使用Log4j進行日誌操作

在應用程序中添加日誌記錄總的來說基於三個目的：監視代碼中變量的變化情況，週期性的記錄到文件中供其他應用進行統計分析工作；跟蹤代碼運行時軌跡，作爲日後審計的依據；擔當集成開發環境中的調試器的作用，向文件或控制檯打印代碼的調試信息。

最普通的做法就是在代碼中嵌入許多的打印語句，這些打印語句可以輸出到控制檯或文件中，比較好的做法就是構造一個日誌操作類來封裝此類操作，而不是讓一系列的打印語句充斥了代碼的主體。

在強調可重用組件開發的今天，除了自己從頭到尾開發一個可重用的日誌操作類外，Apache爲我們提供了一個強有力的日誌操作包-Log4j。

Log4j是Apache的一個開放源代碼項目，通過使用Log4j，我們可以控制日誌信息輸送的目的地是控制檯、文件、GUI組件、甚至是套接口服務器、NT的事件記錄器、UNIX Syslog守護進程等；我們也可以控制每一條日誌的輸出格式；通過定義每一條日誌信息的級別，我們能夠更加細緻地控制日誌的生成過程。最令人感興趣的就是，這些可以通過一個配置文件來靈活地進行配置，而不需要修改應用的代碼。

此外，通過Log4j其他語言接口，您可以在C、C++、.Net、PL/SQL程序中使用Log4j，其語法和用法與在Java程序中一樣，使得多語言分佈式系統得到一個統一一致的日誌組件模塊。而且，通過使用各種第三方擴展，您可以很方便地將Log4j集成到J2EE、JINI甚至是SNMP應用中。

本文介紹的Log4j版本是1.2.3。作者試圖通過一個簡單的客戶/服務器Java程序例子對比使用與不使用Log4j 1.2.3的差別，並詳細講解了在實踐中最常使用Log4j的方法和步驟。在強調可重用組件開發的今天，相信Log4j將會給廣大的設計開發人員帶來方便。加入到Log4j的隊伍來吧！

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一個簡單的例子

我們先來看一個簡單的例子，它是一個用Java實現的客戶/服務器網絡程序。剛開始我們不使用Log4j，而是使用了一系列的打印語句，然後我們將使用Log4j來實現它的日誌功能。這樣，大家就可以清楚地比較出前後兩個代碼的差別。

2.1. 不使用Log4j

2.1.1. 客戶程序

package log4j ;
import java.io.* ;
import java.net.* ;
/**
 *
 * <p> Client Without Log4j </p>
 * <p> Description: a sample with log4j</p>
 * @version 1.0
 */
public class ClientWithoutLog4j {
    /**
     *
     * @param args
     */
    public static void main ( String args [] ) {
        String welcome = null;
        String response = null;
        BufferedReader reader = null;
        PrintWriter writer = null;
        InputStream in = null;
        OutputStream out = null;
        Socket client = null;
        try {
            client = new Socket ( "localhost", 8001 ) ;
            System.out.println ( "info: Client socket: " + client ) ;
            in = client.getInputStream () ;
            out = client.getOutputStream () ;
        } catch ( IOException e ) {
            System.out.println ( "error: IOException : " + e ) ;
            System.exit ( 0 ) ;
        }
        try{
            reader = new BufferedReader( new InputStreamReader ( in ) ) ;
            writer = new PrintWriter ( new OutputStreamWriter ( out ), true ) ;
            welcome = reader.readLine () ;
            System.out.println ( "debug: Server says: '" + welcome + "'" ) ;
            System.out.println ( "debug: HELLO" ) ;
            writer.println ( "HELLO" ) ;
            response = reader.readLine () ;
            System.out.println ( "debug: Server responds: '" + response + "'") ;
            System.out.println ( "debug: HELP" ) ;
            writer.println ( "HELP" ) ;
            response = reader.readLine () ;
            System.out.println ( "debug: Server responds: '" + response + "'" ) ;
            System.out.println ( "debug: QUIT" ) ;
            writer.println ( "QUIT" ) ;
        } catch ( IOException e ) {
            System.out.println ( "warn: IOException in client.in.readln()" ) ;
            System.out.println ( e ) ;
        }
        try{
            Thread.sleep ( 2000 ) ;
        } catch ( Exception ignored ) {}
    }
}

2.1.2. 服務器程序

package log4j ;
import java.util.* ;
import java.io.* ;
import java.net.* ;
/**
 *
 * <p> Server Without Log4j </p>
 * <p> Description: a sample with log4j</p>
 * @version 1.0
 */
public class ServerWithoutLog4j {
    final static int SERVER_PORT = 8001 ; // this server's port
    /**
     *
     * @param args
     */
    public static void main ( String args [] ) {
        String clientRequest = null;
        BufferedReader reader = null;
        PrintWriter writer = null;
        ServerSocket server = null;
        Socket socket = null;
        InputStream in = null;
        OutputStream out = null;
        try {
            server = new ServerSocket ( SERVER_PORT ) ;
            System.out.println ( "info: ServerSocket before accept: " + server ) ;
            System.out.println ( "info: Java server without log4j, on-line!" ) ;
            // wait for client's connection
            socket = server.accept () ;
            System.out.println ( "info: ServerSocket after accept: " + server )  ;
            in = socket.getInputStream () ;
            out = socket.getOutputStream () ;
        } catch ( IOException e ) {
            System.out.println( "error: Server constructor IOException: " + e ) ;
            System.exit ( 0 ) ;
        }
        reader = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( in ) ) ;
        writer = new PrintWriter ( new OutputStreamWriter ( out ) , true ) ;
        // send welcome string to client
        writer.println ( "Java server without log4j, " + new Date () ) ;
        while ( true ) {
            try {
                // read from client
                clientRequest = reader.readLine () ;
                System.out.println ( "debug: Client says: " + clientRequest ) ;
                if ( clientRequest.startsWith ( "HELP" ) ) {
                    System.out.println ( "debug: OK!" ) ;
                    writer.println ( "Vocabulary: HELP QUIT" ) ;
                }
                else {
                    if ( clientRequest.startsWith ( "QUIT" ) ) {
                        System.out.println ( "debug: OK!" ) ;
                        System.exit ( 0 ) ;
                    }
                    else{
                        System.out.println ( "warn: Command '" + 
						clientRequest + "' not understood." ) ;
                        writer.println ( "Command '" + clientRequest 
						+ "' not understood." ) ;
                    }
                }
            } catch ( IOException e ) {
                System.out.println ( "error: IOException in Server " + e ) ;
                System.exit ( 0 ) ;
            }
        }
    }
}

2.2. 遷移到Log4j

2.2.1. 客戶程序

package log4j ;
import java.io.* ;
import java.net.* ;
// add for log4j: import some package
import org.apache.log4j.PropertyConfigurator ;
import org.apache.log4j.Logger ;
import org.apache.log4j.Level ;
/**
 *
 * <p> Client With Log4j </p>
 * <p> Description: a sample with log4j</p>
 * @version 1.0
 */
public class ClientWithLog4j {
    /*
    add for log4j: class Logger is the central class in the log4j package.
    we can do most logging operations by Logger except configuration.
    getLogger(...): retrieve a logger by name, if not then create for it.
    */
    static Logger logger = Logger.getLogger 
	( ClientWithLog4j.class.getName () ) ;
    /**
     *
     * @param args : configuration file name
     */
    public static void main ( String args [] ) {
        String welcome = null ;
        String response = null ;
        BufferedReader reader = null ;
        PrintWriter writer = null ;
        InputStream in = null ;
        OutputStream out = null ;
        Socket client = null ;
        /*
        add for log4j: class BasicConfigurator can quickly configure the package.
        print the information to console.
        */
        PropertyConfigurator.configure ( "ClientWithLog4j.properties" ) ;
        // add for log4j: set the level
//        logger.setLevel ( ( Level ) Level.DEBUG ) ;
        try{
            client = new Socket( "localhost" , 8001 ) ;
            // add for log4j: log a message with the info level
            logger.info ( "Client socket: " + client ) ;
            in = client.getInputStream () ;
            out = client.getOutputStream () ;
        } catch ( IOException e ) {
            // add for log4j: log a message with the error level
            logger.error ( "IOException : " + e ) ;
            System.exit ( 0 ) ;
        }
        try{
            reader = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( in ) ) ;
            writer = new PrintWriter ( new OutputStreamWriter ( out ), true ) ;
            welcome = reader.readLine () ;
            // add for log4j: log a message with the debug level
            logger.debug ( "Server says: '" + welcome + "'" ) ;
            // add for log4j: log a message with the debug level
            logger.debug ( "HELLO" ) ;
            writer.println ( "HELLO" ) ;
            response = reader.readLine () ;
            // add for log4j: log a message with the debug level
            logger.debug ( "Server responds: '" + response + "'" ) ;
            // add for log4j: log a message with the debug level
            logger.debug ( "HELP" ) ;
            writer.println ( "HELP" ) ;
            response = reader.readLine () ;
            // add for log4j: log a message with the debug level
            logger.debug ( "Server responds: '" + response + "'") ;
            // add for log4j: log a message with the debug level
            logger.debug ( "QUIT" ) ;
            writer.println ( "QUIT" ) ;
        } catch ( IOException e ) {
            // add for log4j: log a message with the warn level
            logger.warn ( "IOException in client.in.readln()" ) ;
            System.out.println ( e ) ;
        }
        try {
            Thread.sleep ( 2000 ) ;
        } catch ( Exception ignored ) {}
    }
}

2.2.2. 服務器程序

package log4j;
import java.util.* ;
import java.io.* ;
import java.net.* ;
// add for log4j: import some package
import org.apache.log4j.PropertyConfigurator ;
import org.apache.log4j.Logger ;
import org.apache.log4j.Level ;
/**
 *
 * <p> Server With Log4j </p>
 * <p> Description: a sample with log4j</p>
 * @version 1.0
 */
public class ServerWithLog4j {
    final static int SERVER_PORT = 8001 ; // this server's port
    /*
    add for log4j: class Logger is the central class in the log4j package.
    we can do most logging operations by Logger except configuration.
    getLogger(...): retrieve a logger by name, if not then create for it.
    */
    static Logger logger = Logger.getLogger 
	( ServerWithLog4j.class.getName () ) ;
    /**
     *
     * @param args
     */
    public static void main ( String args[]) {
        String clientRequest = null ;
        BufferedReader reader = null ;
        PrintWriter writer = null ;
        ServerSocket server = null ;
        Socket socket = null ;
        InputStream in = null ;
        OutputStream out = null ;
        /*
        add for log4j: class BasicConfigurator can quickly configure the package.
        print the information to console.
        */
        PropertyConfigurator.configure ( "ServerWithLog4j.properties" ) ;
        // add for log4j: set the level
//        logger.setLevel ( ( Level ) Level.DEBUG ) ;
        try{
            server = new ServerSocket ( SERVER_PORT ) ;
            // add for log4j: log a message with the info level
            logger.info ( "ServerSocket before accept: " + server ) ;
            // add for log4j: log a message with the info level
            logger.info ( "Java server with log4j, on-line!" ) ;
            // wait for client's connection
            socket = server.accept() ;
            // add for log4j: log a message with the info level
            logger.info ( "ServerSocket after accept: " + server ) ;
            in = socket.getInputStream() ;
            out = socket.getOutputStream() ;
        } catch ( IOException e ) {
            // add for log4j: log a message with the error level
            logger.error ( "Server constructor IOException: " + e ) ;
            System.exit ( 0 ) ;
        }
        reader = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( in ) ) ;
        writer = new PrintWriter ( new OutputStreamWriter ( out ), true ) ;
        // send welcome string to client
        writer.println ( "Java server with log4j, " + new Date () ) ;
        while ( true ) {
            try {
                // read from client
                clientRequest = reader.readLine () ;
                // add for log4j: log a message with the debug level
                logger.debug ( "Client says: " + clientRequest ) ;
                if ( clientRequest.startsWith ( "HELP" ) ) {
                    // add for log4j: log a message with the debug level
                    logger.debug ( "OK!" ) ;
                    writer.println ( "Vocabulary: HELP QUIT" ) ;
                }
                else {
                    if ( clientRequest.startsWith ( "QUIT" ) ) {
                        // add for log4j: log a message with the debug level
                        logger.debug ( "OK!" ) ;
                        System.exit ( 0 ) ;
                    }
                    else {
                        // add for log4j: log a message with the warn level
                        logger.warn ( "Command '" 
						+ clientRequest + "' not understood." ) ;
                        writer.println ( "Command '"
						+ clientRequest + "' not understood." ) ;
                    }
                }
            } catch ( IOException e ) {
                // add for log4j: log a message with the error level
                logger.error( "IOException in Server " + e ) ;
                System.exit ( 0 ) ;
            }
        }
    }
}

2.2.3. 配置文件

2.2.3.1. 客戶程序配置文件

log4j.rootLogger=INFO, A1
log4j.appender.A1=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.A1.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.A1.layout.ConversionPattern=%-4r %-5p [%t] %37c %3x - %m%n

2.2.3.2. 服務器程序配置文件

log4j.rootLogger=INFO, A1
log4j.appender.A1=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.A1.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.A1.layout.ConversionPattern=%-4r %-5p [%t] %37c %3x - %m%n

2.3. 比較

比較這兩個應用可以看出，採用Log4j進行日誌操作的整個過程相當簡單明瞭，與直接使用System.out.println語句進行日誌信息輸出的方式相比，基本上沒有增加代碼量，同時能夠清楚地理解每一條日誌信息的重要程度。通過控制配置文件，我們還可以靈活地修改日誌信息的格式，輸出目的地等等方面，而單純依靠System.out.println語句，顯然需要做更多的工作。

下面我們將以前面使用Log4j的應用作爲例子，詳細講解使用Log4j的主要步驟。

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Log4j基本使用方法

Log4j由三個重要的組件構成：日誌信息的優先級，日誌信息的輸出目的地，日誌信息的輸出格式。日誌信息的優先級從高到低有ERROR、WARN、INFO、DEBUG，分別用來指定這條日誌信息的重要程度；日誌信息的輸出目的地指定了日誌將打印到控制檯還是文件中；而輸出格式則控制了日誌信息的顯示內容。

3.1.定義配置文件

其實您也可以完全不使用配置文件，而是在代碼中配置Log4j環境。但是，使用配置文件將使您的應用程序更加靈活。

Log4j支持兩種配置文件格式，一種是XML格式的文件，一種是Java特性文件（鍵=值）。下面我們介紹使用Java特性文件做爲配置文件的方法：

配置根Logger，其語法爲：
log4j.rootLogger = [ level ] , appenderName, appenderName, …
其中，level 是日誌記錄的優先級，分爲OFF、FATAL、ERROR、WARN、INFO、DEBUG、ALL或者您定義的級別。Log4j建議只使用四個級別，優先級從高到低分別是ERROR、WARN、INFO、DEBUG。通過在這裏定義的級別，您可以控制到應用程序中相應級別的日誌信息的開關。比如在這裏定義了INFO級別，則應用程序中所有DEBUG級別的日誌信息將不被打印出來。
appenderName就是指定日誌信息輸出到哪個地方。您可以同時指定多個輸出目的地。
配置日誌信息輸出目的地Appender，其語法爲
```
log4j.appender.appenderName = fully.qualified.name.of.appender.class
log4j.appender.appenderName.option1 = value1
…
log4j.appender.appenderName.option = valueN
```
其中，Log4j提供的appender有以下幾種：
org.apache.log4j.ConsoleAppender（控制檯），
org.apache.log4j.FileAppender（文件），
org.apache.log4j.DailyRollingFileAppender（每天產生一個日誌文件），org.apache.log4j.RollingFileAppender（文件大小到達指定尺寸的時候產生一個新的文件），
org.apache.log4j.WriterAppender（將日誌信息以流格式發送到任意指定的地方）
配置日誌信息的格式（佈局），其語法爲：
```
log4j.appender.appenderName.layout = fully.qualified.name.of.layout.class
log4j.appender.appenderName.layout.option1 = value1
…
log4j.appender.appenderName.layout.option = valueN
```
其中，Log4j提供的layout有以下幾種：
org.apache.log4j.HTMLLayout（以HTML表格形式佈局），
org.apache.log4j.PatternLayout（可以靈活地指定佈局模式），
org.apache.log4j.SimpleLayout（包含日誌信息的級別和信息字符串），
org.apache.log4j.TTCCLayout（包含日誌產生的時間、線程、類別等等信息）

3.2.在代碼中使用Log4j

下面將講述在程序代碼中怎樣使用Log4j。

3.2.1.得到記錄器

使用Log4j，第一步就是獲取日誌記錄器，這個記錄器將負責控制日誌信息。其語法爲：

public static Logger getLogger( String name)，

通過指定的名字獲得記錄器，如果必要的話，則爲這個名字創建一個新的記錄器。Name一般取本類的名字，比如：

static Logger logger = Logger.getLogger ( ServerWithLog4j.class.getName () ) ;

3.2.2.讀取配置文件

當獲得了日誌記錄器之後，第二步將配置Log4j環境，其語法爲：
BasicConfigurator.configure ()：自動快速地使用缺省Log4j環境。
PropertyConfigurator.configure ( String configFilename) ：讀取使用Java的特性文件編寫的配置文件。
DOMConfigurator.configure ( String filename ) ：讀取XML形式的配置文件。

3.2.3.插入記錄信息（格式化日誌信息）

當上兩個必要步驟執行完畢，您就可以輕鬆地使用不同優先級別的日誌記錄語句插入到您想記錄日誌的任何地方，其語法如下：

Logger.debug ( Object message ) ;
Logger.info ( Object message ) ;
Logger.warn ( Object message ) ;
Logger.error ( Object message ) ;

參考資料

如果您想更深入地瞭解Log4j，請經常訪問下面提及的相關鏈接。

Log4j項目主頁------------------------------------------------------ www.log4j.org

Log4j FAQ ------------------------------------------------------- www.log4j.org/log4j/faq.html

關於作者

葵貞祥，SCJP（Sun Certified Java 2 Programmer），具有7年國內國外知名企業工作經歷，目前興趣集中在對Java的C/S、B/S大型應用上，您可以通過 [email protected]和他聯繫。

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