Update To 11.40.268.0
[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 //   UMA_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 <set>
59 #include <string>
60 #include <vector>
61
62 #include "base/base_export.h"
63 #include "base/gtest_prod_util.h"
64 #include "base/memory/ref_counted.h"
65 #include "base/observer_list_threadsafe.h"
66 #include "base/synchronization/lock.h"
67 #include "base/time/time.h"
68
69 namespace base {
70
71 class FieldTrialList;
72
73 class BASE_EXPORT FieldTrial : public RefCounted<FieldTrial> {
74  public:
75   typedef int Probability;  // Probability type for being selected in a trial.
76
77   // Specifies the persistence of the field trial group choice.
78   enum RandomizationType {
79     // One time randomized trials will persist the group choice between
80     // restarts, which is recommended for most trials, especially those that
81     // change user visible behavior.
82     ONE_TIME_RANDOMIZED,
83     // Session randomized trials will roll the dice to select a group on every
84     // process restart.
85     SESSION_RANDOMIZED,
86   };
87
88   // EntropyProvider is an interface for providing entropy for one-time
89   // randomized (persistent) field trials.
90   class BASE_EXPORT EntropyProvider {
91    public:
92     virtual ~EntropyProvider();
93
94     // Returns a double in the range of [0, 1) to be used for the dice roll for
95     // the specified field trial. If |randomization_seed| is not 0, it will be
96     // used in preference to |trial_name| for generating the entropy by entropy
97     // providers that support it. A given instance should always return the same
98     // value given the same input |trial_name| and |randomization_seed| values.
99     virtual double GetEntropyForTrial(const std::string& trial_name,
100                                       uint32 randomization_seed) const = 0;
101   };
102
103   // A pair representing a Field Trial and its selected group.
104   struct ActiveGroup {
105     std::string trial_name;
106     std::string group_name;
107   };
108
109   typedef std::vector<ActiveGroup> ActiveGroups;
110
111   // A return value to indicate that a given instance has not yet had a group
112   // assignment (and hence is not yet participating in the trial).
113   static const int kNotFinalized;
114
115   // Disables this trial, meaning it always determines the default group
116   // has been selected. May be called immediately after construction, or
117   // at any time after initialization (should not be interleaved with
118   // AppendGroup calls). Once disabled, there is no way to re-enable a
119   // trial.
120   // TODO(mad): http://code.google.com/p/chromium/issues/detail?id=121446
121   // This doesn't properly reset to Default when a group was forced.
122   void Disable();
123
124   // Establish the name and probability of the next group in this trial.
125   // Sometimes, based on construction randomization, this call may cause the
126   // provided group to be *THE* group selected for use in this instance.
127   // The return value is the group number of the new group.
128   int AppendGroup(const std::string& name, Probability group_probability);
129
130   // Return the name of the FieldTrial (excluding the group name).
131   const std::string& trial_name() const { return trial_name_; }
132
133   // Return the randomly selected group number that was assigned, and notify
134   // any/all observers that this finalized group number has presumably been used
135   // (queried), and will never change. Note that this will force an instance to
136   // participate, and make it illegal to attempt to probabilistically add any
137   // other groups to the trial.
138   int group();
139
140   // If the group's name is empty, a string version containing the group number
141   // is used as the group name. This causes a winner to be chosen if none was.
142   const std::string& group_name();
143
144   // Set the field trial as forced, meaning that it was setup earlier than
145   // the hard coded registration of the field trial to override it.
146   // This allows the code that was hard coded to register the field trial to
147   // still succeed even though the field trial has already been registered.
148   // This must be called after appending all the groups, since we will make
149   // the group choice here. Note that this is a NOOP for already forced trials.
150   // And, as the rest of the FieldTrial code, this is not thread safe and must
151   // be done from the UI thread.
152   void SetForced();
153
154   // Enable benchmarking sets field trials to a common setting.
155   static void EnableBenchmarking();
156
157   // Creates a FieldTrial object with the specified parameters, to be used for
158   // simulation of group assignment without actually affecting global field
159   // trial state in the running process. Group assignment will be done based on
160   // |entropy_value|, which must have a range of [0, 1).
161   //
162   // Note: Using this function will not register the field trial globally in the
163   // running process - for that, use FieldTrialList::FactoryGetFieldTrial().
164   //
165   // The ownership of the returned FieldTrial is transfered to the caller which
166   // is responsible for deref'ing it (e.g. by using scoped_refptr<FieldTrial>).
167   static FieldTrial* CreateSimulatedFieldTrial(
168       const std::string& trial_name,
169       Probability total_probability,
170       const std::string& default_group_name,
171       double entropy_value);
172
173  private:
174   // Allow tests to access our innards for testing purposes.
175   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, Registration);
176   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, AbsoluteProbabilities);
177   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, RemainingProbability);
178   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, FiftyFiftyProbability);
179   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, MiddleProbabilities);
180   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, OneWinner);
181   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, DisableProbability);
182   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, ActiveGroups);
183   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, ActiveGroupsNotFinalized);
184   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, Save);
185   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, DuplicateRestore);
186   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, SetForcedTurnFeatureOff);
187   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, SetForcedTurnFeatureOn);
188   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, SetForcedChangeDefault_Default);
189   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, SetForcedChangeDefault_NonDefault);
190   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, FloatBoundariesGiveEqualGroupSizes);
191   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(FieldTrialTest, DoesNotSurpassTotalProbability);
192
193   friend class base::FieldTrialList;
194
195   friend class RefCounted<FieldTrial>;
196
197   // This is the group number of the 'default' group when a choice wasn't forced
198   // by a call to FieldTrialList::CreateFieldTrial. It is kept private so that
199   // consumers don't use it by mistake in cases where the group was forced.
200   static const int kDefaultGroupNumber;
201
202   // Creates a field trial with the specified parameters. Group assignment will
203   // be done based on |entropy_value|, which must have a range of [0, 1).
204   FieldTrial(const std::string& trial_name,
205              Probability total_probability,
206              const std::string& default_group_name,
207              double entropy_value);
208   virtual ~FieldTrial();
209
210   // Return the default group name of the FieldTrial.
211   std::string default_group_name() const { return default_group_name_; }
212
213   // Marks this trial as having been registered with the FieldTrialList. Must be
214   // called no more than once and before any |group()| calls have occurred.
215   void SetTrialRegistered();
216
217   // Sets the chosen group name and number.
218   void SetGroupChoice(const std::string& group_name, int number);
219
220   // Ensures that a group is chosen, if it hasn't yet been. The field trial
221   // might yet be disabled, so this call will *not* notify observers of the
222   // status.
223   void FinalizeGroupChoice();
224
225   // Returns the trial name and selected group name for this field trial via
226   // the output parameter |active_group|, but only if the group has already
227   // been chosen and has been externally observed via |group()| and the trial
228   // has not been disabled. In that case, true is returned and |active_group|
229   // is filled in; otherwise, the result is false and |active_group| is left
230   // untouched.
231   bool GetActiveGroup(ActiveGroup* active_group) const;
232
233   // Returns the group_name. A winner need not have been chosen.
234   std::string group_name_internal() const { return group_name_; }
235
236   // The name of the field trial, as can be found via the FieldTrialList.
237   const std::string trial_name_;
238
239   // The maximum sum of all probabilities supplied, which corresponds to 100%.
240   // This is the scaling factor used to adjust supplied probabilities.
241   const Probability divisor_;
242
243   // The name of the default group.
244   const std::string default_group_name_;
245
246   // The randomly selected probability that is used to select a group (or have
247   // the instance not participate).  It is the product of divisor_ and a random
248   // number between [0, 1).
249   Probability random_;
250
251   // Sum of the probabilities of all appended groups.
252   Probability accumulated_group_probability_;
253
254   // The number that will be returned by the next AppendGroup() call.
255   int next_group_number_;
256
257   // The pseudo-randomly assigned group number.
258   // This is kNotFinalized if no group has been assigned.
259   int group_;
260
261   // A textual name for the randomly selected group. Valid after |group()|
262   // has been called.
263   std::string group_name_;
264
265   // When enable_field_trial_ is false, field trial reverts to the 'default'
266   // group.
267   bool enable_field_trial_;
268
269   // When forced_ is true, we return the chosen group from AppendGroup when
270   // appropriate.
271   bool forced_;
272
273   // Specifies whether the group choice has been reported to observers.
274   bool group_reported_;
275
276   // Whether this trial is registered with the global FieldTrialList and thus
277   // should notify it when its group is queried.
278   bool trial_registered_;
279
280   // When benchmarking is enabled, field trials all revert to the 'default'
281   // group.
282   static bool enable_benchmarking_;
283
284   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(FieldTrial);
285 };
286
287 //------------------------------------------------------------------------------
288 // Class with a list of all active field trials.  A trial is active if it has
289 // been registered, which includes evaluating its state based on its probaility.
290 // Only one instance of this class exists.
291 class BASE_EXPORT FieldTrialList {
292  public:
293   // Specifies whether field trials should be activated (marked as "used"), when
294   // created using |CreateTrialsFromString()|. Has no effect on trials that are
295   // prefixed with |kActivationMarker|, which will always be activated."
296   enum FieldTrialActivationMode {
297     DONT_ACTIVATE_TRIALS,
298     ACTIVATE_TRIALS,
299   };
300
301   // Define a separator character to use when creating a persistent form of an
302   // instance.  This is intended for use as a command line argument, passed to a
303   // second process to mimic our state (i.e., provide the same group name).
304   static const char kPersistentStringSeparator;  // Currently a slash.
305
306   // Define a marker character to be used as a prefix to a trial name on the
307   // command line which forces its activation.
308   static const char kActivationMarker;  // Currently an asterisk.
309
310   // Year that is guaranteed to not be expired when instantiating a field trial
311   // via |FactoryGetFieldTrial()|.  Set to two years from the build date.
312   static int kNoExpirationYear;
313
314   // Observer is notified when a FieldTrial's group is selected.
315   class BASE_EXPORT Observer {
316    public:
317     // Notify observers when FieldTrials's group is selected.
318     virtual void OnFieldTrialGroupFinalized(const std::string& trial_name,
319                                             const std::string& group_name) = 0;
320
321    protected:
322     virtual ~Observer();
323   };
324
325   // This singleton holds the global list of registered FieldTrials.
326   //
327   // To support one-time randomized field trials, specify a non-NULL
328   // |entropy_provider| which should be a source of uniformly distributed
329   // entropy values. Takes ownership of |entropy_provider|. If one time
330   // randomization is not desired, pass in NULL for |entropy_provider|.
331   explicit FieldTrialList(const FieldTrial::EntropyProvider* entropy_provider);
332
333   // Destructor Release()'s references to all registered FieldTrial instances.
334   ~FieldTrialList();
335
336   // Get a FieldTrial instance from the factory.
337   //
338   // |name| is used to register the instance with the FieldTrialList class,
339   // and can be used to find the trial (only one trial can be present for each
340   // name). |default_group_name| is the name of the default group which will
341   // be chosen if none of the subsequent appended groups get to be chosen.
342   // |default_group_number| can receive the group number of the default group as
343   // AppendGroup returns the number of the subsequence groups. |trial_name| and
344   // |default_group_name| may not be empty but |default_group_number| can be
345   // NULL if the value is not needed.
346   //
347   // Group probabilities that are later supplied must sum to less than or equal
348   // to the |total_probability|. Arguments |year|, |month| and |day_of_month|
349   // specify the expiration time. If the build time is after the expiration time
350   // then the field trial reverts to the 'default' group.
351   //
352   // Use this static method to get a startup-randomized FieldTrial or a
353   // previously created forced FieldTrial.
354   static FieldTrial* FactoryGetFieldTrial(
355       const std::string& trial_name,
356       FieldTrial::Probability total_probability,
357       const std::string& default_group_name,
358       const int year,
359       const int month,
360       const int day_of_month,
361       FieldTrial::RandomizationType randomization_type,
362       int* default_group_number);
363
364   // Same as FactoryGetFieldTrial(), but allows specifying a custom seed to be
365   // used on one-time randomized field trials (instead of a hash of the trial
366   // name, which is used otherwise or if |randomization_seed| has value 0). The
367   // |randomization_seed| value (other than 0) should never be the same for two
368   // trials, else this would result in correlated group assignments.
369   // Note: Using a custom randomization seed is only supported by the
370   // PermutedEntropyProvider (which is used when UMA is not enabled).
371   static FieldTrial* FactoryGetFieldTrialWithRandomizationSeed(
372       const std::string& trial_name,
373       FieldTrial::Probability total_probability,
374       const std::string& default_group_name,
375       const int year,
376       const int month,
377       const int day_of_month,
378       FieldTrial::RandomizationType randomization_type,
379       uint32 randomization_seed,
380       int* default_group_number);
381
382   // The Find() method can be used to test to see if a named Trial was already
383   // registered, or to retrieve a pointer to it from the global map.
384   static FieldTrial* Find(const std::string& name);
385
386   // Returns the group number chosen for the named trial, or
387   // FieldTrial::kNotFinalized if the trial does not exist.
388   static int FindValue(const std::string& name);
389
390   // Returns the group name chosen for the named trial, or the
391   // empty string if the trial does not exist.
392   static std::string FindFullName(const std::string& name);
393
394   // Returns true if the named trial has been registered.
395   static bool TrialExists(const std::string& name);
396
397   // Creates a persistent representation of active FieldTrial instances for
398   // resurrection in another process. This allows randomization to be done in
399   // one process, and secondary processes can be synchronized on the result.
400   // The resulting string contains the name and group name pairs of all
401   // registered FieldTrials for which the group has been chosen and externally
402   // observed (via |group()|) and which have not been disabled, with "/" used
403   // to separate all names and to terminate the string. This string is parsed
404   // by |CreateTrialsFromString()|.
405   static void StatesToString(std::string* output);
406
407   // Fills in the supplied vector |active_groups| (which must be empty when
408   // called) with a snapshot of all registered FieldTrials for which the group
409   // has been chosen and externally observed (via |group()|) and which have
410   // not been disabled.
411   static void GetActiveFieldTrialGroups(
412       FieldTrial::ActiveGroups* active_groups);
413
414   // Use a state string (re: StatesToString()) to augment the current list of
415   // field trials to include the supplied trials, and using a 100% probability
416   // for each trial, force them to have the same group string. This is commonly
417   // used in a non-browser process, to carry randomly selected state in a
418   // browser process into this non-browser process, but could also be invoked
419   // through a command line argument to the browser process. The created field
420   // trials are all marked as "used" for the purposes of active trial reporting
421   // if |mode| is ACTIVATE_TRIALS, otherwise each trial will be marked as "used"
422   // if it is prefixed with |kActivationMarker|. Trial names in
423   // |ignored_trial_names| are ignored when parsing |prior_trials|.
424   static bool CreateTrialsFromString(
425       const std::string& prior_trials,
426       FieldTrialActivationMode mode,
427       const std::set<std::string>& ignored_trial_names);
428
429   // Create a FieldTrial with the given |name| and using 100% probability for
430   // the FieldTrial, force FieldTrial to have the same group string as
431   // |group_name|. This is commonly used in a non-browser process, to carry
432   // randomly selected state in a browser process into this non-browser process.
433   // It returns NULL if there is a FieldTrial that is already registered with
434   // the same |name| but has different finalized group string (|group_name|).
435   static FieldTrial* CreateFieldTrial(const std::string& name,
436                                       const std::string& group_name);
437
438   // Add an observer to be notified when a field trial is irrevocably committed
439   // to being part of some specific field_group (and hence the group_name is
440   // also finalized for that field_trial).
441   static void AddObserver(Observer* observer);
442
443   // Remove an observer.
444   static void RemoveObserver(Observer* observer);
445
446   // Notify all observers that a group has been finalized for |field_trial|.
447   static void NotifyFieldTrialGroupSelection(FieldTrial* field_trial);
448
449   // Return the number of active field trials.
450   static size_t GetFieldTrialCount();
451
452  private:
453   // A map from FieldTrial names to the actual instances.
454   typedef std::map<std::string, FieldTrial*> RegistrationMap;
455
456   // If one-time randomization is enabled, returns a weak pointer to the
457   // corresponding EntropyProvider. Otherwise, returns NULL.
458   static const FieldTrial::EntropyProvider*
459       GetEntropyProviderForOneTimeRandomization();
460
461   // Helper function should be called only while holding lock_.
462   FieldTrial* PreLockedFind(const std::string& name);
463
464   // Register() stores a pointer to the given trial in a global map.
465   // This method also AddRef's the indicated trial.
466   // This should always be called after creating a new FieldTrial instance.
467   static void Register(FieldTrial* trial);
468
469   static FieldTrialList* global_;  // The singleton of this class.
470
471   // This will tell us if there is an attempt to register a field
472   // trial or check if one-time randomization is enabled without
473   // creating the FieldTrialList. This is not an error, unless a
474   // FieldTrialList is created after that.
475   static bool used_without_global_;
476
477   // Lock for access to registered_.
478   base::Lock lock_;
479   RegistrationMap registered_;
480
481   // Entropy provider to be used for one-time randomized field trials. If NULL,
482   // one-time randomization is not supported.
483   scoped_ptr<const FieldTrial::EntropyProvider> entropy_provider_;
484
485   // List of observers to be notified when a group is selected for a FieldTrial.
486   scoped_refptr<ObserverListThreadSafe<Observer> > observer_list_;
487
488   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(FieldTrialList);
489 };
490
491 }  // namespace base
492
493 #endif  // BASE_METRICS_FIELD_TRIAL_H_