- add sources.
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / base / metrics / field_trial.h
1 // Copyright (c) 2012 The Chromium Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
3 // found in the LICENSE file.
4
5 // FieldTrial is a class for handling details of statistical experiments
6 // performed by actual users in the field (i.e., in a shipped or beta product).
7 // All code is called exclusively on the UI thread currently.
8 //
9 // The simplest example is an experiment to see whether one of two options
10 // produces "better" results across our user population.  In that scenario, UMA
11 // data is uploaded to aggregate the test results, and this FieldTrial class
12 // manages the state of each such experiment (state == which option was
13 // pseudo-randomly selected).
14 //
15 // States are typically generated randomly, either based on a one time
16 // randomization (which will yield the same results, in terms of selecting
17 // the client for a field trial or not, for every run of the program on a
18 // given machine), or by a session randomization (generated each time the
19 // application starts up, but held constant during the duration of the
20 // process).
21
22 //------------------------------------------------------------------------------
23 // Example:  Suppose we have an experiment involving memory, such as determining
24 // the impact of some pruning algorithm.
25 // We assume that we already have a histogram of memory usage, such as:
26
27 //   HISTOGRAM_COUNTS("Memory.RendererTotal", count);
28
29 // Somewhere in main thread initialization code, we'd probably define an
30 // instance of a FieldTrial, with code such as:
31
32 // // FieldTrials are reference counted, and persist automagically until
33 // // process teardown, courtesy of their automatic registration in
34 // // FieldTrialList.
35 // // Note: This field trial will run in Chrome instances compiled through
36 // //       8 July, 2015, and after that all instances will be in "StandardMem".
37 // scoped_refptr<base::FieldTrial> trial(
38 //     base::FieldTrialList::FactoryGetFieldTrial(
39 //         "MemoryExperiment", 1000, "StandardMem", 2015, 7, 8,
40 //         base::FieldTrial::ONE_TIME_RANDOMIZED, NULL));
41 //
42 // const int high_mem_group =
43 //     trial->AppendGroup("HighMem", 20);  // 2% in HighMem group.
44 // const int low_mem_group =
45 //     trial->AppendGroup("LowMem", 20);   // 2% in LowMem group.
46 // // Take action depending of which group we randomly land in.
47 // if (trial->group() == high_mem_group)
48 //   SetPruningAlgorithm(kType1);  // Sample setting of browser state.
49 // else if (trial->group() == low_mem_group)
50 //   SetPruningAlgorithm(kType2);  // Sample alternate setting.
51
52 //------------------------------------------------------------------------------
53
54 #ifndef BASE_METRICS_FIELD_TRIAL_H_
55 #define BASE_METRICS_FIELD_TRIAL_H_
56
57 #include <map>
58 #include <string>
59 #include <vector>
60
61 #include "base/base_export.h"
62 #include "base/gtest_prod_util.h"
63 #include "base/memory/ref_counted.h"
64 #include "base/observer_list_threadsafe.h"
65 #include "base/synchronization/lock.h"
66 #include "base/time/time.h"
67
68 namespace base {
69
70 class FieldTrialList;
71
72 class BASE_EXPORT FieldTrial : public RefCounted<FieldTrial> {
73  public:
74   typedef int Probability;  // Probability type for being selected in a trial.
75
76   // Specifies the persistence of the field trial group choice.
77   enum RandomizationType {
78     // One time randomized trials will persist the group choice between
79     // restarts, which is recommended for most trials, especially those that
80     // change user visible behavior.
81     ONE_TIME_RANDOMIZED,
82     // Session randomized trials will roll the dice to select a group on every
83     // process restart.
84     SESSION_RANDOMIZED,
85   };
86
87   // EntropyProvider is an interface for providing entropy for one-time
88   // randomized (persistent) field trials.
89   class BASE_EXPORT EntropyProvider {
90    public:
91     virtual ~EntropyProvider();
92
93     // Returns a double in the range of [0, 1) to be used for the dice roll for
94     // the specified field trial. If |randomization_seed| is not 0, it will be
95     // used in preference to |trial_name| for generating the entropy by entropy
96     // providers that support it. A given instance should always return the same
97     // value given the same input |trial_name| and |randomization_seed| values.
98     virtual double GetEntropyForTrial(const std::string& trial_name,
99                                       uint32 randomization_seed) const = 0;
100   };
101
102   // A pair representing a Field Trial and its selected group.
103   struct ActiveGroup {
104     std::string trial_name;
105     std::string group_name;
106   };
107
108   typedef std::vector<ActiveGroup> ActiveGroups;
109
110   // A return value to indicate that a given instance has not yet had a group
111   // assignment (and hence is not yet participating in the trial).
112   static const int kNotFinalized;
113
114   // Disables this trial, meaning it always determines the default group
115   // has been selected. May be called immediately after construction, or
116   // at any time after initialization (should not be interleaved with
117   // AppendGroup calls). Once disabled, there is no way to re-enable a
118   // trial.
119   // TODO(mad): http://code.google.com/p/chromium/issues/detail?id=121446
120   // This doesn't properly reset to Default when a group was forced.
121   void Disable();
122
123   // Establish the name and probability of the next group in this trial.
124   // Sometimes, based on construction randomization, this call may cause the
125   // provided group to be *THE* group selected for use in this instance.
126   // The return value is the group number of the new group.
127   int AppendGroup(const std::string& name, Probability group_probability);
128
129   // Return the name of the FieldTrial (excluding the group name).
130   const std::string& trial_name() const { return trial_name_; }
131
132   // Return the randomly selected group number that was assigned, and notify
133   // any/all observers that this finalized group number has presumably been used
134   // (queried), and will never change. Note that this will force an instance to
135   // participate, and make it illegal to attempt to probabilistically add any
136   // other groups to the trial.
137   int group();
138
139   // If the group's name is empty, a string version containing the group number
140   // is used as the group name. This causes a winner to be chosen if none was.
141   const std::string& group_name();
142
143   // Set the field trial as forced, meaning that it was setup earlier than
144   // the hard coded registration of the field trial to override it.
145   // This allows the code that was hard coded to register the field trial to
146   // still succeed even though the field trial has already been registered.
147   // This must be called after appending all the groups, since we will make
148   // the group choice here. Note that this is a NOOP for already forced trials.
149   // And, as the rest of the FieldTrial code, this is not thread safe and must
150   // be done from the UI thread.
151   void SetForced();
152
153   // Enable benchmarking sets field trials to a common setting.
154   static void EnableBenchmarking();
155
156   // Creates a FieldTrial object with the specified parameters, to be used for
157   // simulation of group assignment without actually affecting global field
158   // trial state in the running process. Group assignment will be done based on
159   // |entropy_value|, which must have a range of [0, 1).
160   //
161   // Note: Using this function will not register the field trial globally in the
162   // running process - for that, use FieldTrialList::FactoryGetFieldTrial().
163   //
164   // The ownership of the returned FieldTrial is transfered to the caller which
165   // is responsible for deref'ing it (e.g. by using scoped_refptr<FieldTrial>).
166   static FieldTrial* CreateSimulatedFieldTrial(
167       const std::string& trial_name,
168       Probability total_probability,
169       const std::string& default_group_name,
170       double entropy_value);
171
172  private:
173   // Allow tests to access our innards for testing purposes.
174   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, Registration);
175   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, AbsoluteProbabilities);
176   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, RemainingProbability);
177   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, FiftyFiftyProbability);
178   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, MiddleProbabilities);
179   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, OneWinner);
180   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, DisableProbability);
181   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, ActiveGroups);
182   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, ActiveGroupsNotFinalized);
183   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, Save);
184   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, DuplicateRestore);
185   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, SetForcedTurnFeatureOff);
186   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, SetForcedTurnFeatureOn);
187   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, SetForcedChangeDefault_Default);
188   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, SetForcedChangeDefault_NonDefault);
189   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, FloatBoundariesGiveEqualGroupSizes);
190   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, DoesNotSurpassTotalProbability);
191
192   friend class base::FieldTrialList;
193
194   friend class RefCounted<FieldTrial>;
195
196   // This is the group number of the 'default' group when a choice wasn't forced
197   // by a call to FieldTrialList::CreateFieldTrial. It is kept private so that
198   // consumers don't use it by mistake in cases where the group was forced.
199   static const int kDefaultGroupNumber;
200
201   // Creates a field trial with the specified parameters. Group assignment will
202   // be done based on |entropy_value|, which must have a range of [0, 1).
203   FieldTrial(const std::string& trial_name,
204              Probability total_probability,
205              const std::string& default_group_name,
206              double entropy_value);
207   virtual ~FieldTrial();
208
209   // Return the default group name of the FieldTrial.
210   std::string default_group_name() const { return default_group_name_; }
211
212   // Marks this trial as having been registered with the FieldTrialList. Must be
213   // called no more than once and before any |group()| calls have occurred.
214   void SetTrialRegistered();
215
216   // Sets the chosen group name and number.
217   void SetGroupChoice(const std::string& group_name, int number);
218
219   // Ensures that a group is chosen, if it hasn't yet been. The field trial
220   // might yet be disabled, so this call will *not* notify observers of the
221   // status.
222   void FinalizeGroupChoice();
223
224   // Returns the trial name and selected group name for this field trial via
225   // the output parameter |active_group|, but only if the group has already
226   // been chosen and has been externally observed via |group()| and the trial
227   // has not been disabled. In that case, true is returned and |active_group|
228   // is filled in; otherwise, the result is false and |active_group| is left
229   // untouched.
230   bool GetActiveGroup(ActiveGroup* active_group) const;
231
232   // Returns the group_name. A winner need not have been chosen.
233   std::string group_name_internal() const { return group_name_; }
234
235   // The name of the field trial, as can be found via the FieldTrialList.
236   const std::string trial_name_;
237
238   // The maximum sum of all probabilities supplied, which corresponds to 100%.
239   // This is the scaling factor used to adjust supplied probabilities.
240   const Probability divisor_;
241
242   // The name of the default group.
243   const std::string default_group_name_;
244
245   // The randomly selected probability that is used to select a group (or have
246   // the instance not participate).  It is the product of divisor_ and a random
247   // number between [0, 1).
248   Probability random_;
249
250   // Sum of the probabilities of all appended groups.
251   Probability accumulated_group_probability_;
252
253   // The number that will be returned by the next AppendGroup() call.
254   int next_group_number_;
255
256   // The pseudo-randomly assigned group number.
257   // This is kNotFinalized if no group has been assigned.
258   int group_;
259
260   // A textual name for the randomly selected group. Valid after |group()|
261   // has been called.
262   std::string group_name_;
263
264   // When enable_field_trial_ is false, field trial reverts to the 'default'
265   // group.
266   bool enable_field_trial_;
267
268   // When forced_ is true, we return the chosen group from AppendGroup when
269   // appropriate.
270   bool forced_;
271
272   // Specifies whether the group choice has been reported to observers.
273   bool group_reported_;
274
275   // Whether this trial is registered with the global FieldTrialList and thus
276   // should notify it when its group is queried.
277   bool trial_registered_;
278
279   // When benchmarking is enabled, field trials all revert to the 'default'
280   // group.
281   static bool enable_benchmarking_;
282
283   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(FieldTrial);
284 };
285
286 //------------------------------------------------------------------------------
287 // Class with a list of all active field trials.  A trial is active if it has
288 // been registered, which includes evaluating its state based on its probaility.
289 // Only one instance of this class exists.
290 class BASE_EXPORT FieldTrialList {
291  public:
292   // Specifies whether field trials should be activated (marked as "used"), when
293   // created using |CreateTrialsFromString()|.
294   enum FieldTrialActivationMode {
295     DONT_ACTIVATE_TRIALS,
296     ACTIVATE_TRIALS,
297   };
298
299   // Define a separator character to use when creating a persistent form of an
300   // instance.  This is intended for use as a command line argument, passed to a
301   // second process to mimic our state (i.e., provide the same group name).
302   static const char kPersistentStringSeparator;  // Currently a slash.
303
304   // Year that is guaranteed to not be expired when instantiating a field trial
305   // via |FactoryGetFieldTrial()|.  Set to two years from the build date.
306   static int kNoExpirationYear;
307
308   // Observer is notified when a FieldTrial's group is selected.
309   class BASE_EXPORT Observer {
310    public:
311     // Notify observers when FieldTrials's group is selected.
312     virtual void OnFieldTrialGroupFinalized(const std::string& trial_name,
313                                             const std::string& group_name) = 0;
314
315    protected:
316     virtual ~Observer();
317   };
318
319   // This singleton holds the global list of registered FieldTrials.
320   //
321   // To support one-time randomized field trials, specify a non-NULL
322   // |entropy_provider| which should be a source of uniformly distributed
323   // entropy values. Takes ownership of |entropy_provider|. If one time
324   // randomization is not desired, pass in NULL for |entropy_provider|.
325   explicit FieldTrialList(const FieldTrial::EntropyProvider* entropy_provider);
326
327   // Destructor Release()'s references to all registered FieldTrial instances.
328   ~FieldTrialList();
329
330   // Get a FieldTrial instance from the factory.
331   //
332   // |name| is used to register the instance with the FieldTrialList class,
333   // and can be used to find the trial (only one trial can be present for each
334   // name). |default_group_name| is the name of the default group which will
335   // be chosen if none of the subsequent appended groups get to be chosen.
336   // |default_group_number| can receive the group number of the default group as
337   // AppendGroup returns the number of the subsequence groups. |trial_name| and
338   // |default_group_name| may not be empty but |default_group_number| can be
339   // NULL if the value is not needed.
340   //
341   // Group probabilities that are later supplied must sum to less than or equal
342   // to the |total_probability|. Arguments |year|, |month| and |day_of_month|
343   // specify the expiration time. If the build time is after the expiration time
344   // then the field trial reverts to the 'default' group.
345   //
346   // Use this static method to get a startup-randomized FieldTrial or a
347   // previously created forced FieldTrial.
348   static FieldTrial* FactoryGetFieldTrial(
349       const std::string& trial_name,
350       FieldTrial::Probability total_probability,
351       const std::string& default_group_name,
352       const int year,
353       const int month,
354       const int day_of_month,
355       FieldTrial::RandomizationType randomization_type,
356       int* default_group_number);
357
358   // Same as FactoryGetFieldTrial(), but allows specifying a custom seed to be
359   // used on one-time randomized field trials (instead of a hash of the trial
360   // name, which is used otherwise or if |randomization_seed| has value 0). The
361   // |randomization_seed| value (other than 0) should never be the same for two
362   // trials, else this would result in correlated group assignments.
363   // Note: Using a custom randomization seed is only supported by the
364   // PermutedEntropyProvider (which is used when UMA is not enabled).
365   static FieldTrial* FactoryGetFieldTrialWithRandomizationSeed(
366       const std::string& trial_name,
367       FieldTrial::Probability total_probability,
368       const std::string& default_group_name,
369       const int year,
370       const int month,
371       const int day_of_month,
372       FieldTrial::RandomizationType randomization_type,
373       uint32 randomization_seed,
374       int* default_group_number);
375
376   // The Find() method can be used to test to see if a named Trial was already
377   // registered, or to retrieve a pointer to it from the global map.
378   static FieldTrial* Find(const std::string& name);
379
380   // Returns the group number chosen for the named trial, or
381   // FieldTrial::kNotFinalized if the trial does not exist.
382   static int FindValue(const std::string& name);
383
384   // Returns the group name chosen for the named trial, or the
385   // empty string if the trial does not exist.
386   static std::string FindFullName(const std::string& name);
387
388   // Returns true if the named trial has been registered.
389   static bool TrialExists(const std::string& name);
390
391   // Creates a persistent representation of active FieldTrial instances for
392   // resurrection in another process. This allows randomization to be done in
393   // one process, and secondary processes can be synchronized on the result.
394   // The resulting string contains the name and group name pairs of all
395   // registered FieldTrials for which the group has been chosen and externally
396   // observed (via |group()|) and which have not been disabled, with "/" used
397   // to separate all names and to terminate the string. This string is parsed
398   // by |CreateTrialsFromString()|.
399   static void StatesToString(std::string* output);
400
401   // Fills in the supplied vector |active_groups| (which must be empty when
402   // called) with a snapshot of all registered FieldTrials for which the group
403   // has been chosen and externally observed (via |group()|) and which have
404   // not been disabled.
405   static void GetActiveFieldTrialGroups(
406       FieldTrial::ActiveGroups* active_groups);
407
408   // Use a state string (re: StatesToString()) to augment the current list of
409   // field trials to include the supplied trials, and using a 100% probability
410   // for each trial, force them to have the same group string. This is commonly
411   // used in a non-browser process, to carry randomly selected state in a
412   // browser process into this non-browser process, but could also be invoked
413   // through a command line argument to the browser process. The created field
414   // trials are marked as "used" for the purposes of active trial reporting if
415   // |mode| is ACTIVATE_TRIALS.
416   static bool CreateTrialsFromString(const std::string& prior_trials,
417                                      FieldTrialActivationMode mode);
418
419   // Create a FieldTrial with the given |name| and using 100% probability for
420   // the FieldTrial, force FieldTrial to have the same group string as
421   // |group_name|. This is commonly used in a non-browser process, to carry
422   // randomly selected state in a browser process into this non-browser process.
423   // It returns NULL if there is a FieldTrial that is already registered with
424   // the same |name| but has different finalized group string (|group_name|).
425   static FieldTrial* CreateFieldTrial(const std::string& name,
426                                       const std::string& group_name);
427
428   // Add an observer to be notified when a field trial is irrevocably committed
429   // to being part of some specific field_group (and hence the group_name is
430   // also finalized for that field_trial).
431   static void AddObserver(Observer* observer);
432
433   // Remove an observer.
434   static void RemoveObserver(Observer* observer);
435
436   // Notify all observers that a group has been finalized for |field_trial|.
437   static void NotifyFieldTrialGroupSelection(FieldTrial* field_trial);
438
439   // Return the number of active field trials.
440   static size_t GetFieldTrialCount();
441
442  private:
443   // A map from FieldTrial names to the actual instances.
444   typedef std::map<std::string, FieldTrial*> RegistrationList;
445
446   // If one-time randomization is enabled, returns a weak pointer to the
447   // corresponding EntropyProvider. Otherwise, returns NULL.
448   static const FieldTrial::EntropyProvider*
449       GetEntropyProviderForOneTimeRandomization();
450
451   // Helper function should be called only while holding lock_.
452   FieldTrial* PreLockedFind(const std::string& name);
453
454   // Register() stores a pointer to the given trial in a global map.
455   // This method also AddRef's the indicated trial.
456   // This should always be called after creating a new FieldTrial instance.
457   static void Register(FieldTrial* trial);
458
459   static FieldTrialList* global_;  // The singleton of this class.
460
461   // This will tell us if there is an attempt to register a field
462   // trial or check if one-time randomization is enabled without
463   // creating the FieldTrialList. This is not an error, unless a
464   // FieldTrialList is created after that.
465   static bool used_without_global_;
466
467   // Lock for access to registered_.
468   base::Lock lock_;
469   RegistrationList registered_;
470
471   // Entropy provider to be used for one-time randomized field trials. If NULL,
472   // one-time randomization is not supported.
473   scoped_ptr<const FieldTrial::EntropyProvider> entropy_provider_;
474
475   // List of observers to be notified when a group is selected for a FieldTrial.
476   scoped_refptr<ObserverListThreadSafe<Observer> > observer_list_;
477
478   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(FieldTrialList);
479 };
480
481 }  // namespace base
482
483 #endif  // BASE_METRICS_FIELD_TRIAL_H_