JAL-3076 fetch Ensembl sequence as JSON instead of Fasta
[jalview.git] / src / jalview / ext / ensembl / EnsemblRestClient.java
index dc4cc88..19940ff 100644 (file)
@@ -1,6 +1,26 @@
+/*
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
+ * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
+ * 
+ * This file is part of Jalview.
+ * 
+ * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License 
+ * as published by the Free Software Foundation, either version 3
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ *  
+ * Jalview 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 General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
+ */
 package jalview.ext.ensembl;
 
-import jalview.io.FileParse;
+import jalview.util.StringUtils;
 
 import java.io.BufferedReader;
 import java.io.DataOutputStream;
@@ -9,11 +29,18 @@ import java.io.InputStream;
 import java.io.InputStreamReader;
 import java.net.HttpURLConnection;
 import java.net.MalformedURLException;
+import java.net.ProtocolException;
 import java.net.URL;
+import java.util.HashMap;
 import java.util.List;
+import java.util.Map;
 
 import javax.ws.rs.HttpMethod;
 
+import org.json.simple.JSONArray;
+import org.json.simple.JSONObject;
+import org.json.simple.parser.JSONParser;
+
 /**
  * Base class for Ensembl REST service clients
  * 
@@ -21,22 +48,79 @@ import javax.ws.rs.HttpMethod;
  */
 abstract class EnsemblRestClient extends EnsemblSequenceFetcher
 {
-  protected final static String ENSEMBL_REST = "http://rest.ensembl.org";
+  private static final int DEFAULT_READ_TIMEOUT = 5 * 60 * 1000; // 5 minutes
+
+  private static final int CONNECT_TIMEOUT_MS = 10 * 1000; // 10 seconds
+
+  private static final int MAX_RETRIES = 3;
+
+  private static final int HTTP_OK = 200;
+
+  private static final int HTTP_OVERLOAD = 429;
+
+  /*
+   * update these constants when Jalview has been checked / updated for
+   * changes to Ensembl REST API (ref JAL-2105)
+   * @see https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/Change-log
+   * @see http://rest.ensembl.org/info/rest?content-type=application/json
+   */
+  private static final String LATEST_ENSEMBLGENOMES_REST_VERSION = "6.3";
 
-  protected static final String SEQUENCE_ID_URL = ENSEMBL_REST
-          + "/sequence/id";
+  private static final String LATEST_ENSEMBL_REST_VERSION = "6.3";
 
-  // @see https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/Output-formats
-  private static final String PING_URL = "http://rest.ensembl.org/info/ping.json";
+  private static final String REST_CHANGE_LOG = "https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/Change-log";
 
-  private final static long RETEST_INTERVAL = 10000L; // 10 seconds
+  private static Map<String, EnsemblData> domainData;
 
-  private static boolean ensemblRestAvailable = false;
+  private final static long AVAILABILITY_RETEST_INTERVAL = 10000L; // 10 seconds
 
-  private static long lastCheck = -1;
+  private final static long VERSION_RETEST_INTERVAL = 1000L * 3600; // 1 hr
+
+  protected static final String CONTENT_TYPE_JSON = "?content-type=application/json";
+
+  static
+  {
+    domainData = new HashMap<>();
+    domainData.put(DEFAULT_ENSEMBL_BASEURL,
+            new EnsemblData(DEFAULT_ENSEMBL_BASEURL, LATEST_ENSEMBL_REST_VERSION));
+    domainData.put(DEFAULT_ENSEMBL_GENOMES_BASEURL, new EnsemblData(
+            DEFAULT_ENSEMBL_GENOMES_BASEURL, LATEST_ENSEMBLGENOMES_REST_VERSION));
+  }
 
   protected volatile boolean inProgress = false;
 
+  /**
+   * Default constructor to use rest.ensembl.org
+   */
+  public EnsemblRestClient()
+  {
+    super();
+
+    /*
+     * initialise domain info lazily
+     */
+    if (!domainData.containsKey(ensemblDomain))
+    {
+      domainData.put(ensemblDomain,
+              new EnsemblData(ensemblDomain, LATEST_ENSEMBL_REST_VERSION));
+    }
+    if (!domainData.containsKey(ensemblGenomesDomain))
+    {
+      domainData.put(ensemblGenomesDomain, new EnsemblData(
+              ensemblGenomesDomain, LATEST_ENSEMBLGENOMES_REST_VERSION));
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Constructor given the target domain to fetch data from
+   * 
+   * @param d
+   */
+  public EnsemblRestClient(String d)
+  {
+    setDomain(d);
+  }
+
   @Override
   public boolean queryInProgress()
   {
@@ -67,141 +151,274 @@ abstract class EnsemblRestClient extends EnsemblSequenceFetcher
   protected abstract boolean useGetRequest();
 
   /**
-   * Return the desired value for the Content-Type request header
-   * 
-   * @param multipleIds
+   * Returns the desired value for the Content-Type request header. Default is
+   * application/json, override if required to vary this.
    * 
    * @return
    * @see https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/HTTP-Headers
    */
-  protected abstract String getRequestMimeType(boolean multipleIds);
+  protected String getRequestMimeType()
+  {
+    return "application/json";
+  }
 
   /**
-   * Return the desired value for the Accept request header
+   * Return the desired value for the Accept request header. Default is
+   * application/json, override if required to vary this.
    * 
    * @return
    * @see https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/HTTP-Headers
    */
-  protected abstract String getResponseMimeType();
+  protected String getResponseMimeType()
+  {
+    return "application/json";
+  }
 
   /**
-   * Tries to connect to Ensembl's REST 'ping' endpoint, and returns true if
-   * successful, else false
+   * Checks Ensembl's REST 'ping' endpoint, and returns true if response
+   * indicates available, else false
    * 
+   * @see http://rest.ensembl.org/documentation/info/ping
    * @return
    */
-  private boolean checkEnsembl()
+  boolean checkEnsembl()
   {
+    BufferedReader br = null;
+    String pingUrl = getDomain() + "/info/ping" + CONTENT_TYPE_JSON;
     try
     {
-      URL ping = new URL(PING_URL);
-      HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) ping.openConnection();
-      int rc = conn.getResponseCode();
-      conn.disconnect();
-      if (rc >= 200 && rc < 300)
+      // note this format works for both ensembl and ensemblgenomes
+      // info/ping.json works for ensembl only (March 2016)
+      URL ping = new URL(pingUrl);
+
+      /*
+       * expect {"ping":1} if ok
+       * if ping takes more than 2 seconds to respond, treat as if unavailable
+       */
+      br = getHttpResponse(ping, null, 2 * 1000);
+      if (br == null)
       {
-        return true;
+        // error reponse status
+        return false;
       }
+      JSONParser jp = new JSONParser();
+      JSONObject val = (JSONObject) jp.parse(br);
+      String pingString = val.get("ping").toString();
+      return pingString != null;
     } catch (Throwable t)
     {
-      System.err.println("Error connecting to " + PING_URL + ": "
-              + t.getMessage());
+      System.err.println(
+              "Error connecting to " + pingUrl + ": " + t.getMessage());
+    } finally
+    {
+      if (br != null)
+      {
+        try
+        {
+          br.close();
+        } catch (IOException e)
+        {
+          // ignore
+        }
+      }
     }
     return false;
   }
 
   /**
-   * returns a reader to a Fasta response from the Ensembl sequence endpoint
+   * Returns a reader to a (Json) response from the Ensembl sequence endpoint.
+   * If the request failed the return value may be null.
    * 
    * @param ids
    * @return
    * @throws IOException
    */
-  protected FileParse getSequenceReader(List<String> ids)
+  protected BufferedReader getSequenceReader(List<String> ids)
           throws IOException
   {
     URL url = getUrl(ids);
-  
+
     BufferedReader reader = getHttpResponse(url, ids);
-    FileParse fp = new FileParse(reader, url.toString(), "HTTP_POST");
-    return fp;
+    return reader;
   }
 
   /**
-   * Writes the HTTP request and gets the response as a reader.
+   * Gets a reader to the HTTP response, using the default read timeout of 5
+   * minutes
    * 
    * @param url
    * @param ids
-   *          written as Json POST body if more than one
    * @return
    * @throws IOException
-   *           if response code was not 200, or other I/O error
    */
   protected BufferedReader getHttpResponse(URL url, List<String> ids)
           throws IOException
   {
-    long now = System.currentTimeMillis();
+    return getHttpResponse(url, ids, DEFAULT_READ_TIMEOUT);
+  }
+
+  /**
+   * Sends the HTTP request and gets the response as a reader. Returns null if
+   * the HTTP response code was not 200.
+   * 
+   * @param url
+   * @param ids
+   *          written as Json POST body if more than one
+   * @param readTimeout
+   *          in milliseconds
+   * @return
+   * @throws IOException
+   */
+  protected BufferedReader getHttpResponse(URL url, List<String> ids,
+          int readTimeout) throws IOException
+  {
+    int retriesLeft = MAX_RETRIES;
+    HttpURLConnection connection = null;
+    int responseCode = 0;
+
+    while (retriesLeft > 0)
+    {
+      connection = tryConnection(url, ids, readTimeout);
+      responseCode = connection.getResponseCode();
+      if (responseCode == HTTP_OVERLOAD) // 429
+      {
+        retriesLeft--;
+        checkRetryAfter(connection);
+      }
+      else
+      {
+        retriesLeft = 0;
+      }
+    }
+    if (responseCode != HTTP_OK) // 200
+    {
+      /*
+       * note: a GET request for an invalid id returns an error code e.g. 415
+       * but POST request returns 200 and an empty Fasta response 
+       */
+      System.err.println("Response code " + responseCode + " for " + url);
+      return null;
+    }
+
+    InputStream response = connection.getInputStream();
+
+    // System.out.println(getClass().getName() + " took "
+    // + (System.currentTimeMillis() - now) + "ms to fetch");
+
+    BufferedReader reader = null;
+    reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(response, "UTF-8"));
+    return reader;
+  }
+
+  /**
+   * @param url
+   * @param ids
+   * @param readTimeout
+   * @return
+   * @throws IOException
+   * @throws ProtocolException
+   */
+  protected HttpURLConnection tryConnection(URL url, List<String> ids,
+          int readTimeout) throws IOException, ProtocolException
+  {
+    // System.out.println(System.currentTimeMillis() + " " + url);
     HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
-  
+
     /*
      * POST method allows multiple queries in one request; it is supported for
      * sequence queries, but not for overlap
      */
-    boolean multipleIds = ids.size() > 1;// useGetRequest();
-    connection.setRequestMethod(multipleIds ? HttpMethod.POST
-            : HttpMethod.GET);
-    connection.setRequestProperty("Content-Type",
-            getRequestMimeType(multipleIds));
+    boolean multipleIds = ids != null && ids.size() > 1;
+    connection.setRequestMethod(
+            multipleIds ? HttpMethod.POST : HttpMethod.GET);
+    connection.setRequestProperty("Content-Type", getRequestMimeType());
     connection.setRequestProperty("Accept", getResponseMimeType());
 
     connection.setUseCaches(false);
     connection.setDoInput(true);
     connection.setDoOutput(multipleIds);
 
+    connection.setConnectTimeout(CONNECT_TIMEOUT_MS);
+    connection.setReadTimeout(readTimeout);
+
     if (multipleIds)
     {
       writePostBody(connection, ids);
     }
-  
-    InputStream response = connection.getInputStream();
-    int responseCode = connection.getResponseCode();
-  
-    if (responseCode != 200)
+    return connection;
+  }
+
+  /**
+   * Inspects response headers for a 'retry-after' directive, and waits for the
+   * directed period (if less than 10 seconds)
+   * 
+   * @see https://github.com/Ensembl/ensembl-rest/wiki/Rate-Limits
+   * @param connection
+   */
+  void checkRetryAfter(HttpURLConnection connection)
+  {
+    String retryDelay = connection.getHeaderField("Retry-After");
+
+    // to test:
+    // retryDelay = "5";
+
+    if (retryDelay != null)
     {
-      /*
-       * note: a GET request for an invalid id returns an error code e.g. 415
-       * but POST request returns 200 and an empty Fasta response 
-       */
-      throw new IOException(
-              "Response code was not 200. Detected response was "
-                      + responseCode);
+      try
+      {
+        int retrySecs = Integer.valueOf(retryDelay);
+        if (retrySecs > 0 && retrySecs < 10)
+        {
+          System.err
+                  .println("Ensembl REST service rate limit exceeded, waiting "
+                          + retryDelay + " seconds before retrying");
+          Thread.sleep(1000 * retrySecs);
+        }
+      } catch (NumberFormatException | InterruptedException e)
+      {
+        System.err.println("Error handling Retry-After: " + e.getMessage());
+      }
     }
-    System.out.println(getClass().getName() + " took "
-            + (System.currentTimeMillis() - now) + "ms to fetch");
-  
-    BufferedReader reader = null;
-    reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(response, "UTF-8"));
-    return reader;
   }
 
   /**
    * Rechecks if Ensembl is responding, unless the last check was successful and
    * the retest interval has not yet elapsed. Returns true if Ensembl is up,
-   * else false.
+   * else false. Also retrieves and saves the current version of Ensembl data
+   * and REST services at intervals.
    * 
    * @return
    */
   protected boolean isEnsemblAvailable()
   {
+    EnsemblData info = domainData.get(getDomain());
+
     long now = System.currentTimeMillis();
-    boolean retest = now - lastCheck > RETEST_INTERVAL;
-    if (ensemblRestAvailable && !retest)
+
+    /*
+     * recheck if Ensembl is up if it was down, or the recheck period has elapsed
+     */
+    boolean retestAvailability = (now
+            - info.lastAvailableCheckTime) > AVAILABILITY_RETEST_INTERVAL;
+    if (!info.restAvailable || retestAvailability)
+    {
+      info.restAvailable = checkEnsembl();
+      info.lastAvailableCheckTime = now;
+    }
+
+    /*
+     * refetch Ensembl versions if the recheck period has elapsed
+     */
+    boolean refetchVersion = (now
+            - info.lastVersionCheckTime) > VERSION_RETEST_INTERVAL;
+    if (refetchVersion)
     {
-      return true;
+      checkEnsemblRestVersion();
+      checkEnsemblDataVersion();
+      info.lastVersionCheckTime = now;
     }
-    ensemblRestAvailable = checkEnsembl();
-    lastCheck = now;
-    return ensemblRestAvailable;
+
+    return info.restAvailable;
   }
 
   /**
@@ -234,10 +451,131 @@ abstract class EnsemblRestClient extends EnsemblSequenceFetcher
     byte[] thepostbody = postBody.toString().getBytes();
     connection.setRequestProperty("Content-Length",
             Integer.toString(thepostbody.length));
-    DataOutputStream wr = new DataOutputStream(connection.getOutputStream());
+    DataOutputStream wr = new DataOutputStream(
+            connection.getOutputStream());
     wr.write(thepostbody);
     wr.flush();
     wr.close();
   }
 
+  /**
+   * Fetches and checks Ensembl's REST version number
+   * 
+   * @return
+   */
+  private void checkEnsemblRestVersion()
+  {
+    EnsemblData info = domainData.get(getDomain());
+
+    JSONParser jp = new JSONParser();
+    URL url = null;
+    try
+    {
+      url = new URL(getDomain() + "/info/rest" + CONTENT_TYPE_JSON);
+      BufferedReader br = getHttpResponse(url, null);
+      if (br == null)
+      {
+        return;
+      }
+      JSONObject val = (JSONObject) jp.parse(br);
+      String version = val.get("release").toString();
+      String majorVersion = version.substring(0, version.indexOf("."));
+      String expected = info.expectedRestVersion;
+      String expectedMajorVersion = expected.substring(0,
+              expected.indexOf("."));
+      info.restMajorVersionMismatch = false;
+      try
+      {
+        /*
+         * if actual REST major version is ahead of what we expect,
+         * record this in case we want to warn the user
+         */
+        if (Float.valueOf(majorVersion) > Float
+                .valueOf(expectedMajorVersion))
+        {
+          info.restMajorVersionMismatch = true;
+        }
+      } catch (NumberFormatException e)
+      {
+        System.err.println("Error in REST version: " + e.toString());
+      }
+
+      /*
+       * check if REST version is later than what Jalview has tested against,
+       * if so warn; we don't worry if it is earlier (this indicates Jalview has
+       * been tested in advance against the next pending REST version)
+       */
+      boolean laterVersion = StringUtils.compareVersions(version,
+              expected) == 1;
+      if (laterVersion)
+      {
+        System.err.println(String.format(
+                "EnsemblRestClient expected %s REST version %s but found %s, see %s",
+                getDbSource(), expected, version, REST_CHANGE_LOG));
+      }
+      info.restVersion = version;
+    } catch (Throwable t)
+    {
+      System.err.println(
+              "Error checking Ensembl REST version: " + t.getMessage());
+    }
+  }
+
+  public boolean isRestMajorVersionMismatch()
+  {
+    return domainData.get(getDomain()).restMajorVersionMismatch;
+  }
+
+  /**
+   * Fetches and checks Ensembl's data version number
+   * 
+   * @return
+   */
+  private void checkEnsemblDataVersion()
+  {
+    JSONParser jp = new JSONParser();
+    URL url = null;
+    BufferedReader br = null;
+
+    try
+    {
+      url = new URL(getDomain() + "/info/data" + CONTENT_TYPE_JSON);
+      br = getHttpResponse(url, null);
+      if (br != null)
+      {
+        JSONObject val = (JSONObject) jp.parse(br);
+        JSONArray versions = (JSONArray) val.get("releases");
+        domainData.get(getDomain()).dataVersion = versions.get(0)
+                .toString();
+      }
+    } catch (Throwable t)
+    {
+      System.err.println(
+              "Error checking Ensembl data version: " + t.getMessage());
+    } finally
+    {
+      if (br != null)
+      {
+        try
+        {
+          br.close();
+        } catch (IOException e)
+        {
+          // ignore
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  public String getEnsemblDataVersion()
+  {
+    return domainData.get(getDomain()).dataVersion;
+  }
+
+  @Override
+  public String getDbVersion()
+  {
+    return getEnsemblDataVersion();
+  }
+
 }