src/jalview/ext/ensembl/EnsemblRestClient.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
   3  * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
   4  *
   5  * This file is part of Jalview.
   6  *
   7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation, either version 3
  10  * of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  20  */
  21 package jalview.ext.ensembl;
  22
  23 import jalview.io.DataSourceType;
  24 import jalview.io.FileParse;
  25 import jalview.util.StringUtils;
  26
  27 import java.io.BufferedReader;
  28 import java.io.DataOutputStream;
  29 import java.io.IOException;
  30 import java.io.InputStream;
  31 import java.io.InputStreamReader;
  32 import java.net.HttpURLConnection;
  33 import java.net.MalformedURLException;
  34 import java.net.ProtocolException;
  35 import java.net.URL;
  36 import java.util.HashMap;
  37 import java.util.List;
  38 import java.util.Map;
  39
  40 import javax.ws.rs.HttpMethod;
  41
  42 import org.json.simple.JSONArray;
  43 import org.json.simple.JSONObject;
  44 import org.json.simple.parser.JSONParser;
  45
  46 /**
  47  * Base class for Ensembl REST service clients
  48  *
  49  * @author gmcarstairs
  50  */
  51 abstract class EnsemblRestClient extends EnsemblSequenceFetcher
  52 {
  53   private static final int DEFAULT_READ_TIMEOUT = 5 * 60 * 1000; // 5 minutes
  54
  55   private static final int CONNECT_TIMEOUT_MS = 10 * 1000; // 10 seconds
  56
  57   private static final int MAX_RETRIES = 3;
  58
  59   private static final int HTTP_OK = 200;
  60
  61   private static final int HTTP_OVERLOAD = 429;
  62
  63   /*
  64    * update these constants when Jalview has been checked / updated for
  65    * changes to Ensembl REST API (ref JAL-2105)
  66    * @see https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/Change-log
  67    * @see http://rest.ensembl.org/info/rest?content-type=application/json
  68    */
  69   private static final String LATEST_ENSEMBLGENOMES_REST_VERSION = "6.3";
  70
  71   private static final String LATEST_ENSEMBL_REST_VERSION = "6.3";
  72
  73   private static final String REST_CHANGE_LOG = "https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/Change-log";
  74
  75   private static Map<String, EnsemblData> domainData;
  76
  77   private final static long AVAILABILITY_RETEST_INTERVAL = 10000L; // 10 seconds
  78
  79   private final static long VERSION_RETEST_INTERVAL = 1000L * 3600; // 1 hr
  80
  81   protected static final String CONTENT_TYPE_JSON = "?content-type=application/json";
  82
  83   static
  84   {
  85     domainData = new HashMap<>();
  86     domainData.put(DEFAULT_ENSEMBL_BASEURL,
  87             new EnsemblData(DEFAULT_ENSEMBL_BASEURL, LATEST_ENSEMBL_REST_VERSION));
  88     domainData.put(DEFAULT_ENSEMBL_GENOMES_BASEURL, new EnsemblData(
  89             DEFAULT_ENSEMBL_GENOMES_BASEURL, LATEST_ENSEMBLGENOMES_REST_VERSION));
  90   }
  91
  92   protected volatile boolean inProgress = false;
  93
  94   /**
  95    * Default constructor to use rest.ensembl.org
  96    */
  97   public EnsemblRestClient()
  98   {
  99     super();
 100
 101     /*
 102      * initialise domain info lazily
 103      */
 104     if (!domainData.containsKey(ensemblDomain))
 105     {
 106       domainData.put(ensemblDomain,
 107               new EnsemblData(ensemblDomain, LATEST_ENSEMBL_REST_VERSION));
 108     }
 109     if (!domainData.containsKey(ensemblGenomesDomain))
 110     {
 111       domainData.put(ensemblGenomesDomain, new EnsemblData(
 112               ensemblGenomesDomain, LATEST_ENSEMBLGENOMES_REST_VERSION));
 113     }
 114   }
 115
 116   /**
 117    * Constructor given the target domain to fetch data from
 118    *
 119    * @param d
 120    */
 121   public EnsemblRestClient(String d)
 122   {
 123     setDomain(d);
 124   }
 125
 126   @Override
 127   public boolean queryInProgress()
 128   {
 129     return inProgress;
 130   }
 131
 132   @Override
 133   public StringBuffer getRawRecords()
 134   {
 135     return null;
 136   }
 137
 138   /**
 139    * Returns the URL for the client http request
 140    *
 141    * @param ids
 142    * @return
 143    * @throws MalformedURLException
 144    */
 145   protected abstract URL getUrl(List<String> ids)
 146           throws MalformedURLException;
 147
 148   /**
 149    * Returns true if client uses GET method, false if it uses POST
 150    *
 151    * @return
 152    */
 153   protected abstract boolean useGetRequest();
 154
 155   /**
 156    * Return the desired value for the Content-Type request header
 157    *
 158    * @param multipleIds
 159    *
 160    * @return
 161    * @see https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/HTTP-Headers
 162    */
 163   protected abstract String getRequestMimeType(boolean multipleIds);
 164
 165   /**
 166    * Return the desired value for the Accept request header
 167    *
 168    * @return
 169    * @see https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/HTTP-Headers
 170    */
 171   protected abstract String getResponseMimeType();
 172
 173   /**
 174    * Checks Ensembl's REST 'ping' endpoint, and returns true if response
 175    * indicates available, else false
 176    *
 177    * @see http://rest.ensembl.org/documentation/info/ping
 178    * @return
 179    */
 180   boolean checkEnsembl()
 181   {
 182     BufferedReader br = null;
 183     String pingUrl = getDomain() + "/info/ping" + CONTENT_TYPE_JSON;
 184     try
 185     {
 186       // note this format works for both ensembl and ensemblgenomes
 187       // info/ping.json works for ensembl only (March 2016)
 188       URL ping = new URL(pingUrl);
 189
 190       /*
 191        * expect {"ping":1} if ok
 192        * if ping takes more than 2 seconds to respond, treat as if unavailable
 193        */
 194       br = getHttpResponse(ping, null, 2 * 1000);
 195       if (br == null)
 196       {
 197         // error reponse status
 198         return false;
 199       }
 200       JSONParser jp = new JSONParser();
 201       JSONObject val = (JSONObject) jp.parse(br);
 202       String pingString = val.get("ping").toString();
 203       return pingString != null;
 204     } catch (Throwable t)
 205     {
 206       System.err.println(
 207               "Error connecting to " + pingUrl + ": " + t.getMessage());
 208     } finally
 209     {
 210       if (br != null)
 211       {
 212         try
 213         {
 214           br.close();
 215         } catch (IOException e)
 216         {
 217           // ignore
 218         }
 219       }
 220     }
 221     return false;
 222   }
 223
 224   /**
 225    * returns a reader to a Fasta response from the Ensembl sequence endpoint
 226    *
 227    * @param ids
 228    * @return
 229    * @throws IOException
 230    */
 231   protected FileParse getSequenceReader(List<String> ids) throws IOException
 232   {
 233     URL url = getUrl(ids);
 234
 235     BufferedReader reader = getHttpResponse(url, ids);
 236     if (reader == null)
 237     {
 238       // request failed
 239       return null;
 240     }
 241     FileParse fp = new FileParse(reader, url.toString(),
 242             DataSourceType.URL);
 243     return fp;
 244   }
 245
 246   /**
 247    * Gets a reader to the HTTP response, using the default read timeout of 5
 248    * minutes
 249    *
 250    * @param url
 251    * @param ids
 252    * @return
 253    * @throws IOException
 254    */
 255   protected BufferedReader getHttpResponse(URL url, List<String> ids)
 256           throws IOException
 257   {
 258     return getHttpResponse(url, ids, DEFAULT_READ_TIMEOUT);
 259   }
 260
 261   /**
 262    * Sends the HTTP request and gets the response as a reader. Returns null if
 263    * the HTTP response code was not 200.
 264    *
 265    * @param url
 266    * @param ids
 267    *          written as Json POST body if more than one
 268    * @param readTimeout
 269    *          in milliseconds
 270    * @return
 271    * @throws IOException
 272    */
 273   protected BufferedReader getHttpResponse(URL url, List<String> ids,
 274           int readTimeout) throws IOException
 275   {
 276     int retriesLeft = MAX_RETRIES;
 277     HttpURLConnection connection = null;
 278     int responseCode = 0;
 279
 280     while (retriesLeft > 0)
 281     {
 282       connection = tryConnection(url, ids, readTimeout);
 283       responseCode = connection.getResponseCode();
 284       if (responseCode == HTTP_OVERLOAD) // 429
 285       {
 286         retriesLeft--;
 287         checkRetryAfter(connection);
 288       }
 289       else
 290       {
 291         retriesLeft = 0;
 292       }
 293     }
 294     if (responseCode != HTTP_OK) // 200
 295     {
 296       /*
 297        * note: a GET request for an invalid id returns an error code e.g. 415
 298        * but POST request returns 200 and an empty Fasta response
 299        */
 300       System.err.println("Response code " + responseCode + " for " + url);
 301       return null;
 302     }
 303
 304     InputStream response = connection.getInputStream();
 305
 306     // System.out.println(getClass().getName() + " took "
 307     // + (System.currentTimeMillis() - now) + "ms to fetch");
 308
 309     BufferedReader reader = null;
 310     reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(response, "UTF-8"));
 311     return reader;
 312   }
 313
 314   /**
 315    * @param url
 316    * @param ids
 317    * @param readTimeout
 318    * @return
 319    * @throws IOException
 320    * @throws ProtocolException
 321    */
 322   protected HttpURLConnection tryConnection(URL url, List<String> ids,
 323           int readTimeout) throws IOException, ProtocolException
 324   {
 325     // System.out.println(System.currentTimeMillis() + " " + url);
 326     HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
 327
 328     /*
 329      * POST method allows multiple queries in one request; it is supported for
 330      * sequence queries, but not for overlap
 331      */
 332     boolean multipleIds = ids != null && ids.size() > 1;
 333     connection.setRequestMethod(
 334             multipleIds ? HttpMethod.POST : HttpMethod.GET);
 335     connection.setRequestProperty("Content-Type",
 336             getRequestMimeType(multipleIds));
 337     connection.setRequestProperty("Accept", getResponseMimeType());
 338
 339     connection.setUseCaches(false);
 340     connection.setDoInput(true);
 341     connection.setDoOutput(multipleIds);
 342
 343     connection.setConnectTimeout(CONNECT_TIMEOUT_MS);
 344     connection.setReadTimeout(readTimeout);
 345
 346     if (multipleIds)
 347     {
 348       writePostBody(connection, ids);
 349     }
 350     return connection;
 351   }
 352
 353   /**
 354    * Inspects response headers for a 'retry-after' directive, and waits for the
 355    * directed period (if less than 10 seconds)
 356    *
 357    * @see https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/Rate-Limits
 358    * @param connection
 359    */
 360   void checkRetryAfter(HttpURLConnection connection)
 361   {
 362     String retryDelay = connection.getHeaderField("Retry-After");
 363
 364     // to test:
 365     // retryDelay = "5";
 366
 367     if (retryDelay != null)
 368     {
 369       try
 370       {
 371         int retrySecs = Integer.valueOf(retryDelay);
 372         if (retrySecs > 0 && retrySecs < 10)
 373         {
 374           System.err
 375                   .println("Ensembl REST service rate limit exceeded, waiting "
 376                           + retryDelay + " seconds before retrying");
 377           Thread.sleep(1000 * retrySecs);
 378         }
 379       } catch (NumberFormatException | InterruptedException e)
 380       {
 381         System.err.println("Error handling Retry-After: " + e.getMessage());
 382       }
 383     }
 384   }
 385
 386   /**
 387    * Rechecks if Ensembl is responding, unless the last check was successful and
 388    * the retest interval has not yet elapsed. Returns true if Ensembl is up,
 389    * else false. Also retrieves and saves the current version of Ensembl data
 390    * and REST services at intervals.
 391    *
 392    * @return
 393    */
 394   protected boolean isEnsemblAvailable()
 395   {
 396     EnsemblData info = domainData.get(getDomain());
 397
 398     long now = System.currentTimeMillis();
 399
 400     /*
 401      * recheck if Ensembl is up if it was down, or the recheck period has elapsed
 402      */
 403     boolean retestAvailability = (now
 404             - info.lastAvailableCheckTime) > AVAILABILITY_RETEST_INTERVAL;
 405     if (!info.restAvailable || retestAvailability)
 406     {
 407       info.restAvailable = checkEnsembl();
 408       info.lastAvailableCheckTime = now;
 409     }
 410
 411     /*
 412      * refetch Ensembl versions if the recheck period has elapsed
 413      */
 414     boolean refetchVersion = (now
 415             - info.lastVersionCheckTime) > VERSION_RETEST_INTERVAL;
 416     if (refetchVersion)
 417     {
 418       checkEnsemblRestVersion();
 419       checkEnsemblDataVersion();
 420       info.lastVersionCheckTime = now;
 421     }
 422
 423     return info.restAvailable;
 424   }
 425
 426   /**
 427    * Constructs, writes and flushes the POST body of the request, containing the
 428    * query ids in JSON format
 429    *
 430    * @param connection
 431    * @param ids
 432    * @throws IOException
 433    */
 434   protected void writePostBody(HttpURLConnection connection,
 435           List<String> ids) throws IOException
 436   {
 437     boolean first;
 438     StringBuilder postBody = new StringBuilder(64);
 439     postBody.append("{\"ids\":[");
 440     first = true;
 441     for (String id : ids)
 442     {
 443       if (!first)
 444       {
 445         postBody.append(",");
 446       }
 447       first = false;
 448       postBody.append("\"");
 449       postBody.append(id.trim());
 450       postBody.append("\"");
 451     }
 452     postBody.append("]}");
 453     byte[] thepostbody = postBody.toString().getBytes();
 454     connection.setRequestProperty("Content-Length",
 455             Integer.toString(thepostbody.length));
 456     DataOutputStream wr = new DataOutputStream(
 457             connection.getOutputStream());
 458     wr.write(thepostbody);
 459     wr.flush();
 460     wr.close();
 461   }
 462
 463   /**
 464    * Fetches and checks Ensembl's REST version number
 465    *
 466    * @return
 467    */
 468   private void checkEnsemblRestVersion()
 469   {
 470     EnsemblData info = domainData.get(getDomain());
 471
 472     JSONParser jp = new JSONParser();
 473     URL url = null;
 474     try
 475     {
 476       url = new URL(getDomain() + "/info/rest" + CONTENT_TYPE_JSON);
 477       BufferedReader br = getHttpResponse(url, null);
 478       if (br == null)
 479       {
 480         return;
 481       }
 482       JSONObject val = (JSONObject) jp.parse(br);
 483       String version = val.get("release").toString();
 484       String majorVersion = version.substring(0, version.indexOf("."));
 485       String expected = info.expectedRestVersion;
 486       String expectedMajorVersion = expected.substring(0,
 487               expected.indexOf("."));
 488       info.restMajorVersionMismatch = false;
 489       try
 490       {
 491         /*
 492          * if actual REST major version is ahead of what we expect,
 493          * record this in case we want to warn the user
 494          */
 495         if (Float.valueOf(majorVersion) > Float
 496                 .valueOf(expectedMajorVersion))
 497         {
 498           info.restMajorVersionMismatch = true;
 499         }
 500       } catch (NumberFormatException e)
 501       {
 502         System.err.println("Error in REST version: " + e.toString());
 503       }
 504
 505       /*
 506        * check if REST version is later than what Jalview has tested against,
 507        * if so warn; we don't worry if it is earlier (this indicates Jalview has
 508        * been tested in advance against the next pending REST version)
 509        */
 510       boolean laterVersion = StringUtils.compareVersions(version,
 511               expected) == 1;
 512       if (laterVersion)
 513       {
 514         System.err.println(String.format(
 515                 "EnsemblRestClient expected %s REST version %s but found %s, see %s",
 516                 getDbSource(), expected, version, REST_CHANGE_LOG));
 517       }
 518       info.restVersion = version;
 519     } catch (Throwable t)
 520     {
 521       System.err.println(
 522               "Error checking Ensembl REST version: " + t.getMessage());
 523     }
 524   }
 525
 526   public boolean isRestMajorVersionMismatch()
 527   {
 528     return domainData.get(getDomain()).restMajorVersionMismatch;
 529   }
 530
 531   /**
 532    * Fetches and checks Ensembl's data version number
 533    *
 534    * @return
 535    */
 536   private void checkEnsemblDataVersion()
 537   {
 538     JSONParser jp = new JSONParser();
 539     URL url = null;
 540     BufferedReader br = null;
 541
 542     try
 543     {
 544       url = new URL(getDomain() + "/info/data" + CONTENT_TYPE_JSON);
 545       br = getHttpResponse(url, null);
 546       if (br != null)
 547       {
 548         JSONObject val = (JSONObject) jp.parse(br);
 549         JSONArray versions = (JSONArray) val.get("releases");
 550         domainData.get(getDomain()).dataVersion = versions.get(0)
 551                 .toString();
 552       }
 553     } catch (Throwable t)
 554     {
 555       System.err.println(
 556               "Error checking Ensembl data version: " + t.getMessage());
 557     } finally
 558     {
 559       if (br != null)
 560       {
 561         try
 562         {
 563           br.close();
 564         } catch (IOException e)
 565         {
 566           // ignore
 567         }
 568       }
 569     }
 570   }
 571
 572   public String getEnsemblDataVersion()
 573   {
 574     return domainData.get(getDomain()).dataVersion;
 575   }
 576
 577   @Override
 578   public String getDbVersion()
 579   {
 580     return getEnsemblDataVersion();
 581   }
 582
 583 }