JAL-3210 JAL-3130 can't read java.specification.version in JalviewJS
[jalview.git] / src / jalview / ext / so / SequenceOntology.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.so;
22
23 import jalview.io.gff.SequenceOntologyI;
24
25 import java.io.BufferedInputStream;
26 import java.io.BufferedReader;
27 import java.io.IOException;
28 import java.io.InputStream;
29 import java.io.InputStreamReader;
30 import java.text.ParseException;
31 import java.util.ArrayList;
32 import java.util.Collections;
33 import java.util.HashMap;
34 import java.util.List;
35 import java.util.Map;
36 import java.util.NoSuchElementException;
37 import java.util.zip.ZipEntry;
38 import java.util.zip.ZipInputStream;
39
40 import org.biojava.nbio.ontology.Ontology;
41 import org.biojava.nbio.ontology.Term;
42 import org.biojava.nbio.ontology.Term.Impl;
43 import org.biojava.nbio.ontology.Triple;
44 import org.biojava.nbio.ontology.io.OboParser;
45 import org.biojava.nbio.ontology.utils.Annotation;
46
47 /**
48  * A wrapper class that parses the Sequence Ontology and exposes useful access
49  * methods. This version uses the BioJava parser.
50  */
51 public class SequenceOntology implements SequenceOntologyI
52 {
53   /*
54    * the parsed Ontology data as modelled by BioJava
55    */
56   private Ontology ontology;
57
58   /*
59    * the ontology term for the isA relationship
60    */
61   private Term isA;
62
63   /*
64    * lookup of terms by user readable name (NB not guaranteed unique)
65    */
66   private Map<String, Term> termsByDescription;
67
68   /*
69    * Map where key is a Term and value is a (possibly empty) list of 
70    * all Terms to which the key has an 'isA' relationship, either
71    * directly or indirectly (A isA B isA C)
72    */
73   private Map<Term, List<Term>> termIsA;
74
75   private List<String> termsFound;
76
77   private List<String> termsNotFound;
78
79   /**
80    * Package private constructor to enforce use of singleton. Parses and caches
81    * the SO OBO data file.
82    */
83   public SequenceOntology()
84   {
85     termsFound = new ArrayList<String>();
86     termsNotFound = new ArrayList<String>();
87     termsByDescription = new HashMap<String, Term>();
88     termIsA = new HashMap<Term, List<Term>>();
89
90     loadOntologyZipFile("so-xp-simple.obo");
91   }
92
93   /**
94    * Loads the given ontology file from a zip file with ".zip" appended
95    * 
96    * @param ontologyFile
97    */
98   protected void loadOntologyZipFile(String ontologyFile)
99   {
100     long now = System.currentTimeMillis();
101     ZipInputStream zipStream = null;
102     try
103     {
104       String zipFile = ontologyFile + ".zip";
105       InputStream inStream = this.getClass()
106               .getResourceAsStream("/" + zipFile);
107       zipStream = new ZipInputStream(new BufferedInputStream(inStream));
108       ZipEntry entry;
109       while ((entry = zipStream.getNextEntry()) != null)
110       {
111         if (entry.getName().equals(ontologyFile))
112         {
113           loadOboFile(zipStream);
114         }
115       }
116       long elapsed = System.currentTimeMillis() - now;
117       System.out.println("Loaded Sequence Ontology from " + zipFile + " ("
118               + elapsed + "ms)");
119     } catch (Exception e)
120     {
121       e.printStackTrace();
122     } finally
123     {
124       closeStream(zipStream);
125     }
126   }
127
128   /**
129    * Closes the input stream, swallowing all exceptions
130    * 
131    * @param is
132    */
133   protected void closeStream(InputStream is)
134   {
135     if (is != null)
136     {
137       try
138       {
139         is.close();
140       } catch (IOException e)
141       {
142         // ignore
143       }
144     }
145   }
146
147   /**
148    * Reads, parses and stores the OBO file data
149    * 
150    * @param is
151    * @throws ParseException
152    * @throws IOException
153    */
154   protected void loadOboFile(InputStream is)
155           throws ParseException, IOException
156   {
157     BufferedReader oboFile = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
158     OboParser parser = new OboParser();
159     ontology = parser.parseOBO(oboFile, "SO", "the SO ontology");
160     isA = ontology.getTerm("is_a");
161     storeTermNames();
162   }
163
164   /**
165    * Stores a lookup table of terms by description. Note that description is not
166    * guaranteed unique. Where duplicate descriptions are found, try to discard
167    * the term that is flagged as obsolete. However we do store obsolete terms
168    * where there is no duplication of description.
169    */
170   protected void storeTermNames()
171   {
172     for (Term term : ontology.getTerms())
173     {
174       if (term instanceof Impl)
175       {
176         String description = term.getDescription();
177         if (description != null)
178         {
179           Term replaced = termsByDescription.get(description);
180           if (replaced != null)
181           {
182             boolean newTermIsObsolete = isObsolete(term);
183             boolean oldTermIsObsolete = isObsolete(replaced);
184             if (newTermIsObsolete && !oldTermIsObsolete)
185             {
186               System.err.println("Ignoring " + term.getName()
187                       + " as obsolete and duplicated by "
188                       + replaced.getName());
189               term = replaced;
190             }
191             else if (!newTermIsObsolete && oldTermIsObsolete)
192             {
193               System.err.println("Ignoring " + replaced.getName()
194                       + " as obsolete and duplicated by " + term.getName());
195             }
196             else
197             {
198               System.err.println("Warning: " + term.getName()
199                       + " has replaced " + replaced.getName()
200                       + " for lookup of '" + description + "'");
201             }
202           }
203           termsByDescription.put(description, term);
204         }
205       }
206     }
207   }
208
209   /**
210    * Answers true if the term has property "is_obsolete" with value true, else
211    * false
212    * 
213    * @param term
214    * @return
215    */
216   public static boolean isObsolete(Term term)
217   {
218     Annotation ann = term.getAnnotation();
219     if (ann != null)
220     {
221       try
222       {
223         if (Boolean.TRUE.equals(ann.getProperty("is_obsolete")))
224         {
225           return true;
226         }
227       } catch (NoSuchElementException e)
228       {
229         // fall through to false
230       }
231     }
232     return false;
233   }
234
235   /**
236    * Test whether the given Sequence Ontology term is nucleotide_match (either
237    * directly or via is_a relationship)
238    * 
239    * @param soTerm
240    *          SO name or description
241    * @return
242    */
243   public boolean isNucleotideMatch(String soTerm)
244   {
245     return isA(soTerm, NUCLEOTIDE_MATCH);
246   }
247
248   /**
249    * Test whether the given Sequence Ontology term is protein_match (either
250    * directly or via is_a relationship)
251    * 
252    * @param soTerm
253    *          SO name or description
254    * @return
255    */
256   public boolean isProteinMatch(String soTerm)
257   {
258     return isA(soTerm, PROTEIN_MATCH);
259   }
260
261   /**
262    * Test whether the given Sequence Ontology term is polypeptide (either
263    * directly or via is_a relationship)
264    * 
265    * @param soTerm
266    *          SO name or description
267    * @return
268    */
269   public boolean isPolypeptide(String soTerm)
270   {
271     return isA(soTerm, POLYPEPTIDE);
272   }
273
274   /**
275    * Returns true if the given term has a (direct or indirect) 'isA'
276    * relationship with the parent
277    * 
278    * @param child
279    * @param parent
280    * @return
281    */
282   @Override
283   public boolean isA(String child, String parent)
284   {
285     if (child == null || parent == null)
286     {
287       return false;
288     }
289     /*
290      * optimise trivial checks like isA("CDS", "CDS")
291      */
292     if (child.equals(parent))
293     {
294       termFound(child);
295       return true;
296     }
297
298     Term childTerm = getTerm(child);
299     if (childTerm != null)
300     {
301       termFound(child);
302     }
303     else
304     {
305       termNotFound(child);
306     }
307     Term parentTerm = getTerm(parent);
308
309     return termIsA(childTerm, parentTerm);
310   }
311
312   /**
313    * Records a valid term queried for, for reporting purposes
314    * 
315    * @param term
316    */
317   private void termFound(String term)
318   {
319     synchronized (termsFound)
320     {
321       if (!termsFound.contains(term))
322       {
323         termsFound.add(term);
324       }
325     }
326   }
327
328   /**
329    * Records an invalid term queried for, for reporting purposes
330    * 
331    * @param term
332    */
333   private void termNotFound(String term)
334   {
335     synchronized (termsNotFound)
336     {
337       if (!termsNotFound.contains(term))
338       {
339         System.err.println("SO term " + term + " invalid");
340         termsNotFound.add(term);
341       }
342     }
343   }
344
345   /**
346    * Returns true if the childTerm 'isA' parentTerm (directly or indirectly).
347    * 
348    * @param childTerm
349    * @param parentTerm
350    * @return
351    */
352   protected synchronized boolean termIsA(Term childTerm, Term parentTerm)
353   {
354     /*
355      * null term could arise from a misspelled SO description
356      */
357     if (childTerm == null || parentTerm == null)
358     {
359       return false;
360     }
361
362     /*
363      * recursive search endpoint:
364      */
365     if (childTerm == parentTerm)
366     {
367       return true;
368     }
369
370     /*
371      * lazy initialisation - find all of a term's parents (recursively) 
372      * the first time this is called, and save them in a map.
373      */
374     if (!termIsA.containsKey(childTerm))
375     {
376       findParents(childTerm);
377     }
378
379     List<Term> parents = termIsA.get(childTerm);
380     for (Term parent : parents)
381     {
382       if (termIsA(parent, parentTerm))
383       {
384         /*
385          * add (great-)grandparents to parents list as they are discovered,
386          * for faster lookup next time
387          */
388         if (!parents.contains(parentTerm))
389         {
390           parents.add(parentTerm);
391         }
392         return true;
393       }
394     }
395
396     return false;
397   }
398
399   /**
400    * Finds all the 'isA' parents of the childTerm and stores them as a (possibly
401    * empty) list.
402    * 
403    * @param childTerm
404    */
405   protected synchronized void findParents(Term childTerm)
406   {
407     List<Term> result = new ArrayList<Term>();
408     for (Triple triple : ontology.getTriples(childTerm, null, isA))
409     {
410       Term parent = triple.getObject();
411       result.add(parent);
412
413       /*
414        * and search for the parent's parents recursively
415        */
416       findParents(parent);
417     }
418     termIsA.put(childTerm, result);
419   }
420
421   /**
422    * Returns the Term for a given name (e.g. "SO:0000735") or description (e.g.
423    * "sequence_location"), or null if not found.
424    * 
425    * @param child
426    * @return
427    */
428   protected Term getTerm(String nameOrDescription)
429   {
430     Term t = termsByDescription.get(nameOrDescription);
431     if (t == null)
432     {
433       try
434       {
435         t = ontology.getTerm(nameOrDescription);
436       } catch (NoSuchElementException e)
437       {
438         // not found
439       }
440     }
441     return t;
442   }
443
444   public boolean isSequenceVariant(String soTerm)
445   {
446     return isA(soTerm, SEQUENCE_VARIANT);
447   }
448
449   /**
450    * Sorts (case-insensitive) and returns the list of valid terms queried for
451    */
452   @Override
453   public List<String> termsFound()
454   {
455     synchronized (termsFound)
456     {
457       Collections.sort(termsFound, String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);
458       return termsFound;
459     }
460   }
461
462   /**
463    * Sorts (case-insensitive) and returns the list of invalid terms queried for
464    */
465   @Override
466   public List<String> termsNotFound()
467   {
468     synchronized (termsNotFound)
469     {
470       Collections.sort(termsNotFound, String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);
471       return termsNotFound;
472     }
473   }
474 }