using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Text;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace Implab {

    public delegate void ErrorHandler(Exception e);

    public delegate void ResultHandler<T>(T result);
    public delegate TNew ResultMapper<TSrc, TNew>(TSrc result);
    public delegate Promise<TNew> ChainedOperation<TSrc, TNew>(TSrc result);

    /// <summary>
    /// Класс для асинхронного получения результатов. Так называемое "обещание".
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T">Тип получаемого результата</typeparam>
    /// <remarks>
    /// <para>Сервис при обращении к его методу дает обещаиние о выполнении операции,
    /// клиент получив такое обещание может установить ряд обратных вызово для получения
    /// событий выполнения обещания, тоесть завершения операции и предоставлении результатов.</para>
    /// <para>
    /// Обещение может быть как выполнено, так и выполнено с ошибкой. Для подписки на
    /// данные события клиент должен использовать методы <c>Then</c>.
    /// </para>
    /// <para>
    /// Сервис, в свою очередь, по окончанию выполнения операции (возможно с ошибкой),
    /// использует методы <c>Resolve</c> либо <c>Reject</c> для оповещения клиетна о
    /// выполнении обещания.
    /// </para>
    /// <para>
    /// Если сервер успел выполнить обещание еще до того, как клиент на него подписался,
    /// то в момент подписки клиента будут вызваны соответсвующие события в синхронном
    /// режиме и клиент будет оповещен в любом случае. Иначе, обработчики добавляются в
    /// список в порядке подписания и в этом же порядке они будут вызваны при выполнении
    /// обещания.
    /// </para>
    /// <para>
    /// Обрабатывая результаты обещания можно преобразовывать результаты либо инициировать
    /// связанные асинхронные операции, которые также возвращают обещания. Для этого следует
    /// использовать соответствующую форму методе <c>Then</c>.
    /// </para>
    /// <para>
    /// Также хорошим правилом является то, что <c>Resolve</c> и <c>Reject</c> должен вызывать
    /// только инициатор обещания иначе могут возникнуть противоречия.
    /// </para>
    /// </remarks>
    public class Promise<T> {

        struct ResultHandlerInfo {
            public ResultHandler<T> resultHandler;
            public ErrorHandler errorHandler;
        }

        enum State {
            Unresolved,
            Resolving,
            Resolved,
            Cancelled
        }

        LinkedList<ResultHandlerInfo> m_handlersChain = new LinkedList<ResultHandlerInfo>();
        State m_state;
        bool m_cancellable;
        T m_result;
        Exception m_error;

        public Promise() {
            m_cancellable = true;
        }

        /// <summary>
        /// Событие, возникающее при отмене асинхронной операции.
        /// </summary>
        /// <description>
        /// Как правило используется для оповещения объекта, выполняющего асинхронную операцию, о том, что ее следует отменить.
        /// </description>
        public event EventHandler Cancelled;

        /// <summary>
        /// Выполняет обещание, сообщая об успешном выполнении.
        /// </summary>
        /// <param name="result">Результат выполнения.</param>
        /// <exception cref="InvalidOperationException">Данное обещание уже выполнено</exception>
        public void Resolve(T result) {
            lock (this) {
                if (m_state == State.Cancelled)
                    return;
                if (m_state != State.Unresolved)
                    throw new InvalidOperationException("The promise is already resolved");
                m_result = result;
                m_state = State.Resolving;
            }

            ResultHandlerInfo handler;
            while (FetchNextHandler(out handler))
                InvokeHandler(handler);
        }

        /// <summary>
        /// Выполняет обещание, сообщая об ошибке
        /// </summary>
        /// <param name="error">Исключение возникшее при выполнении операции</param>
        /// <exception cref="InvalidOperationException">Данное обещание уже выполнено</exception>
        public void Reject(Exception error) {
            lock (this) {
                if (m_state == State.Cancelled)
                    return;
                if (m_state != State.Unresolved)
                    throw new InvalidOperationException("The promise is already resolved");
                m_error = error;
                m_state = State.Resolving;
            }

            ResultHandlerInfo handler;
            while (FetchNextHandler(out handler))
                InvokeHandler(handler);
        }

        /// <summary>
        /// Отменяет операцию, если это возможно.
        /// </summary>
        /// <returns><c>true</c> Операция была отменена, обработчики не будут вызваны.<c>false</c> отмена не возможна, поскольку обещание уже выполнено и обработчики отработали.</returns>
        public bool Cancel() {
            lock (this) {
                if (m_state == State.Unresolved && m_cancellable) {
                    m_state = State.Cancelled;
                    EventHandler temp = Cancelled;

                    if (temp != null)
                        temp(this, new EventArgs());

                    return true;
                } else
                    return false;
            }
        }

        /// <summary>
        /// Добавляет обработчики событий выполнения обещания.
        /// </summary>
        /// <param name="success">Обработчик успешного выполнения обещания.
        /// Данному обработчику будет передан результат выполнения операции.</param>
        /// <param name="error">Обработчик ошибки. Данный обработчик получит
        /// исключение возникшее при выполнении операции.</param>
        /// <returns>Само обещание</returns>
        public Promise<T> Then(ResultHandler<T> success, ErrorHandler error) {
            if (success == null && error == null)
                return this;

            var medium = new Promise<T>();

            var handlerInfo = new ResultHandlerInfo();

            if (success != null)
                handlerInfo.resultHandler = x => {
                    try {
                        success(x);
                        medium.Resolve(x);
                    } catch (Exception e) {
                        medium.Reject(e);
                    }
                };
            else
                handlerInfo.resultHandler = x => medium.Resolve(x);

            if (error != null)
                handlerInfo.errorHandler = x => {
                    try {
                        error(x);
                    } catch { }
                    medium.Reject(x);
                };
            else
                handlerInfo.errorHandler = x => medium.Reject(x);

            AddHandler(handlerInfo);

            return medium;
        }

        public Promise<T> Then(ResultHandler<T> success) {
            return Then(success, null);
        }

        public Promise<T> Error(ErrorHandler error) {
            return Then(null, error);
        }

        public Promise<T> Anyway(Action handler) {
            if (handler == null)
                return this;

            var medium = new Promise<T>();

            AddHandler(new ResultHandlerInfo {
                resultHandler = x => {
                    try {
                        handler();
                        medium.Resolve(x);
                    } catch (Exception e) {
                        medium.Reject(e);
                    }
                },
                errorHandler = x => {
                    try {
                        handler();
                    } catch { }
                    medium.Reject(x);
                }
            });

            return medium;
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет преобразовать результат выполения операции к новому типу.
        /// </summary>
        /// <typeparam name="TNew">Новый тип результата.</typeparam>
        /// <param name="mapper">Преобразование результата к новому типу.</param>
        /// <param name="error">Обработчик ошибки. Данный обработчик получит
        /// исключение возникшее при выполнении операции.</param>
        /// <returns>Новое обещание, которое будет выполнено при выполнении исходного обещания.</returns>
        public Promise<TNew> Map<TNew>(ResultMapper<T, TNew> mapper, ErrorHandler error) {
            if (mapper == null)
                throw new ArgumentNullException("mapper");

            // создаем прицепленное обещание
            Promise<TNew> chained = new Promise<TNew>();

            AddHandler(new ResultHandlerInfo() {
                resultHandler = delegate(T result) {
                    try {
                        // если преобразование выдаст исключение, то сработает reject сцепленного deferred
                        chained.Resolve(mapper(result));
                    } catch (Exception e) {
                        chained.Reject(e);
                    }
                },
                errorHandler = delegate(Exception e) {
                    if (error != null)
                        error(e);
                    // в случае ошибки нужно передать исключение дальше по цепочке
                    chained.Reject(e);
                }
            });

            return chained;
        }

        public Promise<TNew> Map<TNew>(ResultMapper<T, TNew> mapper) {
            return Map(mapper, null);
        }

        /// <summary>
        /// Сцепляет несколько аснхронных операций. Указанная асинхронная операция будет вызвана после
        /// выполнения текущей, а результат текущей операции может быть использован для инициализации
        /// новой операции.
        /// </summary>
        /// <typeparam name="TNew">Тип результата указанной асинхронной операции.</typeparam>
        /// <param name="chained">Асинхронная операция, которая должна будет начаться после выполнения текущей.</param>
        /// <param name="error">Обработчик ошибки. Данный обработчик получит
        /// исключение возникшее при выполнении текуещй операции.</param>
        /// <returns>Новое обещание, которое будет выполнено по окончанию указанной аснхронной операции.</returns>
        public Promise<TNew> Chain<TNew>(ChainedOperation<T, TNew> chained, ErrorHandler error) {

            // проблема в том, что на момент связывания еще не начата асинхронная операция, поэтому нужно
            // создать посредника, к которому будут подвызяваться следующие обработчики.
            // когда будет выполнена реальная асинхронная операция, она обратиться к посреднику, чтобы
            // передать через него результаты работы.
            Promise<TNew> medium = new Promise<TNew>();

            AddHandler(new ResultHandlerInfo() {
                resultHandler = delegate(T result) {
                    try {
                        chained(result).Then(
                            x => medium.Resolve(x),
                            e => medium.Reject(e)
                            );
                    } catch (Exception e) {
                        // если сцепленное действие выдало исключение вместо обещания, то передаем ошибку по цепочке
                        medium.Reject(e);
                    }
                },
                errorHandler = delegate(Exception e) {
                    if (error != null)
                        error(e);
                    // в случае ошибки нужно передать исключение дальше по цепочке
                    medium.Reject(e);
                }
            });

            return medium;
        }

        public Promise<TNew> Chain<TNew>(ChainedOperation<T, TNew> chained) {
            return Chain(chained, null);
        }

        /// <summary>
        /// Дожидается отложенного обещания и в случае успеха, возвращает
        /// его, результат, в противном случае бросает исключение.
        /// </summary>
        /// <remarks>
        /// <para>
        /// Если ожидание обещания было прервано по таймауту, это не значит,
        /// что обещание было отменено или что-то в этом роде, это только
        /// означает, что мы его не дождались, однако все зарегистрированные
        /// обработчики, как были так остались и они будут вызваны, когда
        /// обещание будет выполнено.
        /// </para>
        /// <para>
        /// Такое поведение вполне оправдано поскольку таймаут может истечь
        /// в тот момент, когда началась обработка цепочки обработчиков, и
        /// к тому же текущее обещание может стоять в цепочке обещаний и его
        /// отклонение может привести к непрогнозируемому результату.
        /// </para>
        /// </remarks>
        /// <param name="timeout">Время ожидания</param>
        /// <returns>Результат выполнения обещания</returns>
        public T Join(int timeout) {
            ManualResetEvent evt = new ManualResetEvent(false);
            Anyway(() => evt.Set());

            if (!evt.WaitOne(timeout, true))
                throw new TimeoutException();

            if (m_error != null)
                throw new TargetInvocationException(m_error);
            else
                return m_result;
        }

        public T Join() {
            return Join(Timeout.Infinite);
        }

        /// <summary>
        /// Данный метод последовательно извлекает обработчики обещания и когда
        /// их больше не осталось - ставит состояние "разрешено".
        /// </summary>
        /// <param name="handler">Информация об обработчике</param>
        /// <returns>Признак того, что еще остались обработчики в очереди</returns>
        bool FetchNextHandler(out ResultHandlerInfo handler) {
            handler = default(ResultHandlerInfo);

            lock (this) {
                Debug.Assert(m_state == State.Resolving);

                if (m_handlersChain.Count > 0) {
                    handler = m_handlersChain.First.Value;
                    m_handlersChain.RemoveFirst();
                    return true;
                } else {
                    m_state = State.Resolved;
                    return false;
                }
            }
        }

        void AddHandler(ResultHandlerInfo handler) {
            bool invokeRequired = false;

            lock (this) {
                if (m_state != State.Resolved)
                    m_handlersChain.AddLast(handler);
                else
                    invokeRequired = true;
            }

            // обработчики не должны блокировать сам объект
            if (invokeRequired)
                InvokeHandler(handler);
        }

        void InvokeHandler(ResultHandlerInfo handler) {
            if (m_error == null) {
                try {
                    if (handler.resultHandler != null)
                        handler.resultHandler(m_result);
                } catch { }
            }

            if (m_error != null) {
                try {
                    if (handler.errorHandler != null)
                        handler.errorHandler(m_error);
                } catch { }
            }
        }


    }
}