IBKRTrader/src/IBKRTrader.Core/Capital/CapitalService.cs

using IBKRTrader.Core.Logging;
using IBKRTrader.Core.Settings;
using IBKRTrader.Core.Trading;

namespace IBKRTrader.Core.Capital;

/// <summary>
/// Führt Konto, Positionen, Reservierungen und Einstellungen zu dem Bild zusammen, gegen das der
/// <see cref="RiskService"/> entscheidet – und bindet danach das Kapital.
///
/// <para>Die Arbeitsteilung ist Absicht: der <see cref="RiskService"/> ist reine Rechnung und in
/// jedem Fall einzeln prüfbar, dieser Dienst holt die Zahlen. Läge beides zusammen, ließe sich
/// keine der Regeln ohne Datenbank und Broker testen.</para>
/// </summary>
public sealed class CapitalService : ICapitalService
{
    private const string LogModule = "Kapital";

    private readonly IPortfolioService  _portfolio;
    private readonly ReservationService _reservations;
    private readonly BookRegistry       _books;
    private readonly SettingsService    _settings;
    private readonly LoggingService     _logger;

    public CapitalService(
        IPortfolioService portfolio,
        ReservationService reservations,
        BookRegistry books,
        SettingsService settings,
        LoggingService logger)
    {
        _portfolio    = portfolio;
        _reservations = reservations;
        _books        = books;
        _settings     = settings;
        _logger       = logger;
    }

    private CapitalSettings Config => _settings.Settings.Capital;

    /// <summary>Der Pool mit den konfigurierten Anteilen; ohne Vorgabe Gleichverteilung.</summary>
    public CapitalPool Pool
    {
        get
        {
            var configured = Config.BookShares;
            if (configured.Count == 0) return CapitalPool.EqualShares(_books.StrategyBooks.ToList());

            var shares = configured.ToDictionary(
                kv => kv.Key.Trim().ToUpperInvariant(),
                kv => (decimal)kv.Value);
            return new CapitalPool(shares, defaultShare: 0m);
        }
    }

    /// <summary>
    /// Prüft beim Start, dass die Buch-Anteile in Summe passen. Liefert den Grund, wenn nicht –
    /// der Aufrufer entscheidet, ob das ein Abbruch oder eine Warnung ist.
    /// </summary>
    public string? ValidateConfiguration() =>
        Pool.ValidateShares(_books.StrategyBooks.ToList());

    /// <summary>Momentaufnahme des Kapitals, aus der sich alle Obergrenzen ableiten.</summary>
    public async Task<CapitalSnapshot> GetSnapshotAsync(AccountState account, CancellationToken ct = default)
    {
        var openReservations = await _reservations.GetOpenAmountAsync(ct).ConfigureAwait(false);
        var houseReserve     = account.NetLiquidation * ((decimal)Config.HouseReservePercent / 100m);

        var freeCash = MarginGuard.FreeCash(
            account, houseReserve, openReservations, (decimal)Config.CashHaircutPercent);

        // Nur die Positionen der handelnden Buecher. MANUAL und UNASSIGNED sind eine Black Box, die
        // ausschliesslich ueber das freie Bargeld wirkt - wuerde man sie hier addieren, vergroesserte
        // ein von Hand aufgebauter Bestand die Kaufkraft der Module.
        var all = await _portfolio.GetAllPositionsAsync(ct).ConfigureAwait(false);
        var strategyValue = all
            .Where(p => _books.IsRegistered(p.Module))
            .Sum(p => p.BoundCapital);

        return new CapitalSnapshot(freeCash, strategyValue, houseReserve, account.NetLiquidation);
    }

    /// <summary>
    /// Wie viel Spielraum ein Buch gerade hat – die Vorab-Abfrage, damit ein Modul seine Order
    /// gleich richtig dimensioniert, statt gegen die Wand zu fahren.
    /// </summary>
    public async Task<Headroom> GetHeadroomAsync(
        BookId book, AccountState account, CancellationToken ct = default)
    {
        var snapshot = await GetSnapshotAsync(account, ct).ConfigureAwait(false);
        var bound    = await BoundOfAsync(book, ct).ConfigureAwait(false);
        return Pool.HeadroomOf(book, snapshot, bound);
    }

    /// <summary>
    /// Baut den Bewertungskontext für ein Signal: Deckung, Spielraum, Konzentration und der
    /// Zustand des Watchdogs.
    /// </summary>
    public async Task<RiskContext> BuildContextAsync(
        BookId book, InstrumentRef instrument, decimal price, AccountState account,
        CancellationToken ct = default)
    {
        var snapshot = await GetSnapshotAsync(account, ct).ConfigureAwait(false);
        var bound    = await BoundOfAsync(book, ct).ConfigureAwait(false);
        var headroom = Pool.HeadroomOf(book, snapshot, bound);

        // Deckung: Positionen des Buchs auf den Basiswert, abzueglich dessen, was bereits durch
        // offene Reservierungen gebunden ist. Ohne den zweiten Teil saehen zwei gleichzeitig
        // geprueften Signale dieselben 100 Aktien als frei an.
        var underlying     = await _portfolio
            .GetPositionsForUnderlyingAsync(book.Value, instrument.Symbol, ct).ConfigureAwait(false);
        var coverage       = CoverageCalculator.For(underlying);
        var reservedShares = await _reservations
            .GetOpenSharesAsync(book, instrument.Symbol, ct).ConfigureAwait(false);
        coverage = coverage with
        {
            SharesBoundByShortCalls = coverage.SharesBoundByShortCalls + reservedShares
        };

        var all            = await _portfolio.GetAllPositionsAsync(ct).ConfigureAwait(false);
        var symbolExposure = CapitalPool.SymbolExposure(all, instrument.Symbol);
        var symbolLimit    = account.NetLiquidation * ((decimal)Config.MaxSymbolPercent / 100m);

        var held = await _portfolio
            .GetPositionQuantityAsync(book.Value, instrument, ct).ConfigureAwait(false);

        return new RiskContext
        {
            Price                      = price,
            NetLiquidation             = account.NetLiquidation,
            ModuleExposure             = bound,
            ExistingQuantity           = held,
            Coverage                   = coverage,
            AvailableCashForReservation = headroom.Available,
            BookHeadroom               = headroom.Available,
            SymbolExposure             = symbolExposure,
            SymbolLimit                = symbolLimit,
            BuyingHalted               = MarginGuard.BuyingShouldHalt(
                                             account, (decimal)Config.WatchdogMinCashPercent)
        };
    }

    /// <summary>
    /// Bindet das Kapital für einen freigegebenen Auftrag – atomar gegen den aktuellen
    /// Reservierungsstand. Erst hier entsteht der Schutz gegen zwei Module, die dasselbe Geld sehen:
    /// der Bewertungskontext oben ist eine Momentaufnahme, diese Prüfung läuft unter dem Order-Lock.
    /// </summary>
    /// <param name="closingQuantity">
    /// Der Teil, der eine bestehende Position schließt. Er bindet nichts – er gibt frei.
    /// </param>
    public async Task<ReservationService.ReserveResult> ReserveAsync(
        BookId book, TradeSignal signal, InstrumentRef instrument, TradeSide side,
        int quantity, int closingQuantity, decimal price, OrderType orderType,
        AccountState account, string? currency = null, CancellationToken ct = default)
    {
        var opening = Math.Max(0, quantity - closingQuantity);

        // Die Waehrung kommt aus dem Instrument, nicht vom Aufrufer: sie ist Teil der Identitaet
        // des Kontrakts, und die Deckungspruefung muss gegen das Bargeld GENAU dieser Waehrung
        // laufen. Ein Aufrufer, der hier etwas anderes uebergeben koennte, koennte die Pruefung
        // gegen den falschen Topf laufen lassen.
        currency = instrument.Currency;

        return await _reservations.ReserveAsync(
            book, instrument, side, quantity, currency, signal.SignalId,
            load =>
            {
                if (opening == 0)
                    return ReservationService.ReservationRequest.Bind(0m);   // reines Schliessen

                var (amount, shares) = RequiredBinding(instrument, side, opening, price, orderType);

                // Schicht C: der Kauf muss aus Bargeld derselben Waehrung finanzierbar sein.
                if (amount > 0m)
                {
                    var breach = MarginGuard.CheckCurrencyCash(
                        account, currency, amount, load.CashInCurrency);
                    if (breach is not null) return ReservationService.ReservationRequest.Reject(breach);
                }

                return ReservationService.ReservationRequest.Bind(amount, shares);
            }, ct).ConfigureAwait(false);
    }

    /// <summary>
    /// Was ein eröffnender Auftrag bindet: Bargeld, Aktien, oder beides nicht.
    /// </summary>
    private (decimal Amount, int Shares) RequiredBinding(
        InstrumentRef instrument, TradeSide side, int quantity, decimal price, OrderType orderType)
    {
        if (side == TradeSide.Buy)
        {
            // Reserviert wird mit Puffer, weil der Ausfuehrungspreis noch offen ist. Bei einer
            // Limit-Order ist das Limit selbst schon die Obergrenze, deshalb ein kleiner Puffer;
            // bei Market ist er groesser (Slippage). Die Differenz zum echten Fill fliesst beim
            // Abschluss zurueck.
            var buffer = orderType == OrderType.Limit
                ? (decimal)Config.LimitOrderBufferPercent
                : (decimal)Config.MarketOrderBufferPercent;

            var cost = quantity * price * instrument.Multiplier;
            return (cost * (1m + buffer / 100m), 0);
        }

        if (instrument.Option is not { } option)
            return (0m, 0);   // Aktienverkauf ohne Bestand kommt hier nicht mehr an (Schicht B)

        // Geschriebene Option. Der Put bindet Bargeld in exakt bekannter Hoehe - kein Puffer noetig,
        // Strike x Kontraktgroesse ist der Betrag, den eine Zuteilung kostet, auf den Cent.
        return option.Right == OptionRight.Put
            ? (quantity * option.CashCoveragePerContract, 0)
            : (0m, quantity * option.CoverageShares);
    }

    /// <inheritdoc />
    public Task SettleReservationAsync(
        long reservationId, int filledQuantity, decimal actualAmount, string? brokerOrderId = null,
        CancellationToken ct = default) =>
        _reservations.SettleAsync(reservationId, filledQuantity, actualAmount, brokerOrderId, ct);

    /// <inheritdoc />
    public Task CancelReservationAsync(long reservationId, string reason, CancellationToken ct = default) =>
        _reservations.CancelAsync(reservationId, reason, ct);

    /// <summary>Gebundenes Kapital eines Buchs: Positionen plus offene Reservierungen.</summary>
    private async Task<decimal> BoundOfAsync(BookId book, CancellationToken ct)
    {
        var positions = await _portfolio.GetModuleExposureAsync(book.Value, ct).ConfigureAwait(false);
        var reserved  = await _reservations.GetOpenAmountAsync(book, ct).ConfigureAwait(false);
        return positions + reserved;
    }

    /// <summary>
    /// Löst den Modulnamen eines Signals in ein Buch auf. <c>null</c>, wenn das Modul nicht
    /// registriert ist – <c>SourceModule</c> kommt aus dem Modul und ist kein Ausweis.
    /// </summary>
    public BookId? ResolveBook(string? sourceModule)
    {
        var book = _books.Resolve(sourceModule);
        if (book is null)
            _logger.Error(LogModule,
                $"Signal von unbekanntem Buch '{sourceModule}' abgelehnt. Zulässig sind nur die beim " +
                $"Start registrierten Module: {string.Join(", ", _books.StrategyBooks.Select(b => b.Value))}.");
        return book;
    }
}