JAL-3013 ensure Chimera as a symlink gets resolved
[jalview.git] / src / ext / edu / ucsf / rbvi / strucviz2 / ChimeraManager.java
1 /* vim: set ts=2: */
2 /**
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30  * EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
31  *
32  */
33 package ext.edu.ucsf.rbvi.strucviz2;
34
35 import jalview.ws.HttpClientUtils;
36
37 import java.awt.Color;
38 import java.io.BufferedReader;
39 import java.io.File;
40 import java.io.IOException;
41 import java.io.InputStream;
42 import java.io.InputStreamReader;
43 import java.nio.file.Paths;
44 import java.util.ArrayList;
45 import java.util.Collection;
46 import java.util.HashMap;
47 import java.util.List;
48 import java.util.Map;
49
50 import org.apache.http.NameValuePair;
51 import org.apache.http.message.BasicNameValuePair;
52 import org.slf4j.Logger;
53 import org.slf4j.LoggerFactory;
54
55 import ext.edu.ucsf.rbvi.strucviz2.StructureManager.ModelType;
56 import ext.edu.ucsf.rbvi.strucviz2.port.ListenerThreads;
57
58 /**
59  * This object maintains the Chimera communication information.
60  */
61 public class ChimeraManager
62 {
63   private static final int REST_REPLY_TIMEOUT_MS = 15000;
64
65   private static final int CONNECTION_TIMEOUT_MS = 100;
66
67   private static final boolean debug = false;
68
69   private int chimeraRestPort;
70
71   private Process chimera;
72
73   private ListenerThreads chimeraListenerThread;
74
75   private Map<Integer, ChimeraModel> currentModelsMap;
76
77   private Logger logger = LoggerFactory
78           .getLogger(ext.edu.ucsf.rbvi.strucviz2.ChimeraManager.class);
79
80   private StructureManager structureManager;
81
82   public ChimeraManager(StructureManager structureManager)
83   {
84     this.structureManager = structureManager;
85     chimera = null;
86     chimeraListenerThread = null;
87     currentModelsMap = new HashMap<>();
88
89   }
90
91   public List<ChimeraModel> getChimeraModels(String modelName)
92   {
93     List<ChimeraModel> models = getChimeraModels(modelName,
94             ModelType.PDB_MODEL);
95     models.addAll(getChimeraModels(modelName, ModelType.SMILES));
96     return models;
97   }
98
99   public List<ChimeraModel> getChimeraModels(String modelName,
100           ModelType modelType)
101   {
102     List<ChimeraModel> models = new ArrayList<>();
103     for (ChimeraModel model : currentModelsMap.values())
104     {
105       if (modelName.equals(model.getModelName())
106               && modelType.equals(model.getModelType()))
107       {
108         models.add(model);
109       }
110     }
111     return models;
112   }
113
114   public Map<String, List<ChimeraModel>> getChimeraModelsMap()
115   {
116     Map<String, List<ChimeraModel>> models = new HashMap<>();
117     for (ChimeraModel model : currentModelsMap.values())
118     {
119       String modelName = model.getModelName();
120       if (!models.containsKey(modelName))
121       {
122         models.put(modelName, new ArrayList<ChimeraModel>());
123       }
124       if (!models.get(modelName).contains(model))
125       {
126         models.get(modelName).add(model);
127       }
128     }
129     return models;
130   }
131
132   public ChimeraModel getChimeraModel(Integer modelNumber,
133           Integer subModelNumber)
134   {
135     Integer key = ChimUtils.makeModelKey(modelNumber, subModelNumber);
136     if (currentModelsMap.containsKey(key))
137     {
138       return currentModelsMap.get(key);
139     }
140     return null;
141   }
142
143   public ChimeraModel getChimeraModel()
144   {
145     return currentModelsMap.values().iterator().next();
146   }
147
148   public Collection<ChimeraModel> getChimeraModels()
149   {
150     // this method is invoked by the model navigator dialog
151     return currentModelsMap.values();
152   }
153
154   public int getChimeraModelsCount(boolean smiles)
155   {
156     // this method is invokes by the model navigator dialog
157     int counter = currentModelsMap.size();
158     if (smiles)
159     {
160       return counter;
161     }
162
163     for (ChimeraModel model : currentModelsMap.values())
164     {
165       if (model.getModelType() == ModelType.SMILES)
166       {
167         counter--;
168       }
169     }
170     return counter;
171   }
172
173   public boolean hasChimeraModel(Integer modelNubmer)
174   {
175     return hasChimeraModel(modelNubmer, 0);
176   }
177
178   public boolean hasChimeraModel(Integer modelNubmer, Integer subModelNumber)
179   {
180     return currentModelsMap.containsKey(ChimUtils.makeModelKey(modelNubmer,
181             subModelNumber));
182   }
183
184   public void addChimeraModel(Integer modelNumber, Integer subModelNumber,
185           ChimeraModel model)
186   {
187     currentModelsMap.put(
188             ChimUtils.makeModelKey(modelNumber, subModelNumber), model);
189   }
190
191   public void removeChimeraModel(Integer modelNumber, Integer subModelNumber)
192   {
193     int modelKey = ChimUtils.makeModelKey(modelNumber, subModelNumber);
194     if (currentModelsMap.containsKey(modelKey))
195     {
196       currentModelsMap.remove(modelKey);
197     }
198   }
199
200   public List<ChimeraModel> openModel(String modelPath, ModelType type)
201   {
202     return openModel(modelPath, getFileNameFromPath(modelPath), type);
203   }
204
205   /**
206    * Overloaded method to allow Jalview to pass in a model name.
207    * 
208    * @param modelPath
209    * @param modelName
210    * @param type
211    * @return
212    */
213   public List<ChimeraModel> openModel(String modelPath, String modelName,
214           ModelType type)
215   {
216     logger.info("chimera open " + modelPath);
217     // stopListening();
218     List<ChimeraModel> modelList = getModelList();
219     List<String> response = null;
220     // TODO: [Optional] Handle modbase models
221     if (type == ModelType.MODBASE_MODEL)
222     {
223       response = sendChimeraCommand("open modbase:" + modelPath, true);
224       // } else if (type == ModelType.SMILES) {
225       // response = sendChimeraCommand("open smiles:" + modelName, true);
226       // modelName = "smiles:" + modelName;
227     }
228     else
229     {
230       response = sendChimeraCommand("open " + modelPath, true);
231     }
232     if (response == null)
233     {
234       // something went wrong
235       logger.warn("Could not open " + modelPath);
236       return null;
237     }
238
239     // patch for Jalview - set model name in Chimera
240     // TODO: find a variant that works for sub-models
241     for (ChimeraModel newModel : getModelList())
242     {
243       if (!modelList.contains(newModel))
244       {
245         newModel.setModelName(modelName);
246         sendChimeraCommand(
247                 "setattr M name " + modelName + " #"
248                         + newModel.getModelNumber(), false);
249         modelList.add(newModel);
250       }
251     }
252
253     // assign color and residues to open models
254     for (ChimeraModel chimeraModel : modelList)
255     {
256       // get model color
257       Color modelColor = getModelColor(chimeraModel);
258       if (modelColor != null)
259       {
260         chimeraModel.setModelColor(modelColor);
261       }
262
263       // Get our properties (default color scheme, etc.)
264       // Make the molecule look decent
265       // chimeraSend("repr stick "+newModel.toSpec());
266
267       // Create the information we need for the navigator
268       if (type != ModelType.SMILES)
269       {
270         addResidues(chimeraModel);
271       }
272     }
273
274     sendChimeraCommand("focus", false);
275     // startListening(); // see ChimeraListener
276     return modelList;
277   }
278
279   /**
280    * Refactored method to extract the last (or only) element delimited by file
281    * path separator.
282    * 
283    * @param modelPath
284    * @return
285    */
286   private String getFileNameFromPath(String modelPath)
287   {
288     String modelName = modelPath;
289     if (modelPath == null)
290     {
291       return null;
292     }
293     // TODO: [Optional] Convert path to name in a better way
294     if (modelPath.lastIndexOf(File.separator) > 0)
295     {
296       modelName = modelPath
297               .substring(modelPath.lastIndexOf(File.separator) + 1);
298     }
299     else if (modelPath.lastIndexOf("/") > 0)
300     {
301       modelName = modelPath.substring(modelPath.lastIndexOf("/") + 1);
302     }
303     return modelName;
304   }
305
306   public void closeModel(ChimeraModel model)
307   {
308     // int model = structure.modelNumber();
309     // int subModel = structure.subModelNumber();
310     // Integer modelKey = makeModelKey(model, subModel);
311     stopListening();
312     logger.info("chimera close model " + model.getModelName());
313     if (currentModelsMap.containsKey(ChimUtils.makeModelKey(
314             model.getModelNumber(), model.getSubModelNumber())))
315     {
316       sendChimeraCommand("close " + model.toSpec(), false);
317       // currentModelNamesMap.remove(model.getModelName());
318       currentModelsMap.remove(ChimUtils.makeModelKey(
319               model.getModelNumber(), model.getSubModelNumber()));
320       // selectionList.remove(chimeraModel);
321     }
322     else
323     {
324       logger.warn("Could not find model " + model.getModelName()
325               + " to close.");
326     }
327     startListening();
328   }
329
330   public void startListening()
331   {
332     sendChimeraCommand("listen start models; listen start selection", false);
333   }
334
335   public void stopListening()
336   {
337     sendChimeraCommand("listen stop models ; listen stop selection ", false);
338   }
339
340   /**
341    * Tell Chimera we are listening on the given URI
342    * 
343    * @param uri
344    */
345   public void startListening(String uri)
346   {
347     sendChimeraCommand("listen start models url " + uri
348             + ";listen start select prefix SelectionChanged url " + uri,
349             false);
350   }
351
352   /**
353    * Select something in Chimera
354    * 
355    * @param command
356    *          the selection command to pass to Chimera
357    */
358   public void select(String command)
359   {
360     sendChimeraCommand("listen stop selection; " + command
361             + "; listen start selection", false);
362   }
363
364   public void focus()
365   {
366     sendChimeraCommand("focus", false);
367   }
368
369   public void clearOnChimeraExit()
370   {
371     chimera = null;
372     currentModelsMap.clear();
373     this.chimeraRestPort = 0;
374     structureManager.clearOnChimeraExit();
375   }
376
377   public void exitChimera()
378   {
379     if (isChimeraLaunched() && chimera != null)
380     {
381       sendChimeraCommand("stop really", false);
382       try
383       {
384         // TODO is this too violent? could it force close the process
385         // before it has done an orderly shutdown?
386         chimera.destroy();
387       } catch (Exception ex)
388       {
389         // ignore
390       }
391     }
392     clearOnChimeraExit();
393   }
394
395   public Map<Integer, ChimeraModel> getSelectedModels()
396   {
397     Map<Integer, ChimeraModel> selectedModelsMap = new HashMap<>();
398     List<String> chimeraReply = sendChimeraCommand(
399             "list selection level molecule", true);
400     if (chimeraReply != null)
401     {
402       for (String modelLine : chimeraReply)
403       {
404         ChimeraModel chimeraModel = new ChimeraModel(modelLine);
405         Integer modelKey = ChimUtils.makeModelKey(
406                 chimeraModel.getModelNumber(),
407                 chimeraModel.getSubModelNumber());
408         selectedModelsMap.put(modelKey, chimeraModel);
409       }
410     }
411     return selectedModelsMap;
412   }
413
414   /**
415    * Sends a 'list selection level residue' command to Chimera and returns the
416    * list of selected atomspecs
417    * 
418    * @return
419    */
420   public List<String> getSelectedResidueSpecs()
421   {
422     List<String> selectedResidues = new ArrayList<>();
423     List<String> chimeraReply = sendChimeraCommand(
424             "list selection level residue", true);
425     if (chimeraReply != null)
426     {
427       /*
428        * expect 0, 1 or more lines of the format
429        * residue id #0:43.A type GLY
430        * where we are only interested in the atomspec #0.43.A
431        */
432       for (String inputLine : chimeraReply)
433       {
434         String[] inputLineParts = inputLine.split("\\s+");
435         if (inputLineParts.length == 5)
436         {
437           selectedResidues.add(inputLineParts[2]);
438         }
439       }
440     }
441     return selectedResidues;
442   }
443
444   public void getSelectedResidues(
445           Map<Integer, ChimeraModel> selectedModelsMap)
446   {
447     List<String> chimeraReply = sendChimeraCommand(
448             "list selection level residue", true);
449     if (chimeraReply != null)
450     {
451       for (String inputLine : chimeraReply)
452       {
453         ChimeraResidue r = new ChimeraResidue(inputLine);
454         Integer modelKey = ChimUtils.makeModelKey(r.getModelNumber(),
455                 r.getSubModelNumber());
456         if (selectedModelsMap.containsKey(modelKey))
457         {
458           ChimeraModel model = selectedModelsMap.get(modelKey);
459           model.addResidue(r);
460         }
461       }
462     }
463   }
464
465   /**
466    * Return the list of ChimeraModels currently open. Warning: if smiles model
467    * name too long, only part of it with "..." is printed.
468    * 
469    * 
470    * @return List of ChimeraModel's
471    */
472   // TODO: [Optional] Handle smiles names in a better way in Chimera?
473   public List<ChimeraModel> getModelList()
474   {
475     List<ChimeraModel> modelList = new ArrayList<>();
476     List<String> list = sendChimeraCommand("list models type molecule",
477             true);
478     if (list != null)
479     {
480       for (String modelLine : list)
481       {
482         ChimeraModel chimeraModel = new ChimeraModel(modelLine);
483         modelList.add(chimeraModel);
484       }
485     }
486     return modelList;
487   }
488
489   /**
490    * Return the list of depiction presets available from within Chimera. Chimera
491    * will return the list as a series of lines with the format: Preset type
492    * number "description"
493    * 
494    * @return list of presets
495    */
496   public List<String> getPresets()
497   {
498     ArrayList<String> presetList = new ArrayList<>();
499     List<String> output = sendChimeraCommand("preset list", true);
500     if (output != null)
501     {
502       for (String preset : output)
503       {
504         preset = preset.substring(7); // Skip over the "Preset"
505         preset = preset.replaceFirst("\"", "(");
506         preset = preset.replaceFirst("\"", ")");
507         // string now looks like: type number (description)
508         presetList.add(preset);
509       }
510     }
511     return presetList;
512   }
513
514   public boolean isChimeraLaunched()
515   {
516     boolean launched = false;
517     if (chimera != null)
518     {
519       try
520       {
521         chimera.exitValue();
522         // if we get here, process has ended
523       } catch (IllegalThreadStateException e)
524       {
525         // ok - not yet terminated
526         launched = true;
527       }
528     }
529     return launched;
530   }
531
532   /**
533    * Launch Chimera, unless an instance linked to this object is already
534    * running. Returns true if chimera is successfully launched, or already
535    * running, else false.
536    * 
537    * @param chimeraPaths
538    * @return
539    */
540   public boolean launchChimera(List<String> chimeraPaths)
541   {
542     // Do nothing if Chimera is already launched
543     if (isChimeraLaunched())
544     {
545       return true;
546     }
547
548     // Try to launch Chimera (eventually using one of the possible paths)
549     String error = "Error message: ";
550     String workingPath = "";
551     // iterate over possible paths for starting Chimera
552     for (String chimeraPath : chimeraPaths)
553     {
554       try
555       {
556         // ensure symbolic links are resolved
557         chimeraPath = Paths.get(chimeraPath).toRealPath().toString();
558         File path = new File(chimeraPath);
559         // uncomment the next line to simulate Chimera not installed
560         // path = new File(chimeraPath + "x");
561         if (!path.canExecute())
562         {
563           error += "File '" + path + "' does not exist.\n";
564           continue;
565         }
566         List<String> args = new ArrayList<>();
567         args.add(chimeraPath);
568         // shows Chimera output window but suppresses REST responses:
569         // args.add("--debug");
570         args.add("--start");
571         args.add("RESTServer");
572         ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder(args);
573         chimera = pb.start();
574         error = "";
575         workingPath = chimeraPath;
576         break;
577       } catch (Exception e)
578       {
579         // Chimera could not be started using this path
580         error += e.getMessage();
581       }
582     }
583     // If no error, then Chimera was launched successfully
584     if (error.length() == 0)
585     {
586       this.chimeraRestPort = getPortNumber();
587       System.out.println("Chimera REST API started on port "
588               + chimeraRestPort);
589       // structureManager.initChimTable();
590       structureManager.setChimeraPathProperty(workingPath);
591       // TODO: [Optional] Check Chimera version and show a warning if below 1.8
592       // Ask Chimera to give us updates
593       // startListening(); // later - see ChimeraListener
594       return (chimeraRestPort > 0);
595     }
596
597     // Tell the user that Chimera could not be started because of an error
598     logger.warn(error);
599     return false;
600   }
601
602   /**
603    * Read and return the port number returned in the reply to --start RESTServer
604    */
605   private int getPortNumber()
606   {
607     int port = 0;
608     InputStream readChan = chimera.getInputStream();
609     BufferedReader lineReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(
610             readChan));
611     StringBuilder responses = new StringBuilder();
612     try
613     {
614       String response = lineReader.readLine();
615       while (response != null)
616       {
617         responses.append("\n" + response);
618         // expect: REST server on host 127.0.0.1 port port_number
619         if (response.startsWith("REST server"))
620         {
621           String[] tokens = response.split(" ");
622           if (tokens.length == 7 && "port".equals(tokens[5]))
623           {
624             port = Integer.parseInt(tokens[6]);
625             break;
626           }
627         }
628         response = lineReader.readLine();
629       }
630     } catch (Exception e)
631     {
632       logger.error("Failed to get REST port number from " + responses
633               + ": " + e.getMessage());
634     } finally
635     {
636       try
637       {
638         lineReader.close();
639       } catch (IOException e2)
640       {
641       }
642     }
643     if (port == 0)
644     {
645       System.err
646               .println("Failed to start Chimera with REST service, response was: "
647                       + responses);
648     }
649     logger.info("Chimera REST service listening on port " + chimeraRestPort);
650     return port;
651   }
652
653   /**
654    * Determine the color that Chimera is using for this model.
655    * 
656    * @param model
657    *          the ChimeraModel we want to get the Color for
658    * @return the default model Color for this model in Chimera
659    */
660   public Color getModelColor(ChimeraModel model)
661   {
662     List<String> colorLines = sendChimeraCommand(
663             "list model spec " + model.toSpec() + " attribute color", true);
664     if (colorLines == null || colorLines.size() == 0)
665     {
666       return null;
667     }
668     return ChimUtils.parseModelColor(colorLines.get(0));
669   }
670
671   /**
672    * 
673    * Get information about the residues associated with a model. This uses the
674    * Chimera listr command. We don't return the resulting residues, but we add
675    * the residues to the model.
676    * 
677    * @param model
678    *          the ChimeraModel to get residue information for
679    * 
680    */
681   public void addResidues(ChimeraModel model)
682   {
683     int modelNumber = model.getModelNumber();
684     int subModelNumber = model.getSubModelNumber();
685     // Get the list -- it will be in the reply log
686     List<String> reply = sendChimeraCommand(
687             "list residues spec " + model.toSpec(), true);
688     if (reply == null)
689     {
690       return;
691     }
692     for (String inputLine : reply)
693     {
694       ChimeraResidue r = new ChimeraResidue(inputLine);
695       if (r.getModelNumber() == modelNumber
696               || r.getSubModelNumber() == subModelNumber)
697       {
698         model.addResidue(r);
699       }
700     }
701   }
702
703   public List<String> getAttrList()
704   {
705     List<String> attributes = new ArrayList<>();
706     final List<String> reply = sendChimeraCommand("list resattr", true);
707     if (reply != null)
708     {
709       for (String inputLine : reply)
710       {
711         String[] lineParts = inputLine.split("\\s");
712         if (lineParts.length == 2 && lineParts[0].equals("resattr"))
713         {
714           attributes.add(lineParts[1]);
715         }
716       }
717     }
718     return attributes;
719   }
720
721   public Map<ChimeraResidue, Object> getAttrValues(String aCommand,
722           ChimeraModel model)
723   {
724     Map<ChimeraResidue, Object> values = new HashMap<>();
725     final List<String> reply = sendChimeraCommand("list residue spec "
726             + model.toSpec() + " attribute " + aCommand, true);
727     if (reply != null)
728     {
729       for (String inputLine : reply)
730       {
731         String[] lineParts = inputLine.split("\\s");
732         if (lineParts.length == 5)
733         {
734           ChimeraResidue residue = ChimUtils
735                   .getResidue(lineParts[2], model);
736           String value = lineParts[4];
737           if (residue != null)
738           {
739             if (value.equals("None"))
740             {
741               continue;
742             }
743             if (value.equals("True") || value.equals("False"))
744             {
745               values.put(residue, Boolean.valueOf(value));
746               continue;
747             }
748             try
749             {
750               Double doubleValue = Double.valueOf(value);
751               values.put(residue, doubleValue);
752             } catch (NumberFormatException ex)
753             {
754               values.put(residue, value);
755             }
756           }
757         }
758       }
759     }
760     return values;
761   }
762
763   private volatile boolean busy = false;
764
765   /**
766    * Send a command to Chimera.
767    * 
768    * @param command
769    *          Command string to be send.
770    * @param reply
771    *          Flag indicating whether the method should return the reply from
772    *          Chimera or not.
773    * @return List of Strings corresponding to the lines in the Chimera reply or
774    *         <code>null</code>.
775    */
776   public List<String> sendChimeraCommand(String command, boolean reply)
777   {
778    // System.out.println("chimeradebug>> " + command);
779     if (!isChimeraLaunched() || command == null
780             || "".equals(command.trim()))
781     {
782       return null;
783     }
784     // TODO do we need a maximum wait time before aborting?
785     while (busy)
786     {
787       try
788       {
789         Thread.sleep(25);
790       } catch (InterruptedException q)
791       {
792       }
793     }
794     busy = true;
795     long startTime = System.currentTimeMillis();
796     try
797     {
798       return sendRestCommand(command);
799     } finally
800     {
801       /*
802        * Make sure busy flag is reset come what may!
803        */
804       busy = false;
805       if (debug)
806       {
807         System.out.println("Chimera command took "
808                 + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms: "
809                 + command);
810       }
811
812     }
813   }
814
815   /**
816    * Sends the command to Chimera's REST API, and returns any response lines.
817    * 
818    * @param command
819    * @return
820    */
821   protected List<String> sendRestCommand(String command)
822   {
823     String restUrl = "http://127.0.0.1:" + this.chimeraRestPort + "/run";
824     List<NameValuePair> commands = new ArrayList<>(1);
825     commands.add(new BasicNameValuePair("command", command));
826
827     List<String> reply = new ArrayList<>();
828     BufferedReader response = null;
829     try
830     {
831       response = HttpClientUtils.doHttpUrlPost(restUrl, commands, CONNECTION_TIMEOUT_MS,
832               REST_REPLY_TIMEOUT_MS);
833       String line = "";
834       while ((line = response.readLine()) != null)
835       {
836         reply.add(line);
837       }
838     } catch (Exception e)
839     {
840       logger.error("REST call '" + command + "' failed: " + e.getMessage());
841     } finally
842     {
843       if (response != null)
844       {
845         try
846         {
847           response.close();
848         } catch (IOException e)
849         {
850         }
851       }
852     }
853     return reply;
854   }
855
856   /**
857    * Send a command to stdin of Chimera process, and optionally read any
858    * responses.
859    * 
860    * @param command
861    * @param readReply
862    * @return
863    */
864   protected List<String> sendStdinCommand(String command, boolean readReply)
865   {
866     chimeraListenerThread.clearResponse(command);
867     String text = command.concat("\n");
868     try
869     {
870       // send the command
871       chimera.getOutputStream().write(text.getBytes());
872       chimera.getOutputStream().flush();
873     } catch (IOException e)
874     {
875       // logger.info("Unable to execute command: " + text);
876       // logger.info("Exiting...");
877       logger.warn("Unable to execute command: " + text);
878       logger.warn("Exiting...");
879       clearOnChimeraExit();
880       return null;
881     }
882     if (!readReply)
883     {
884       return null;
885     }
886     List<String> rsp = chimeraListenerThread.getResponse(command);
887     return rsp;
888   }
889
890   public StructureManager getStructureManager()
891   {
892     return structureManager;
893   }
894
895   public boolean isBusy()
896   {
897     return busy;
898   }
899
900   public Process getChimeraProcess()
901   {
902     return chimera;
903   }
904 }