在容器打印日誌到控制檯阻塞的排障的時候看到一個觀點：
把日誌打印到控制檯要比打印到文件慢，而且是非常慢。
log4j2和logback的兩個issue官方也提到了這一點（見LOG4J2-2239、LOGBACK-1422）。
那麼爲何輸出到控制檯慢？有何辦法加速呢？問題要從三個角度來分別回答：
- linux的
stdout角度 - Java程序角度
- docker容器角度
stdout角度
寫到控制檯其實就是寫到stdout，更嚴格的說應該是fd/1。Linux操作系統將fd/0、fd/1和fd/2分別對應stdin、stdout和stdout。
那麼問題就變成爲何寫到stdout慢，有何優化辦法？
造成stdout慢的原因有兩個：
- 你使用的終端會拖累
stdout的輸出效率 -
stdout的緩衝機制
在SO的這個問題中：Why is printing to stdout so slow? Can it be sped up?，這回答提到打印到stdout慢是因爲終端的關係，換一個快速的終端就能提升。這解釋了第一個原因。
stdout本身的緩衝機制是怎樣的？Stdout Buffering介紹了glibc對於stdout緩衝的做法：
- 當
stdout指向的是終端的時候，那麼它的緩衝行爲是line-buffered，意思是如果緩衝滿了或者遇到了newline字符，那麼就flush。 - 當
stdout沒有指向終端的時候，那麼它的緩衝行爲是fully-buffered，意思是隻有當緩衝滿了的時候，纔會flush。
其中緩衝區大小是4k。下面是一個總結的表格“
GNU libc (glibc) uses the following rules for buffering”:
| Stream | Type | Behavior |
|---|---|---|
| stdin | input | line-buffered |
| stdout (TTY) | output | line-buffered |
| stdout (not a TTY) | output | fully-buffered |
| stderr | output | unbuffered |
那也就是說當stdout指向一個終端的時候，它採用的是line-buffered策略，而終端的處理速度直接影響到了性能。
同時也給了我們另一個思路，不將stdout指向終端，那麼就能夠用到fully-buffered，比起line-buffered能夠帶來更大提速效果（想想極端情況下每行只有一個字符）。
我寫了一段小代碼來做測試（gist）。先試一下stdout指向終端的情況：
$ javac ConsolePrint.java
$ java ConsolePrint 100000
...
lines: 100,000
System.out.println: 1,270 ms
file: 72 ms
/dev/stdout: 1,153 ms代碼測試了三種用法：
-
System.out.println指的是使用System.out.println所花費的時間 -
file指的是用4k BufferedOutputStream 寫到一個文件所花費的時間 -
/dev/stdout則是同樣適用4k BufferedOutputStream 直接寫到/dev/stdout所花費的時間
發現寫到文件花費速度最快，用System.out.println和寫到/dev/stdout所花時間在一個數量級上。
如果我們將輸出重定向到文件：
$ java ConsolePrint 100000 > a
$ tail -n 5 a
...
System.out.println: 920 ms
file: 76 ms
/dev/stdout: 31 ms則會發現/dev/stdout速度提升到file一個檔次，而System.out.println並沒有提升多少。之前不是說stdout不指向終端能夠帶來性能提升嗎，爲何System.out.println沒有變化呢？這就要Java對於System.out的實現說起了。
Java程序角度
下面是System的源碼：
public final static PrintStream out = null;
...
private static void initializeSystemClass() {
FileOutputStream fdOut = new FileOutputStream(FileDescriptor.out);
setOut0(newPrintStream(fdOut, props.getProperty("sun.stdout.encoding")));
}
...
private static native void setOut0(PrintStream out);
...
private static PrintStream newPrintStream(FileOutputStream fos, String enc) {
...
return new PrintStream(new BufferedOutputStream(fos, 128), true);
}可以看到System.out是PrintStream類型，下面是PrintStream的源碼：
private void write(String s) {
try {
synchronized (this) {
ensureOpen();
textOut.write(s);
textOut.flushBuffer();
charOut.flushBuffer();
if (autoFlush && (s.indexOf('\n') >= 0))
out.flush();
}
} catch (InterruptedIOException x) {
Thread.currentThread().interrupt();
} catch (IOException x) {
trouble = true;
}
}可以看到：
-
System.out使用的緩衝大小僅爲128字節。大部分情況下夠用。 -
System.out開啓了autoFlush，即每次write都會立即flush。這保證了輸出的及時性。 -
PrintStream的所有方法加了同步塊。這避免了多線程打印內容重疊的問題。 -
PrintStream如果遇到了newline符，也會立即flush（相當於line-buffered）。同樣保證了輸出的及時性。
這解釋了爲何System.out慢的原因，同時也告訴了我們就算把System.out包到BufferedOutputStream裏也不會有性能提升。
Docker容器角度
那麼把測試代碼放到Docker容器內運行會怎樣呢？把gist裏的Dockerfile和ConsolePrint.java放到同一個目錄裏然後這樣運行：
$ docker build -t console-print .
$ docker run -d --name console-print console-print 100000
$ docker logs --tail 5 console-print
...
lines: 100,000
System.out.println: 2,563 ms
file: 27 ms
/dev/stdout: 2,685 ms可以發現System.out.println和/dev/stdout的速度又變回一樣慢了。因此可以懷疑stdout使用的是line-buffered模式。
爲何容器內的stdout不使用fully-buffered模式呢？下面是我的兩個猜測:
- 不論你是
docker run -t分配tty啓動，還是docker run -d不非配tty啓動，docker都會給容器內的stdout分配一個tty。 - 因爲docker的logging driver都是以“行”爲單位收集日誌的，那麼這個
tty必須是line-buffered。
雖然System.out.println很慢，但是其吞吐量也能夠達到~40,000 lines/sec，對於大多數程序來說這不會造成瓶頸。