讲武德,你们要的高性能日志工具 Log4j2,来了

沉默王二

Log4j 介绍过了,SLF4J 介绍过了,Logback 也介绍过了,你以为日志系列的文章就到此终结了?

不不不,我告诉你,还有一个 Log4j 2,顾名思义,它就是 Log4j 的升级版,就好像手机里面的 Pro 版。我作为一个写文章方面的工具人,或者叫打工人,怎么能不写完这最后一篇。

Log4j、SLF4J、Logback 是一个爹——Ceki Gulcu,但 Log4j 2 却是例外,它是 Apache 基金会的产品。

SLF4J 和 Logback 作为 Log4j 的替代品,在很多方面都做了必要的改进,那为什么还需要 Log4j 2 呢?我只能说 Apache 基金会的开发人员很闲,不,很拼,要不是他们这种精益求精的精神,这个编程的世界该有多枯燥,毕竟少了很多可以用“拿来就用”的轮子啊。

上一篇也说了,老板下死命令要我把日志系统切换到 Logback,我顺利交差了,老板很开心,夸我这个打工人很敬业。为了表达对老板的这份感谢,我决定偷偷摸摸地试水一下 Log4j 2,尽管它还不是个成品,可能会会项目带来一定的隐患。但谁让咱是一个敬岗爱业的打工人呢。

01、Log4j 2 强在哪

1)在多线程场景下,Log4j 2 的吞吐量比 Logback 高出了 10 倍,延迟降低了几个数量级。这话听起来像吹牛,反正是 Log4j 2 官方自己吹的。

Log4j 2 的异步 Logger 使用的是无锁数据结构,而 Logback 和 Log4j 的异步 Logger 使用的是 ArrayBlockingQueue。对于阻塞队列,多线程应用程序在尝试使日志事件入队时通常会遇到锁争用。

下图说明了多线程方案中无锁数据结构对吞吐量的影响。 Log4j 2 随着线程数量的扩展而更好地扩展:具有更多线程的应用程序可以记录更多的日志。其他日志记录库由于存在锁竞争的关系,在记录更多线程时,总吞吐量保持恒定或下降。这意味着使用其他日志记录库,每个单独的线程将能够减少日志记录。

性能方面是 Log4j 2 的最大亮点,至于其他方面的一些优势,比如说下面这些,可以忽略不计,文字有多短就代表它有多不重要。

2)Log4j 2 可以减少垃圾收集器的压力。

3)支持 Lambda 表达式。

4)支持自动重载配置。

02、Log4j 2 使用示例

废话不多说,直接实操开干。理论知识有用,但不如上手实操一把,这也是我多年养成的一个“不那么良好”的编程习惯:在实操中发现问题,解决问题,寻找理论基础。

第一步,在 pom.xml 文件中添加 Log4j 2 的依赖:

<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-api</artifactId>
    <version>2.5</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-core</artifactId>
    <version>2.5</version>
</dependency>

(这个 artifactId 还是 log4j,没有体现出来 2,而在 version 中体现,多少叫人误以为是 log4j)

第二步,来个最简单的测试用例:

import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;

public class Demo {
    private static final Logger logger = LogManager.getLogger(Demo.class);
    public static void main(String[] args) {
        logger.debug("log4j2");
    }
}

运行 Demo 类,可以在控制台看到以下信息:

ERROR StatusLogger No log4j2 configuration file found. Using default configuration: logging only errors to the console.

Log4j 2 竟然没有在控制台打印“ log4j2”,还抱怨我们没有为它指定配置文件。在这一点上,我就觉得它没有 Logback 好,毕竟人家会输出。

这对于新手来说,很不友好,因为新手在遇到这种情况的时候,往往不知所措。日志里面虽然体现了 ERROR,但代码并没有编译出错或者运行出错,凭什么你不输出?

那作为编程老鸟来说,我得告诉你,这时候最好探究一下为什么。怎么做呢?

我们可以复制一下日志信息中的关键字,比如说:“No log4j2 configuration file found”,然后在 Intellij IDEA 中搜一下,如果你下载了源码和文档的话,不除意外,你会在 ConfigurationFactory 类中搜到这段话。

可以在方法中打个断点,然后 debug 一下,你就会看到下图中的内容。

通过源码,你可以看得到,Log4j 2 会去寻找 4 种类型的配置文件,后缀分别是 properties、yaml、json 和 xml。前缀是 log4j2-test 或者 log4j2。

得到这个提示后,就可以进行第三步了。

第三步,在 resource 目录下增加 log4j2-test.xml 文件(方便和 Logback 做对比),内容如下所示:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration>
    <Appenders>
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/>
        </Console>
    </Appenders>
    <Loggers>
        <Root level="DEBUG">
            <AppenderRef ref="Console"/>
        </Root>
    </Loggers>
</Configuration>

Log4j 2 的配置文件格式和 Logback 有点相似,基本的结构为 < Configuration> 元素,包含 0 或多个 < Appenders> 元素,其后跟 0 或多个 < Loggers> 元素,里面再跟最多只能存在一个的 < Root> 元素。

1)配置 appender,也就是配置日志的输出目的地。

有 Console,典型的控制台配置信息上面你也看到了,我来简单解释一下里面 pattern 的格式:

  • %d{HH:mm:ss.SSS} 表示输出到毫秒的时间
  • %t 输出当前线程名称
  • %-5level 输出日志级别,-5 表示左对齐并且固定输出 5 个字符,如果不足在右边补空格
  • %logger 输出 logger 名称,最多 36 个字符
  • %msg 日志文本
  • %n 换行

顺带补充一下其他常用的占位符:

  • %F 输出所在的类文件名,如 Demo.java
  • %L 输出行号
  • %M 输出所在方法名
  • %l 输出语句所在的行数, 包括类名、方法名、文件名、行数
  • %p 输出日志级别
  • %c 输出包名,如果后面跟有 {length.} 参数,比如说 %c{1.},它将输出报名的第一个字符,如 com.itwanger 的实际报名将只输出 c.i

再次运行 Demo 类,就可以在控制台看到打印的日志信息了:

10:14:04.657 [main] DEBUG com.itwanger.Demo - log4j2

2)配置 Loggers,指定 Root 的日志级别,并且指定具体启用哪一个 Appenders。

3)自动重载配置

Logback 支持自动重载配置,Log4j 2 也支持,那想要启用这个功能也非常简单,只需要在 Configuration 元素上添加 monitorInterval 属性即可。

<Configuration monitorInterval="30">
...
</Configuration>

注意值要设置成非零,上例中的意思是至少 30 秒后检查配置文件中的更改。最小间隔为 5 秒。

03、Async 示例

除了 Console,还有 Async,可以配合文件的方式来异步写入,典型的配置信息如下所示:

<Configuration>
  <Appenders>
    <File name="DebugFile" fileName="debug.log">
      <PatternLayout>
        <Pattern>%d %p %c [%t] %m%n</Pattern>
      </PatternLayout>
    </File>
    <Async name="Async">
      <AppenderRef ref="DebugFile"/>
    </Async>
  </Appenders>
  <Loggers>
    <Root level="debug">
      <AppenderRef ref="Async"/>
    </Root>
  </Loggers>
</Configuration>

对比 Logback 的配置文件来看,Log4j 2 真的复杂了一些,不太好用,就这么直白地说吧!但自己约的,含着泪也得打完啊。把这个 Async 加入到 Appenders:

<Configuration>
    <Appenders>
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/>
        </Console>
        <File name="DebugFile" fileName="debug.log">
            <PatternLayout>
                <Pattern>%d %p %c [%t] %m%n</Pattern>
            </PatternLayout>
        </File>
        <Async name="Async">
            <AppenderRef ref="DebugFile"/>
        </Async>
    </Appenders>
    <Loggers>
        <Root level="DEBUG">
            <AppenderRef ref="Console"/>
            <AppenderRef ref="Async"/>
        </Root>
    </Loggers>
</Configuration>

再次运行 Demo 类,可以在项目根路径下看到一个 debug.log 文件,内容如下所示:

2020-10-30 09:35:49,705 DEBUG com.itwanger.Demo [main] log4j2

04、RollingFile 示例

当然了,Log4j 和 Logback 我们都配置了 RollingFile,Log4j 2 也少不了。RollingFile 会根据 Triggering(触发)策略和 Rollover(过渡)策略来进行日志文件滚动。如果没有配置 Rollover,则使用 DefaultRolloverStrategy 来作为 RollingFile 的默认配置。

触发策略包含有,基于 cron 表达式(源于希腊语,时间的意思,用来配置定期执行任务的时间格式)的 CronTriggeringPolicy;基于文件大小的 SizeBasedTriggeringPolicy;基于时间的 TimeBasedTriggeringPolicy。

过渡策略包含有,默认的过渡策略 DefaultRolloverStrategy,直接写入的 DirectWriteRolloverStrategy。一般情况下,采用默认的过渡策略即可,它已经足够强大。

来看第一个基于 SizeBasedTriggeringPolicy 和 TimeBasedTriggeringPolicy 策略,以及缺省 DefaultRolloverStrategy 策略的配置示例:

<Configuration>
  <Appenders>
    <RollingFile name="RollingFile" fileName="rolling.log"
                 filePattern="rolling-%d{yyyy-MM-dd}-%i.log">
      <PatternLayout>
        <Pattern>%d %p %c{1.} [%t] %m%n</Pattern>
      </PatternLayout>
      <Policies>
        <SizeBasedTriggeringPolicy size="1 KB"/>
      </Policies>
    </RollingFile>
  </Appenders>
  <Loggers>
    <Root level="debug">
      <AppenderRef ref="RollingFile"/>
    </Root>
  </Loggers>
</Configuration>

为了验证文件的滚动策略,我们调整一下 Demo 类,让它多打印点日志:

for (int i = 1;i < 20; i++) {
    logger.debug("微信搜索「{}」,回复关键字「{}」,有惊喜哦","沉默王二", "java");
}

再次运行 Demo 类,可以看到根目录下多了 3 个日志文件:

结合日志文件名,再来看 RollingFile 的配置,就很容易理解了。

1)fileName 用来指定文件名。

2)filePattern 用来指定文件名的模式,它取决于过渡策略。

由于配置文件中没有显式指定过渡策略,因此 RollingFile 会启用默认的 DefaultRolloverStrategy。

先来看一下 DefaultRolloverStrategy 的属性:

再来看 filePattern 的值 rolling-%d{yyyy-MM-dd}-%i.log,其中 %d{yyyy-MM-dd} 很好理解,就是年月日;其中 %i 是什么意思呢?

第一个日志文件名为 rolling.log(最近的日志放在这个里面),第二个文件名除去日期为 rolling-1.log,第二个文件名除去日期为 rolling-2.log,根据这些信息,你能猜到其中的规律吗?

其实和 DefaultRolloverStrategy 中的 max 属性有关,目前使用的默认值,也就是 7,那就当 rolling-8.log 要生成的时候,删除 rolling-1.log。可以调整 Demo 中的日志输出量来进行验证。

3)SizeBasedTriggeringPolicy,基于日志文件大小的时间策略,大小以字节为单位,后缀可以是 KB,MB 或 GB,例如 20 MB。

再来看一个日志文件压缩的示例,来看配置:

<RollingFile name="RollingFileGZ" fileName="gz/rolling.log"
             filePattern="gz/%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.rolling.gz">
    <PatternLayout>
        <Pattern>%d %p %c{1.} [%t] %m%n</Pattern>
    </PatternLayout>
    <Policies>
        <SizeBasedTriggeringPolicy size="1 KB"/>
    </Policies>
</RollingFile>
  • fileName 的属性值中包含了一个目录 gz,也就是说日志文件都将放在这个目录下。
  • filePattern 的属性值中增加了一个 gz 的后缀,这就表明日志文件要进行压缩了,还可以是 zip 格式。

运行 Demo 后,可以在 gz 目录下看到以下文件:

到此为止,Log4j 2 的基本使用示例就已经完成了。测试环境搞定,我去问一下老板,要不要在生产环境下使用 Log4j 2。

04、日志手册

到此为止,日志系统的全家桶 Log4j、SLF4J、Logback、Log4j 2 都被我搞定了。也就意味着,一份将近 2 万字的 PDF 诞生了!MD,我也要成为肝帝!

有了这份 PDF,硬气地告诉 Leader 或者老板吧,再也不用担心代码中会乱打印日志了。墙都不扶就服你。

地址我贴一下:

链接:https://pan.baidu.com/s/1dPwsQhT5OMVapE7hGi7vww 密码:fxxy

偷偷地告诉你吧,白嫖的感觉就是舒服,赶紧去下载吧!顺带点个赞,满足一下我的虚荣心,毕竟这是你们赐给我的最强的写作动力。

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