- add sources.
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / base / message_loop / message_pump_win.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 #ifndef BASE_MESSAGE_LOOP_MESSAGE_PUMP_WIN_H_
6 #define BASE_MESSAGE_LOOP_MESSAGE_PUMP_WIN_H_
7
8 #include <windows.h>
9
10 #include <list>
11
12 #include "base/base_export.h"
13 #include "base/basictypes.h"
14 #include "base/memory/scoped_ptr.h"
15 #include "base/message_loop/message_pump.h"
16 #include "base/message_loop/message_pump_dispatcher.h"
17 #include "base/message_loop/message_pump_observer.h"
18 #include "base/observer_list.h"
19 #include "base/time/time.h"
20 #include "base/win/scoped_handle.h"
21
22 namespace base {
23
24 // MessagePumpWin serves as the base for specialized versions of the MessagePump
25 // for Windows. It provides basic functionality like handling of observers and
26 // controlling the lifetime of the message pump.
27 class BASE_EXPORT MessagePumpWin : public MessagePump {
28  public:
29   MessagePumpWin() : have_work_(0), state_(NULL) {}
30   virtual ~MessagePumpWin() {}
31
32   // Add an Observer, which will start receiving notifications immediately.
33   void AddObserver(MessagePumpObserver* observer);
34
35   // Remove an Observer.  It is safe to call this method while an Observer is
36   // receiving a notification callback.
37   void RemoveObserver(MessagePumpObserver* observer);
38
39   // Give a chance to code processing additional messages to notify the
40   // message loop observers that another message has been processed.
41   void WillProcessMessage(const MSG& msg);
42   void DidProcessMessage(const MSG& msg);
43
44   // Like MessagePump::Run, but MSG objects are routed through dispatcher.
45   void RunWithDispatcher(Delegate* delegate, MessagePumpDispatcher* dispatcher);
46
47   // MessagePump methods:
48   virtual void Run(Delegate* delegate) { RunWithDispatcher(delegate, NULL); }
49   virtual void Quit();
50
51  protected:
52   struct RunState {
53     Delegate* delegate;
54     MessagePumpDispatcher* dispatcher;
55
56     // Used to flag that the current Run() invocation should return ASAP.
57     bool should_quit;
58
59     // Used to count how many Run() invocations are on the stack.
60     int run_depth;
61   };
62
63   virtual void DoRunLoop() = 0;
64   int GetCurrentDelay() const;
65
66   ObserverList<MessagePumpObserver> observers_;
67
68   // The time at which delayed work should run.
69   TimeTicks delayed_work_time_;
70
71   // A boolean value used to indicate if there is a kMsgDoWork message pending
72   // in the Windows Message queue.  There is at most one such message, and it
73   // can drive execution of tasks when a native message pump is running.
74   LONG have_work_;
75
76   // State for the current invocation of Run.
77   RunState* state_;
78 };
79
80 //-----------------------------------------------------------------------------
81 // MessagePumpForUI extends MessagePumpWin with methods that are particular to a
82 // MessageLoop instantiated with TYPE_UI.
83 //
84 // MessagePumpForUI implements a "traditional" Windows message pump. It contains
85 // a nearly infinite loop that peeks out messages, and then dispatches them.
86 // Intermixed with those peeks are callouts to DoWork for pending tasks, and
87 // DoDelayedWork for pending timers. When there are no events to be serviced,
88 // this pump goes into a wait state. In most cases, this message pump handles
89 // all processing.
90 //
91 // However, when a task, or windows event, invokes on the stack a native dialog
92 // box or such, that window typically provides a bare bones (native?) message
93 // pump.  That bare-bones message pump generally supports little more than a
94 // peek of the Windows message queue, followed by a dispatch of the peeked
95 // message.  MessageLoop extends that bare-bones message pump to also service
96 // Tasks, at the cost of some complexity.
97 //
98 // The basic structure of the extension (refered to as a sub-pump) is that a
99 // special message, kMsgHaveWork, is repeatedly injected into the Windows
100 // Message queue.  Each time the kMsgHaveWork message is peeked, checks are
101 // made for an extended set of events, including the availability of Tasks to
102 // run.
103 //
104 // After running a task, the special message kMsgHaveWork is again posted to
105 // the Windows Message queue, ensuring a future time slice for processing a
106 // future event.  To prevent flooding the Windows Message queue, care is taken
107 // to be sure that at most one kMsgHaveWork message is EVER pending in the
108 // Window's Message queue.
109 //
110 // There are a few additional complexities in this system where, when there are
111 // no Tasks to run, this otherwise infinite stream of messages which drives the
112 // sub-pump is halted.  The pump is automatically re-started when Tasks are
113 // queued.
114 //
115 // A second complexity is that the presence of this stream of posted tasks may
116 // prevent a bare-bones message pump from ever peeking a WM_PAINT or WM_TIMER.
117 // Such paint and timer events always give priority to a posted message, such as
118 // kMsgHaveWork messages.  As a result, care is taken to do some peeking in
119 // between the posting of each kMsgHaveWork message (i.e., after kMsgHaveWork
120 // is peeked, and before a replacement kMsgHaveWork is posted).
121 //
122 // NOTE: Although it may seem odd that messages are used to start and stop this
123 // flow (as opposed to signaling objects, etc.), it should be understood that
124 // the native message pump will *only* respond to messages.  As a result, it is
125 // an excellent choice.  It is also helpful that the starter messages that are
126 // placed in the queue when new task arrive also awakens DoRunLoop.
127 //
128 class BASE_EXPORT MessagePumpForUI : public MessagePumpWin {
129  public:
130   // A MessageFilter implements the common Peek/Translate/Dispatch code to deal
131   // with windows messages.
132   // This abstraction is used to inject TSF message peeking. See
133   // TextServicesMessageFilter.
134   class BASE_EXPORT MessageFilter {
135    public:
136     virtual ~MessageFilter() {}
137     // Implements the functionality exposed by the OS through PeekMessage.
138     virtual BOOL DoPeekMessage(MSG* msg,
139                                HWND window_handle,
140                                UINT msg_filter_min,
141                                UINT msg_filter_max,
142                                UINT remove_msg) {
143       return PeekMessage(msg, window_handle, msg_filter_min, msg_filter_max,
144                          remove_msg);
145     }
146     // Returns true if |message| was consumed by the filter and no extra
147     // processing is required. If this method returns false, it is the
148     // responsibility of the caller to ensure that normal processing takes
149     // place.
150     // The priority to consume messages is the following:
151     // - Native Windows' message filter (CallMsgFilter).
152     // - MessageFilter::ProcessMessage.
153     // - MessagePumpDispatcher.
154     // - TranslateMessage / DispatchMessage.
155     virtual bool ProcessMessage(const MSG& msg) { return false;}
156   };
157   // The application-defined code passed to the hook procedure.
158   static const int kMessageFilterCode = 0x5001;
159
160   MessagePumpForUI();
161   virtual ~MessagePumpForUI();
162
163   // Sets a new MessageFilter. MessagePumpForUI takes ownership of
164   // |message_filter|. When SetMessageFilter is called, old MessageFilter is
165   // deleted.
166   void SetMessageFilter(scoped_ptr<MessageFilter> message_filter);
167
168   // MessagePump methods:
169   virtual void ScheduleWork();
170   virtual void ScheduleDelayedWork(const TimeTicks& delayed_work_time);
171
172   // Applications can call this to encourage us to process all pending WM_PAINT
173   // messages.  This method will process all paint messages the Windows Message
174   // queue can provide, up to some fixed number (to avoid any infinite loops).
175   void PumpOutPendingPaintMessages();
176
177  private:
178   static LRESULT CALLBACK WndProcThunk(HWND window_handle,
179                                        UINT message,
180                                        WPARAM wparam,
181                                        LPARAM lparam);
182   virtual void DoRunLoop();
183   void InitMessageWnd();
184   void WaitForWork();
185   void HandleWorkMessage();
186   void HandleTimerMessage();
187   bool ProcessNextWindowsMessage();
188   bool ProcessMessageHelper(const MSG& msg);
189   bool ProcessPumpReplacementMessage();
190
191   // Atom representing the registered window class.
192   ATOM atom_;
193
194   // A hidden message-only window.
195   HWND message_hwnd_;
196
197   scoped_ptr<MessageFilter> message_filter_;
198 };
199
200 //-----------------------------------------------------------------------------
201 // MessagePumpForIO extends MessagePumpWin with methods that are particular to a
202 // MessageLoop instantiated with TYPE_IO. This version of MessagePump does not
203 // deal with Windows mesagges, and instead has a Run loop based on Completion
204 // Ports so it is better suited for IO operations.
205 //
206 class BASE_EXPORT MessagePumpForIO : public MessagePumpWin {
207  public:
208   struct IOContext;
209
210   // Clients interested in receiving OS notifications when asynchronous IO
211   // operations complete should implement this interface and register themselves
212   // with the message pump.
213   //
214   // Typical use #1:
215   //   // Use only when there are no user's buffers involved on the actual IO,
216   //   // so that all the cleanup can be done by the message pump.
217   //   class MyFile : public IOHandler {
218   //     MyFile() {
219   //       ...
220   //       context_ = new IOContext;
221   //       context_->handler = this;
222   //       message_pump->RegisterIOHandler(file_, this);
223   //     }
224   //     ~MyFile() {
225   //       if (pending_) {
226   //         // By setting the handler to NULL, we're asking for this context
227   //         // to be deleted when received, without calling back to us.
228   //         context_->handler = NULL;
229   //       } else {
230   //         delete context_;
231   //      }
232   //     }
233   //     virtual void OnIOCompleted(IOContext* context, DWORD bytes_transfered,
234   //                                DWORD error) {
235   //         pending_ = false;
236   //     }
237   //     void DoSomeIo() {
238   //       ...
239   //       // The only buffer required for this operation is the overlapped
240   //       // structure.
241   //       ConnectNamedPipe(file_, &context_->overlapped);
242   //       pending_ = true;
243   //     }
244   //     bool pending_;
245   //     IOContext* context_;
246   //     HANDLE file_;
247   //   };
248   //
249   // Typical use #2:
250   //   class MyFile : public IOHandler {
251   //     MyFile() {
252   //       ...
253   //       message_pump->RegisterIOHandler(file_, this);
254   //     }
255   //     // Plus some code to make sure that this destructor is not called
256   //     // while there are pending IO operations.
257   //     ~MyFile() {
258   //     }
259   //     virtual void OnIOCompleted(IOContext* context, DWORD bytes_transfered,
260   //                                DWORD error) {
261   //       ...
262   //       delete context;
263   //     }
264   //     void DoSomeIo() {
265   //       ...
266   //       IOContext* context = new IOContext;
267   //       // This is not used for anything. It just prevents the context from
268   //       // being considered "abandoned".
269   //       context->handler = this;
270   //       ReadFile(file_, buffer, num_bytes, &read, &context->overlapped);
271   //     }
272   //     HANDLE file_;
273   //   };
274   //
275   // Typical use #3:
276   // Same as the previous example, except that in order to deal with the
277   // requirement stated for the destructor, the class calls WaitForIOCompletion
278   // from the destructor to block until all IO finishes.
279   //     ~MyFile() {
280   //       while(pending_)
281   //         message_pump->WaitForIOCompletion(INFINITE, this);
282   //     }
283   //
284   class IOHandler {
285    public:
286     virtual ~IOHandler() {}
287     // This will be called once the pending IO operation associated with
288     // |context| completes. |error| is the Win32 error code of the IO operation
289     // (ERROR_SUCCESS if there was no error). |bytes_transfered| will be zero
290     // on error.
291     virtual void OnIOCompleted(IOContext* context, DWORD bytes_transfered,
292                                DWORD error) = 0;
293   };
294
295   // An IOObserver is an object that receives IO notifications from the
296   // MessagePump.
297   //
298   // NOTE: An IOObserver implementation should be extremely fast!
299   class IOObserver {
300    public:
301     IOObserver() {}
302
303     virtual void WillProcessIOEvent() = 0;
304     virtual void DidProcessIOEvent() = 0;
305
306    protected:
307     virtual ~IOObserver() {}
308   };
309
310   // The extended context that should be used as the base structure on every
311   // overlapped IO operation. |handler| must be set to the registered IOHandler
312   // for the given file when the operation is started, and it can be set to NULL
313   // before the operation completes to indicate that the handler should not be
314   // called anymore, and instead, the IOContext should be deleted when the OS
315   // notifies the completion of this operation. Please remember that any buffers
316   // involved with an IO operation should be around until the callback is
317   // received, so this technique can only be used for IO that do not involve
318   // additional buffers (other than the overlapped structure itself).
319   struct IOContext {
320     OVERLAPPED overlapped;
321     IOHandler* handler;
322   };
323
324   MessagePumpForIO();
325   virtual ~MessagePumpForIO() {}
326
327   // MessagePump methods:
328   virtual void ScheduleWork();
329   virtual void ScheduleDelayedWork(const TimeTicks& delayed_work_time);
330
331   // Register the handler to be used when asynchronous IO for the given file
332   // completes. The registration persists as long as |file_handle| is valid, so
333   // |handler| must be valid as long as there is pending IO for the given file.
334   void RegisterIOHandler(HANDLE file_handle, IOHandler* handler);
335
336   // Register the handler to be used to process job events. The registration
337   // persists as long as the job object is live, so |handler| must be valid
338   // until the job object is destroyed. Returns true if the registration
339   // succeeded, and false otherwise.
340   bool RegisterJobObject(HANDLE job_handle, IOHandler* handler);
341
342   // Waits for the next IO completion that should be processed by |filter|, for
343   // up to |timeout| milliseconds. Return true if any IO operation completed,
344   // regardless of the involved handler, and false if the timeout expired. If
345   // the completion port received any message and the involved IO handler
346   // matches |filter|, the callback is called before returning from this code;
347   // if the handler is not the one that we are looking for, the callback will
348   // be postponed for another time, so reentrancy problems can be avoided.
349   // External use of this method should be reserved for the rare case when the
350   // caller is willing to allow pausing regular task dispatching on this thread.
351   bool WaitForIOCompletion(DWORD timeout, IOHandler* filter);
352
353   void AddIOObserver(IOObserver* obs);
354   void RemoveIOObserver(IOObserver* obs);
355
356  private:
357   struct IOItem {
358     IOHandler* handler;
359     IOContext* context;
360     DWORD bytes_transfered;
361     DWORD error;
362
363     // In some cases |context| can be a non-pointer value casted to a pointer.
364     // |has_valid_io_context| is true if |context| is a valid IOContext
365     // pointer, and false otherwise.
366     bool has_valid_io_context;
367   };
368
369   virtual void DoRunLoop();
370   void WaitForWork();
371   bool MatchCompletedIOItem(IOHandler* filter, IOItem* item);
372   bool GetIOItem(DWORD timeout, IOItem* item);
373   bool ProcessInternalIOItem(const IOItem& item);
374   void WillProcessIOEvent();
375   void DidProcessIOEvent();
376
377   // Converts an IOHandler pointer to a completion port key.
378   // |has_valid_io_context| specifies whether completion packets posted to
379   // |handler| will have valid OVERLAPPED pointers.
380   static ULONG_PTR HandlerToKey(IOHandler* handler, bool has_valid_io_context);
381
382   // Converts a completion port key to an IOHandler pointer.
383   static IOHandler* KeyToHandler(ULONG_PTR key, bool* has_valid_io_context);
384
385   // The completion port associated with this thread.
386   win::ScopedHandle port_;
387   // This list will be empty almost always. It stores IO completions that have
388   // not been delivered yet because somebody was doing cleanup.
389   std::list<IOItem> completed_io_;
390
391   ObserverList<IOObserver> io_observers_;
392 };
393
394 }  // namespace base
395
396 #endif  // BASE_MESSAGE_LOOP_MESSAGE_PUMP_WIN_H_