time-delta sec #:optional (usec 0))
+  "Make a <time-delta> of SEC seconds and USEC microseconds.
+
+This is used primarily so the agenda can recognize RUN-REQUEST objects
+which are meant "
+  (make-time-delta-intern sec usec))
+
+(define tdelta make-time-delta)
+
+(define (time-carry-correct time)
+  "Corrects/handles time microsecond carry.
+Will produce (0 . 0) instead of a negative number, if needed."
+  (cond ((>= (cdr time) 1000000)
+         (cons
+          (+ (car time) 1)
+          (- (cdr time) 1000000)))
+        ((< (cdr time) 0)
+         (if (= (car time) 0)
+             '(0 0)
+             (cons
+              (- (car time) 1)
+              (+ (cdr time) 1000000))))
+        (else time)))
+
+(define (time-delta+ time time-delta)
+  "Increment a TIME by the value of TIME-DELTA"
+  (time-carry-correct
+   (cons (+ (car time) (time-delta-sec time-delta))
+         (+ (cdr time) (time-delta-usec time-delta)))))
+
+(define (time-minus time1 time2)
+  "Subtract TIME2 from TIME1"
+  (time-carry-correct
+   (cons (- (car time1) (car time2))
+         (- (cdr time2) (cdr time2)))))
+
+(define (time-plus time1 time2)
+  "Add TIME1 and TIME2"
+  (time-carry-correct
+   (cons (+ (car time1) (car time2))
+         (+ (cdr time2) (cdr time2)))))
+
 
 (define-record-type <schedule>
   (make-schedule-intern segments)
   (segments schedule-segments set-schedule-segments!))
 
 (define* (make-schedule #:optional segments)
+  "Make a schedule, optionally pre-composed of SEGMENTS"
   (make-schedule-intern (or segments '())))
 
+(define (schedule-soonest-time schedule)
+  "Return a cons of (sec . usec) for next time segement, or #f if none"
+  (let ((segments (schedule-segments schedule)))
+    (if (eq? segments '())
+        #f
+        (time-segment-time (car segments)))))
+
 ;; TODO: This code is reasonably easy to read but it
 ;;   mutates AND is worst case of O(n) in both space and time :(
 ;;   but at least it'll be reasonably easy to refactor to
 ;;   a more functional setup?
-(define (schedule-add! time proc schedule)
+(define (schedule-add! schedule time proc)
+  "Mutate SCHEDULE, adding PROC at an appropriate time segment for TIME"
   (let ((time (time-segment-right-format time)))
     (define (new-time-segment)
       (let ((new-segment
         new-segment))
     (define (loop segments)
       (define (segment-equals-time? segment)
-        (time-= time (time-segment-time segment)))
+        (time= time (time-segment-time segment)))
 
       (define (segment-more-than-time? segment)
-        (time-< time (time-segment-time segment)))
+        (time< time (time-segment-time segment)))
 
       ;; We could switch this out to be more mutate'y
       ;; and avoid the O(n) of space... is that over-optimizing?
      (loop (schedule-segments schedule)))))
 
 (define (schedule-empty? schedule)
+  "Check if the SCHEDULE is currently empty"
   (eq? (schedule-segments schedule) '()))
 
-(define (schedule-segments-until schedule time)
+(define (schedule-segments-split schedule time)
   "Does a multiple value return of time segments before/at and after TIME"
   (let ((time (time-segment-right-format time)))
     (define (segment-is-now? segment)
-      (time-= (time-segment-time segment) time))
+      (time= (time-segment-time segment) time))
     (define (segment-is-before-now? segment)
-      (time-< (time-segment-time segment) time))
+      (time< (time-segment-time segment) time))
 
     (let loop ((segments-before '())
                (segments-left (schedule-segments schedule)))
 (define (schedule-extract-until! schedule time)
   "Extract all segments until TIME from SCHEDULE, and pop old segments off"
   (receive (segments-before segments-after)
-      (schedule-split-segments-until schedule time)
+      (schedule-segments-split schedule time)
     (set-schedule-segments! schedule segments-after)
     segments-before))
 
+(define (add-segments-contents-to-queue! segments queue)
+  (for-each
+   (lambda (segment)
+     (let ((seg-queue (time-segment-queue segment)))
+       (while (not (q-empty? seg-queue))
+         (enq! queue (deq! seg-queue)))))
+   segments))
 
-\f
-;;; Port handling
-;;; =============
 
-(define (make-port-mapping)
-  (make-hash-table))
-
-(define* (port-mapping-set! port-mapping port #:optional read write except)
-  "Sets port-mapping for reader / writer / exception handlers"
+\f
+;;; Request to run stuff
+;;; ====================
+
+(define-record-type <run-request>
+  (make-run-request proc when)
+  run-request?
+  (proc run-request-proc)
+  (when run-request-when))
+
+(define* (run-it proc #:optional when)
+  "Make a request to run PROC (possibly at WHEN)"
+  (make-run-request proc when))
+
+(define-syntax-rule (wrap body ...)
+  "Wrap contents in a procedure"
+  (lambda ()
+    body ...))
+
+;; @@: Do we really want `body ...' here?
+;;   what about just `body'?
+(define-syntax-rule (run body ...)
+  "Run everything in BODY but wrap in a convenient procedure"
+  (make-run-request (wrap body ...) #f))
+
+(define-syntax-rule (run-at body ... when)
+  "Run BODY at WHEN"
+  (make-run-request (wrap body ...) when))
+
+;; @@: Is it okay to overload the term "delay" like this?
+;;   Would `run-in' be better?
+(define-syntax-rule (run-delay body ... delay-time)
+  "Run BODY at DELAY-TIME time from now"
+  (make-run-request (wrap body ...) (tdelta delay-time)))
+
+
+;; A request to set up a port with at least one of read, write, except
+;; handling processes
+
+(define-record-type <port-request>
+  (make-port-request-intern port read write except)
+  port-request?
+  (port port-request-port)
+  (read port-request-read)
+  (write port-request-write)
+  (except port-request-except))
+
+(define* (make-port-request port #:key read write except)
   (if (not (or read write except))
-      (throw 'no-handlers-given "No handlers given for port" port))
-  (hashq-set! port-mapping port
-              `#(,read ,write ,except)))
+      (throw 'no-port-handler-given "No port handler given.\n"))
+  (make-port-request-intern port read write except))
 
-(define (port-mapping-remove! port-mapping port)
-  (hashq-remove! port-mapping port))
+(define port-request make-port-request)
 
-;; TODO: This is O(n), I'm pretty sure :\
-;; ... it might be worthwhile for us to have a
-;;   port-mapping record that keeps a count of how many
-;;   handlers (maybe via a promise?)
-(define (port-mapping-empty? port-mapping)
-  "Is this port mapping empty?"
-  (eq? (hash-count (const #t) port-mapping) 0))
 
-(define (port-mapping-non-empty? port-mapping)
-  "Whether this port-mapping contains any elements"
-  (not (port-mapping-empty? port-mapping)))
+\f
+;;; Asynchronous escape to run things
+;;; =================================
+
+;; The future's in futures
+
+(define (make-future call-first on-success on-fail on-error)
+  ;; TODO: add error stuff here
+  (lambda ()
+    (let ((call-result (call-first)))
+      ;; queue up calling the 
+      (run (on-success call-result)))))
+
+(define (agenda-on-error agenda)
+  (const #f))
+
+(define (agenda-on-fail agenda)
+  (const #f))
+
+(define* (request-future call-first on-success
+                         #:key
+                         (agenda (%current-agenda))
+                         (on-fail (agenda-on-fail agenda))
+                         (on-error (agenda-on-error agenda))  
+                         (when #f))
+  ;; TODO: error handling
+  ;; do we need some distinction between expected, catchable errors,
+  ;; and unexpected, uncatchable ones?  Probably...?
+  (make-run-request
+   (make-future call-first on-success on-fail on-error)
+   when))
+
+(define-syntax-rule (%sync async-request)
+  "Run BODY asynchronously at a prompt, passing args to make-future.
+
+Pronounced `eight-sync' despite the spelling.
+
+%sync was chosen because (async) was already taken and could lead to
+errors, and this version of asynchronous code uses a prompt, so the `a'
+character becomes a `%' prompt! :)
+
+The % and 8 characters kind of look similar... hence this library's
+name!  (That, and the pun 'eight-synchronous' programming.)
+There are 8sync aliases if you prefer that name."
+  (abort-to-prompt (current-agenda-prompt)
+                   async-request))
+
+(define-syntax-rule (8sync args ...)
+  "Alias for %sync"
+  (%sync args ...))
+
+;; Async port request and run-request meta-requests
+(define (make-async-request proc)
+  "Wrap PROC in an async-request
+
+The purpose of this is to make sure that users don't accidentally
+return the wrong thing via (8sync) and trip themselves up."
+  (cons '*async-request* proc))
+
+(define (setup-async-request resume-kont async-request)
+  "Complete an async request for agenda-run-once's continuation handling"
+  (match async-request
+    (('*async-request* . async-setup-proc)
+     (async-setup-proc resume-kont))
+    ;; TODO: deliver more helpful errors depending on what the user
+    ;;   returned
+    (_ (throw 'invalid-async-request
+              "Invalid request passed back via an (%sync) procedure."
+              async-request))))
+
+(define-syntax-rule (%run body ...)
+  (%run-at body ... #f))
+
+(define-syntax-rule (%run-at body ... when)
+  (make-async-request
+   (lambda (kont)
+     (make-run-request
+      (wrap
+       (kont
+        (begin body ...)))
+      when))))
+
+(define-syntax-rule (%run-delay body ... delay-time)
+  (%run-at body ... (tdelta delay-time)))
+
+(define-syntax-rule (%port-request add-this-port port-request-args ...)
+  (make-async-request
+   (lambda (kont)
+     (list (make-port-request port-request-args ...)
+           (make-run-request kont)))))
+
+;; TODO
+(define-syntax-rule (%run-with-return return body ...)
+  (make-async-request
+   (lambda (kont)
+     (let ((return kont))
+       (lambda ()
+         body ...)))))
+
+;; Aliases
+(define-syntax-rule (8run args ...) (%run args ...))
+(define-syntax-rule (8run-at args ...) (%run-at args ...))
+(define-syntax-rule (8run-delay args ...) (%run-delay args ...))
+(define-syntax-rule (8port-request args ...) (%port-request args ...))
 
 
 \f
 
 (define %current-agenda (make-parameter #f))
 
-(define* (start-agenda agenda #:optional stop-condition)
+(define (update-agenda-from-select! agenda)
+  "Potentially (select) on ports specified in agenda, adding items to queue"
+  (define (hash-keys hash)
+    (hash-map->list (lambda (k v) k) hash))
+  (define (get-wait-time)
+    ;; TODO: we need to figure this out based on whether there's anything
+    ;;   in the queue, and if not, how long till the next scheduled item
+    (let ((soonest-time (schedule-soonest-time (agenda-schedule agenda))))
+      (cond 
+       ((not (q-empty? (agenda-queue agenda)))
+        (cons 0 0))
+       (soonest-time    ; ie, the agenda is non-empty
+        (let* ((current-time (agenda-time agenda)))
+          (if (time<= soonest-time current-time)
+              ;; Well there's something due so let's select
+              ;; (this avoids a (possible?) race condition chance)
+              (cons 0 0)
+              (time-minus soonest-time current-time))))
+       (else
+        (cons #f #f)))))
+  (define (do-select)
+    ;; TODO: support usecond wait time too
+    (match (get-wait-time)
+      ((sec . usec)
+       (select (hash-keys (agenda-read-port-map agenda))
+               (hash-keys (agenda-write-port-map agenda))
+               (hash-keys (agenda-except-port-map agenda))
+               sec usec))))
+  (define (get-procs-to-run)
+    (define (ports->procs ports port-map)
+      (lambda (initial-procs)
+        (fold
+         (lambda (port prev)
+           (cons (lambda ()
+                   ((hash-ref port-map port) port))
+                 prev))
+         initial-procs
+         ports)))
+    (match (do-select)
+      ((read-ports write-ports except-ports)
+       ;; @@: Come on, we can do better than append ;P
+       ((compose (ports->procs
+                  read-ports
+                  (agenda-read-port-map agenda))
+                 (ports->procs
+                  write-ports
+                  (agenda-write-port-map agenda))
+                 (ports->procs
+                  except-ports
+                  (agenda-except-port-map agenda)))
+        '()))))
+  (define (update-agenda)
+    (let ((procs-to-run (get-procs-to-run))
+          (q (agenda-queue agenda)))
+      (for-each
+       (lambda (proc)
+         (enq! q proc))
+       procs-to-run))
+    agenda)
+  (define (ports-to-select?)
+    (define (has-items? selector)
+      ;; @@: O(n)
+      ;;    ... we could use hash-for-each and a continuation to jump
+      ;;    out with a #t at first indication of an item
+      (not (= (hash-count (const #t)
+                          (selector agenda))
+              0)))
+    (or (has-items? agenda-read-port-map)
+        (has-items? agenda-write-port-map)
+        (has-items? agenda-except-port-map)))
+
+  (if (ports-to-select?)
+      (update-agenda)
+      agenda))
+
+(define (agenda-handle-port-request! agenda port-request)
+  "Update an agenda for a port-request"
+  (define (handle-selector request-selector port-map-selector)
+    (if (request-selector port-request)
+        (hash-set! (port-map-selector agenda)
+                   (port-request-port port-request)
+                   (request-selector port-request))))
+  (handle-selector port-request-read agenda-read-port-map)
+  (handle-selector port-request-write agenda-write-port-map)
+  (handle-selector port-request-except agenda-except-port-map))
+
+
+(define* (start-agenda agenda
+                       #:key stop-condition
+                       (get-time gettimeofday)
+                       (handle-ports update-agenda-from-select!))
+  ;; TODO: Document fields
+  "Start up the AGENDA"
   (let loop ((agenda agenda))
-    (let ((new-agenda   
+    (let ((agenda   
            ;; @@: Hm, maybe here would be a great place to handle
            ;;   select'ing on ports.
            ;;   We could compose over agenda-run-once and agenda-read-ports
-           (parameterize ((%current-agenda agenda))
-             (agenda-run-once agenda))))
+           (agenda-run-once agenda)))
       (if (and stop-condition (stop-condition agenda))
           'done
-          (loop new-agenda)))))
+          (let* ((agenda
+                  ;; We have to update the time after ports handled, too
+                  ;; because it may have changed after a select
+                  (set-field
+                   (handle-ports
+                    ;; Adjust the agenda's time just in time
+                    ;; We do this here rather than in agenda-run-once to make
+                    ;; agenda-run-once's behavior fairly predictable
+                    (set-field agenda (agenda-time) (get-time)))
+                   (agenda-time) (get-time))))
+            ;; Update the agenda's current queue based on
+            ;; currently applicable time segments
+            (add-segments-contents-to-queue!
+             (schedule-extract-until! (agenda-schedule agenda) (agenda-time agenda))
+             (agenda-queue agenda))
+            (loop agenda))))))
 
 (define (agenda-run-once agenda)
   "Run once through the agenda, and produce a new agenda
 based on the results"
   (define (call-proc proc)
     (call-with-prompt
-        (agenda-prompt-tag agenda)
-      (lambda ()
-        (proc))
-      ;; TODO
-      (lambda (k) k)))
+     (agenda-prompt-tag agenda)
+     (lambda ()
+       (parameterize ((%current-agenda agenda))
+         (proc)))
+     (lambda (kont async-request)
+       (setup-async-request kont async-request))))
 
   (let ((queue (agenda-queue agenda))
         (next-queue (make-q)))
@@ -270,19 +651,36 @@ based on the results"
       (let* ((proc (q-pop! queue))
              (proc-result (call-proc proc))
              (enqueue
-              (lambda (new-proc)
-                (enq! next-queue new-proc))))
+              (lambda (run-request)
+                (define (schedule-at! time proc)
+                  (schedule-add! (agenda-schedule agenda) time proc))
+                (let ((request-time (run-request-when run-request)))
+                  (match request-time
+                    ((? time-delta? time-delta)
+                     (let ((time (time-delta+ (agenda-time agenda)
+                                              time-delta)))
+                       (schedule-at! time (run-request-proc run-request))))
+                    ((? integer? sec)
+                     (let ((time (cons sec 0)))
+                       (schedule-at! time (run-request-proc run-request))))
+                    (((? integer? sec) . (? integer? usec))
+                     (schedule-at! request-time (run-request-proc run-request)))
+                    (#f
+                     (enq! next-queue (run-request-proc run-request))))))))
+        (define (handle-individual result)
+          (match result
+            ((? run-request? new-proc)
+             (enqueue new-proc))
+            ((? port-request? port-request)
+             (agenda-handle-port-request! agenda port-request))
+            ;; do nothing
+            (_ #f)))
         ;; @@: We might support delay-wrapped procedures here
         (match proc-result
-          ((? procedure? new-proc)
-           (enqueue new-proc))
-          (((? procedure? new-procs) ...)
-           (for-each
-            (lambda (new-proc)
-              (enqueue new-proc))
-            new-procs))
-          ;; do nothing
-          (_ #f))))
-    ;; TODO: Selecting on ports would happen here?
+          ((results ...)
+           (for-each handle-individual results))
+          (one-result (handle-individual one-result)))))
+    ;; TODO: Alternately, we could return the next-queue
+    ;;   along with changes to be added to the schedule here?
     ;; Return new agenda, with next queue set
     (set-field agenda (agenda-queue) next-queue)))