Spring Boot 整合 slf4j+log4j2 實現日誌管理

背景

Java 中比較常用的日誌框架：

log4j(Log for Java)：Apache 的一個開源項目，七種日誌級別：OFF、FATAL、ERROR、WARN、INFO、DEBUG、TRACE
logback：是一個很成熟的日誌框架，其實 logBack 和 log4j 出自一個人之手，這個人就是 Ceki Gülcü。logback 比 log4j 大約快 10 倍、消耗更少的內存，遷移成本也很低，自動壓縮日誌、支持多樣化配置、不需要重啓就可以恢復 I/O 異常等優勢
log4j2：作者認爲，log4j2已經不僅僅是 log4j 的一個升級版本了，而是從頭到尾被重寫的，這可以認爲這其實就是完全不同的兩個框架

Spring Boot 默認使用 logback，但相比較而言，log4j2 在性能上面會更好。SpringBoot 高版本都不再支持 log4j，而是支持 log4j2。log4j2，在使用方面與 log4j 基本上沒什麼區別，比較大的區別是 log4j2 不再支持 properties 配置文件，支持 xml、json 格式的文件。

《阿里巴巴Java開發手冊》，其中有一條規範做了「強制」要求：

應用中不可直接使用日誌系統（Log4j Logback）中的 API，而應依賴使用日誌框架 SLF4J 中的 API，使用日誌門面模式的日誌框架，有利於維護和各個類的日誌處理方式統一。

Java 簡易日誌門面（Simple Logging Facade for Java，縮寫 SLF4J），它並不是真正的日誌框架,他是對所有日誌框架制定的一種規範、標準、接口，並不是一個框架的具體的實現，因爲接口並不能獨立使用，需要和具體的日誌框架實現配合使用。可以在軟件部署的時候決定要使用的 Logging 框架，目前主要支援的有 Java logging API、log4j 及 logback 等框架。

理解 SLF4J

接口用於定製規範，可以有多個實現，使用時是面向接口的(導入的包都是 slf4j 的包而不是具體某個日誌框架中的包)，即直接和接口交互，不直接使用實現，所以可以任意的更換實現而不用更改代碼中的日誌相關代碼。

比如：slf4j 定義了一套日誌接口，項目中使用的日誌框架是logback，開發中調用的所有接口都是 slf4j 的，不直接使用 logback，調用是自己的工程調用 slf4j 的接口，slf4j 的接口去調用 logback 的實現，可以看到整個過程應用程序並沒有直接使用 logback，當項目需要更換更加優秀的日誌框架時(如log4j2)只需要引入 log4j2 的 jar 和 Llg4j2 對應的配置文件即可，完全不用更改 Java 代碼中的日誌相關的代碼 logger.info(“xxx”)，也不用修改日誌相關的類的導入的包( import org.slf4j.Logger; import org.slf4j.LoggerFactory;)

總結：使用日誌接口便於更換爲其他日誌框架。

One More Thing：上面的這幾段話是參考文章中截取的，也讓我確實理解了爲何推薦使用 SLF4J 的原因。這種做法感覺就是有點「面向接口編程」的思想，今天也查閱了一些這方面的資料，也讓我想起了爲何項目中寫 Service 代碼時，往往是先寫個接口、然後在寫個該接口的實現類。待有時間好好研究一些這塊的優點！

性能分析

!性能評測](https://gitee.com/michael_xiang/images/raw/master/BBsUn0.jpg)

可以看到在同步日誌模式下, Logback的性能是最糟糕的。

log4j2的性能無論在同步日誌模式還是異步日誌模式下都是最佳的！那本文就介紹的是使用 log4j2 作爲 slf4j 的具體實現。

log4j2 依賴

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        <!-- 去掉logback配置 -->
        <exclusions>
            <exclusion>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
            </exclusion>
        </exclusions>
    </dependency>

    <!-- 引入log4j2依賴 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

log4j2 使用

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

// 這了兩種寫法都 OK，推薦第一種，不用每次都要修改類名
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(UserController.class);
//...
logger.debug("this is debug");
logger.info("this is info");

log4j2 日誌級別

從小到大依次是:~~all~~、trace、debug、info、warn、error、~~fatal、off~~

由於我們使用的是 slf4j 接口包，該接口包中只提供了未標有刪除線的日誌級別的輸出。

log4j2 配置文件結構

配置文件的主要結構如下：

Appenders:
- Appender
  - Filter
  - Layout
  - Policies
  - Strategy
Loggers
- Logger
- RootLogger

Appender

Appender 可以理解爲一個管道，定義了日誌內容的去向(保存位置)。

配置一個或者多個 Filter。
配置 Layout 來控制日誌信息的輸出格式。
配置 Policies 以控制日誌何時(When)進行滾動。
配置 Strategy 以控制日誌如何(How)進行滾動。

注意點：

多個 appender 不能指向同一個日誌文件，否則會報錯：Configuration has multiple incompatible Appenders pointing to the same resource 'logs/mybatis-demo-warn.log'
ImmediateFlush=true，一旦有新日誌寫入，立馬將日誌寫入到磁盤的文件中。當日志很多，這種頻繁操作文件顯然性能很低下
immediateFlush：log4j2 接收到日誌事件時，是否立即將日誌刷到磁盤。默認爲 true。
BufferedIO: 文件流寫出是否使用緩衝，true 表示使用，默認值爲 false 即不使用緩衝。測試顯示，即使在啓用immediateFlush 的情況下，設置 bufferedIO=true 也能提高性能。
一個 LogConfig 可以使用多個 appender，一個 appender 也可以被多個 LogConfig 使用

官宣——Appender

PatternLayout

這是常用的日誌格式化類，其它日誌格式化類很少用。

<PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" charset="UTF-8"/>

常用說明：

Copy

%d{HH:mm:ss.SSS} 表示輸出到毫秒的時間
%t 輸出當前線程名稱
%-5level 輸出日誌級別，-5表示左對齊並且固定輸出5個字符，如果不足在右邊補0
%logger 輸出logger名稱，因爲Root Logger沒有名稱，所以沒有輸出
%msg 日誌文本
%n 換行

其他常用的佔位符有：
%F 輸出所在的類文件名，如Client.java
%L 輸出行號
%M 輸出所在方法名
%l 輸出語句所在的行數, 包括類名、方法名、文件名、行數

關於 pattern 的格式點擊官宣——Pattern Layout

Filter

Filters 決定日誌事件能否被輸出。過濾條件有三個值：ACCEPT(接受)，DENY(拒絕)，NEUTRAL(中立)。

常用的 Filter 實現類有：

LevelRangeFilter
TimeFilter
ThresholdFilter

簡單說就是 log4j2 中的過濾器 ACCEPT 和 DENY 之後，後續的過濾器就不會執行了，只有在 NEUTRAL 的時候纔會執行後續的過濾器

<Console name="Console">

    <!--
        設置 onMismatch="NEUTRAL" 可以讓日誌經過後續的過濾器
        最後一個過濾器建議設置 onMismatch="DENY", 不然日誌就輸出了。
    -->
    <Filters>

        <!-- 從大到小：error, warn, info, debug, trace -->
        <LevelRangeFilter minLevel="error" maxLevel="info" onMatch="ACCEPT" onMismatch="NEUTRAL" />

        <!-- 只允許在每天的 8點~8點半 之間輸出日誌 -->
        <TimeFilter start="08:00:00" end="08:30:00" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY" />
    </Filters>

    <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" charset="UTF-8"/>
</Console>

LevelRangeFilter 對它們進行了 ACCEPT，而剩下的 trace Msg 和 debug Msg 則會經過下一個過濾器。

Policy

Policy & Strategy

Policy 是用來控制日誌文件何時(When)進行 Rolling/滾動的；
Strategy 是用來控制日誌文件如何(How)進行 Rolling/滾動的。

所謂「日誌滾動」就是當達到設定的條件後，日誌文件進行切分。比如：工程師想讓系統中的日誌按日進行切分，並且按月歸檔。

Rolling 的意思是當滿足一定條件後，就重命名原日誌文件用於備份，並重新生成一個新的日誌文件。例如需求是每天生成一個日誌文件，但是如果一天內的日誌文件體積已經超過 1G，就重新生成。兩個條件滿足一個即可。

Policy常用的實現類:

SizeBasedTriggeringPolicy，根據日誌文件的大小進行滾動。單位有：KB，MB，GB
CronTriggeringPolicy，使用 Cron 表達式進行日誌滾動，很靈活
TimeBasedTriggeringPolicy，這個配置需要和 filePattern 結合使用，注意 filePattern 中配置的文件重命名規則。滾動策略依賴於 filePattern 中配置的最具體的時間單位，根據最具體的時間單位進行滾動。這種方式比較簡潔。CronTriggeringPolicy 策略更強大

在 TimeBasedTriggeringPolicy 標籤中加上了 modulate 屬性並設置爲 true，該屬性的意思是是否對日誌生成時間進行調製。若爲 true，則日誌時間將以 0 點爲邊界進行偏移計算。例如第一次日誌保存時間是 3 點，modulate爲 true，interval 是 4h。那麼下次生成日誌時間是 4點，08:00，12:00……。

<Appenders>
    <RollingRandomAccessFile name="File" fileName="logs/app.log"
                                filePattern="logs/$${date:hh-mm}/%d{hh-mm-ss}.app.%i.log" >
        <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" charset="UTF-8"/>

        <Policies>
            <!-- 每 5s 翻滾一次 -->
            <!--<CronTriggeringPolicy schedule="0/5 * * * * ?" />-->

            <!--
                filePattern中最具體的時間單位是 秒。
                這裏用 TimeBasedTriggeringPolicy 替換 CronTriggeringPolicy

                注意：modulate屬性是指從啓動時間開始算5秒，還是從0秒開始算5秒，運行一下就明白了。
                modulate: true(默認值) // 會從啓動時間開始算 5秒
                modulate: false // 從 0秒開始算
            -->
            <TimeBasedTriggeringPolicy interval="5" modulate="true"/>
            <SizeBasedTriggeringPolicy size="10 MB"/>
        </Policies>
        <DefaultRolloverStrategy max="10" />
    </RollingRandomAccessFile>
</Appenders>

Strategy

Strategy常用的實現類：

DefaultRolloverStrategy
DirectWriteRolloverStrategy

這兩個 Strategy 都是控制如何進行日誌滾動的。

DefaultRolloverStrategy 默認的 max爲 7。

<DefaultRolloverStrategy max="7"/>

max 參數指定了計數器的最大值。一旦計數器達到了最大值，過舊的文件將被刪除。

注意：不要認爲 max 參數是需要保留的日誌文件的最大數目。

max 參數是與 filePattern 中的計數器 %i 配合起作用的，其具體作用方式與 filePattern 的配置密切相關。

1.如果filePattern中僅含有date/time pattern，每次rollover時，將用當前的日期和時間替換文件中的日期格式對文件進行重命名。max參數將不起作用。

如，filePattern="logs/app-%d{yyyy-MM-dd}.log"

2.如果 filePattern 中僅含有整數計數器（即%i ），每次 rollover 時，文件重命名時的計數器將每次加1（初始值爲1），若達到 max 的值，將刪除舊的文件。

如，filePattern="logs/app-%i.log"

3.如果 filePattern 中既含有 date/time pattern，又含有 %i，每次 rollover 時，計數器將每次加 1，若達到 max 的值，將刪除舊的文件，直到 data/time pattern 不再符合，被替換爲當前的日期和時間，計數器再從1開始。

如，filePattern="logs/app-%d{yyyy-MM-dd HH-mm}-%i.log"

Appender 類型

FileAppender(File)、RandomAccessFileAppender(RandomAccessFile)

相同點：寫入日誌信息到文件
不同點：使用的 I/O 實現類不同，前者使用 FileOutputStream，後者使用 RandomAccessFile。

官方文檔說是在 bufferedIO=true (默認是 true )的情況下，性能提升 20% ~ 200%。

常用屬性:

fileName：來指定文件位置，文件或目錄不存在則會自動創建。
immediateFlush：是否每次寫入都要立刻刷新到硬盤中。默認 true，如果使用默認值可能會影響性能。

RollingFileAppender(RollingFile)、RollingRandomAccessFileAppender(RollingRandomAccessFile)

相同點：寫入日誌信息到文件
不同點：使用的 I/O 實現類不同，前者使用 FileOutputStream，後者使用 RandomAccessFile。
上一對的實現類不能進行「日誌滾動」，而帶有 rolling 字樣的 appender 就可以實現「滾動」功能。有「滾動」，會判斷是否滿足封存文件的要求，執行日誌存檔操作。

RollingRandomAccessFile Appender，相比 RollingFileAppender有很大的性能提升，官網宣稱是20-200%

<RollingRandomAccessFile name="File" fileName="logs/app.log"
                            filePattern="logs/$${date:hh-mm}/%d{hh-mm-ss}.app.%i.log" >
    <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" charset="UTF-8"/>
    <Policies>
        <!-- 每 5s 翻滾一次 -->
        <CronTriggeringPolicy schedule="0/5 * * * * ?" />
        <SizeBasedTriggeringPolicy size="10 MB"/>
    </Policies>
    <DefaultRolloverStrategy max="10" />
</RollingRandomAccessFile>
</Appenders>

常用屬性：

filePattern：指定當發生Rolling時，文件的轉移和重命名規則。至於其中的 $${date:hh-mm} 是表示了一個文件夾（以 小時-分鐘）命名。
DefaultRolloverStrategy 指定了如何(How)進行翻滾，並且指定了最大翻滾次數(影響%i參數值)，超過次數之後會按照相應的規則刪除舊日誌。
Policies: 這裏就是規定了何時進行滾動(When)，可以有多個Policy。
- CronTriggeringPolicy，比如設置每 5s 進行一次翻滾
- SizeBasedTriggeringPolicy 指定當文件體積大於size指定的值時，觸發Rolling。例如，如果當前文件超過了 10MB，但是文件的名字還沒有進行翻滾(建立新文件)，那麼就會用%i的方式進行翻滾。

如果配置的是 RollingFile 或 RollingRandomAccessFile，則必須配置一個 Policy。

翻滾理解

假設計數器次數設爲2次 <DefaultRolloverStrategy max="2" />，filePattern 中既含有 date/time pattern，又含有 %i。

當滿足翻滾觸發條件時（時間間隔到了 OR 文件大小超了），就會啓動 Rolling：

app.log

第一次翻滾：app.log app.1.log // app.log -> app.1.log
第二次翻滾：app.log app.1.log app.2.lop // app.log -> app.2.log

一個循環結束，到達了最大保存數 2 了，那麼，app1.log 會被刪除，下一個 app3.log 就會覆蓋 app2.log，app2.log會改名爲app1.log

第三次翻滾：app.log app.2.lop app.3.lop // app.log -> app.3.log
第四次翻滾：app.log app.3.lop app.4.lop // app.log -> app.4.log

理解：編號最近的一次也就是最新的一次 log，而採取了 Policy 方式的日誌，fileName 中保存的日誌將不會是全量的日誌，而是根據你 Policy 的條件切分後的最近一次的日誌內容。

博客園-Log4j2中RollingFile的文件滾動更新機制滾動機制介紹的很詳細
CSDN-log4j2教程【RollingFileAppender】

一個 Appender 示例

按月歸檔日誌，按日進行切分，限制單文件大小爲 500MB, 一天最多生成20個文件，也就是(20 * 500)MB大小的日誌

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration name="baseConf" status="warn" monitorInterval="30">

    <Appenders>
        <RollingRandomAccessFile name="File" fileName="logs/app.log"
                                 filePattern="logs/$${date:yyyy-MM}/%d{yyyy-MM-dd}.app.%i.log" >
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" charset="UTF-8"/>
            <Policies>
                <TimeBasedTriggeringPolicy interval="1" modulate="false"/>
                <SizeBasedTriggeringPolicy size="500MB"/>
            </Policies>
            <DefaultRolloverStrategy max="20" />
        </RollingRandomAccessFile>
    </Appenders>

    <Loggers>
        <Root level="info">
            <AppenderRef ref="File"/>
        </Root>
    </Loggers>

</Configuration>

Logger

簡單說 Logger 就是一個路由器，指定類、包中的日誌信息流向哪個管道，以及控制他們的流量(日誌級別)

Logger 部分爲兩個 Logger:

RootLogger(必須配置)
Logger

注意：Logger 中也可以加過濾器的！

日誌重複打印問題

如果 Root 中的日誌包含了 Logger 中的日誌信息，並且 AppenderRef 是一樣的配置，則日誌會打印兩次。

這時候我們需要使用一個 Logger 的屬性來解決，那就是 additivity，其默認值爲 true，需要配置爲false

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration name="baseConf" status="warn" monitorInterval="30">

    <Appenders>
        <Console name="Console">
            <PatternLayout>
                <Pattern>%d %p %c{1.} [%t] %m%n</Pattern>
            </PatternLayout>
        </Console>
    </Appenders>

    <Loggers>
        <Logger name="me.master.snail.log.LogMain" level="info" additivity="false">
            <AppenderRef ref="Console"/>
        </Logger>

        <Root level="trace">
            <AppenderRef ref="Console"/>
            <Filters>
                <LevelRangeFilter minLevel="error" maxLevel="info" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY" />
            </Filters>
        </Root>
    </Loggers>
</Configuration>

RootLogger 只能有 1 個，普通的 Logger 可以定義多個，可以細緻到給某個類定義；
多個 Logger 配置重複了，在日誌文件中會重複；
每一個 Logger 對應的 name 是包路徑，表示在 name 包下的類使用 AppenderRef 指向的日誌模板來輸出日誌；
不同的 LogConfig 之間其實是有繼承關係的，子 LogConfig 會繼承 parent 的屬性，而所有 LogConfig 都繼承自 Root LogConfig。所以即使只配置了 root logger，你一樣可以在任何地方通過 LoggerFactory.getLogger 獲取一個 logger 對象，記錄日誌;
先配置一個 Root，讓所有需要使用日誌的 logger 繼承，然後對有特別需要的 logger 進行特殊的配置，比如我們希望 org.springframework 包只記錄 error以及 warn 級別的 log，再比如，我們希望能顯示mybatis 執行的 sql 的日誌，都可以進行個性化的配置；

Logger 等級實驗

<logger name="org.springframework" level="INFO" additivity="true">
    <AppenderRef ref="InfoLog"/>
</logger>

<Root level="ERROR" additivity="true">
    <AppenderRef ref="Console"/>
    <AppenderRef ref="InfoLog"/>
    <AppenderRef ref="WarnLog"/>
    <AppenderRef ref="ErrorLog"/>
</Root>

ROOT 等級設爲 ERROR 時，org.springframework Logger 等級設爲 OFF 時，發現原來的 warn.log 和 info.log 文件中，都只有級別大於或等於 ERROR 的日誌信息了；
ROOT 等級設爲 ERROR 時，org.springframework Logger 等級設爲 INFO 時，發現info.log 文件中，增加了 org.springframework 包的相關 INFO 級別的日誌信息了；

總結：

Logger 日誌等級和 appender 日誌等級的關係：logger 日誌等級和 appender 日誌等級，誰「高」聽誰的；
普通 Logger 的優先級高

應對軟件變化

Spring Boot 整合 slf4j+log4j2 實現日誌管理

背景

理解 SLF4J

性能分析

log4j2 依賴

log4j2 使用

log4j2 日誌級別

log4j2 配置文件結構

Appender

PatternLayout

Filter

Policy

Strategy

Appender 類型

FileAppender(File)、RandomAccessFileAppender(RandomAccessFile)

RollingFileAppender(RollingFile)、RollingRandomAccessFileAppender(RollingRandomAccessFile)

翻滾理解

一個 Appender 示例

Logger

日誌重複打印問題

Logger 等級實驗

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