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日志搞不定？手把手教你如何使用Log4j2

系列文章目录

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日志搞不定？手把手教你如何使用Log4j2-LMLPHP
上一次我们介绍了Springboot 下的几种常用日志插件，今天我们就专注讲解其中一个最年轻的日志插件，即Log4j2。Log4j2目前应用非常广泛，各方面较之前辈Log4j 都有不小的提升，不过要想利用好他，还得经过一定的学习，尤其是搞清楚它的种种配置，下面就让我们开始今天的进阶之旅。

一、引入依赖

我们可以使用以下依赖为我们项目引入Log4j2框架

<!--Log4j2自带的日志门面-->
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-api</artifactId>
    <version>2.13.3</version>
</dependency>
<!--Log4j2具体的日志实现-->
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-core</artifactId>
    <version>2.13.3</version>
</dependency>

当然，像上期所说，我更建议直接使用以下log4j-slf4j-impl包

<dependency>
       <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
       <artifactId>log4j-slf4j-impl</artifactId>
       <version>2.13.3</version>
</dependency>

该包包含Log4j2的实现，也能对接SLF4J，更适合在项目中应用。
日志搞不定？手把手教你如何使用Log4j2-LMLPHP

二、配置文件示例

我们看如下一份配置文件：log4j2.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration status="DEBUG" monitorInterval="30">
    <!-- 输出格式 -->
    <PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} - [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/>

    <Appenders>
        <!-- 控制台输出 -->
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <!-- 过滤器 -->
            <ThresholdFilter level="INFO" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY"/>
            <!-- 缓冲bufferSize，默认值为256，可调整至1-256之间 -->
            <Buffered mode="ONCE" bufferSize="256"/>
        </Console>

        <!-- 文件输出 -->
        <RollingFile name="RollingFile" fileName="/path/to/logs/test.log" filePattern="/path/to/logs/$${date:yyyy-MM}/test-%d{yyyy-MM-dd}-%i.log">
            <ThresholdFilter level="INFO" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY"/>
            <!-- 输出格式 -->
            <PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/>
            <!-- 触发策略 -->
            <Policies>
                <!-- 按时间滚动 -->
                <TimeBasedTriggeringPolicy/>
                <!-- 按文件大小滚动，这里设置10MB -->
                <SizeBasedTriggeringPolicy size="10MB"/>
            </Policies>
            <!-- 滚动策略 -->
            <DefaultRolloverStrategy max="10"/>
        </RollingFile>
    </Appenders>

    <Loggers>
        <!-- 默认日志 -->
        <Root level="INFO">
            <AppenderRef ref="Console"/>
            <AppenderRef ref="RollingFile"/>
        </Root>

        <!-- 指定包名的日志 -->
        <Logger name="com.example" level="DEBUG" additivity="false">
            <AppenderRef ref="Console"/>
            <AppenderRef ref="RollingFile"/>
        </Logger>
    </Loggers>
</Configuration>

三、PatternLayout

PatternLayout是一种日志输出格式，用于设置日志输出的布局格式。该格式使用一系列特定的占位符，每个占位符都代表一种日志信息，例如输出日志事件的时间、线程名、日志级别、日志内容等

  • %d：输出日志事件的时间戳
  • %t：输出线程名
  • %-5level：输出日志级别，包括5个字符位置（例如，DEBUG、INFO、WARN、ERROR、FATAL），将小于5个字符的级别左对齐
  • %logger{36}：输出日志记录器的名称，最多36个字符
  • %msg：输出日志内容
  • %n：输出平台相关的行分隔符
  • %M：输出产生日志事件的方法名
  • %L：输出语句在源文件中出现的行号
  • %l：输出语句的精确位置，包含类、方法和行号
  • %c：输出日志事件相关的类名

我们举两个例子，假如我们配置文件这么写

<PatternLayout pattern="%d{ISO8601} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" />
输出的结果就为
2023-08-23T19:34:26,068 [main] INFO  com.zhanfu.Main - This is a Main info message.

如果配置文件如下

<PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} |-%-5level [%t] %c{1.} %M [%L] -| %msg%n"/>
输出的结果就为
2023-08-23 20:18:06.833 |-INFO  [main] c.z.Main main [11] -| This is a Main info message.

其中，%c{1.} 表示输出日志事件相关的类名，只取最右边的类名，前面的层级，只输出一个字母；如果配置文件如下

<PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} |-%-5level [%t] %c{2.} [%l] -| %msg%n"/>
输出的结果就为
2023-08-23 20:21:00.753 |-INFO  [main] co.zh.Main [com.zhanfu.Main.main(Main.java:11)] -| This is a Main info message.

四、Appenders

Appenders是指日志输出的目的地。它定义了日志事件要被输出到哪些地方，例如控制台、文件、数据库等，其下可以配置不同类型的Appender，我们罗列其中常见的一些：

  • Console：向控制台输出日志。
  • File：将日志记录到文件中。
  • RollingFile：将日志记录到指定大小的文件中，并支持文件滚动。
  • Socket：将日志发送到远程 Socket 服务器
  • Kafka：将日志发送到 Kafka 消息队列。
  • Redis：将日志发送到 Redis 服务器。
  • Jdbc：将日志记录到数据库中

对于单机应用来说，Console 与 File 是最为常用的，但对于集群，通常需要进行日志采集，此时也会通过Socket或Kafka等将日志发送至其他位置

五、Console

Console标签是用于将日志输出到控制台的标签，其有以下可配置的属性：

  • name：配置Console标签的名称。
  • target：配置Console标签输出的目标，可以是System.out或System.err，默认为System.out。
  • follow：配置Console标签，控制台是否跟随日志进行滚动，默认为false。
  • immediateFlush：配置Console标签的输出是否立即刷新，默认为true

Console标签可以包含以下子标签

  • PatternLayout：上文已经介绍过，可以自定义输出的格式。此标签有以下可配置的属性：pattern。
  • ThresholdFilter：指定哪些日志级别应该被输出或被拒绝。此标签有以下可配置的属性：
    • level - 匹配的可用的日志级别。
    • onMatch - 当匹配或高于指定日志等级时的动作，可以为 ACCEPT、DENY、NEUTRAL 之一，默认为 NEUTRAL
    • onMismatch - 当低于指定日志等级时的动作，可以为 ACCEPT、DENY、NEUTRAL ，默认为 DENY
  • RegexFilter：使用正则表达式来计算哪些日志消息应该被过滤。

1. Filter 过滤器

比如我们可以做出如下配置

<Console name="console" target="SYSTEM_OUT">
    <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/>
    <ThresholdFilter level="WARN" onMatch="NEUTRAL " onMismatch="DENY"/>
    <RegexFilter regex=".*\[(main|AsyncLogger)\].*"/>
</Console>

我们可以发现 ThresholdFilter 的设置为 level=“WARN” onMatch="NEUTRAL " onMismatch=“DENY”，这种设置的意思就是当日志等级高于或等于 WARN 时，就通过了级别过滤器，但还需要经过后续过滤器如的进一步筛选。而低于 WARN 则直接拒绝打印。

比如我们有这样的过滤设置

<ThresholdFilter level="error" onMatch="DENY" onMismatch="NEUTRAL"/>
<ThresholdFilter level="info" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY"/>
<ThresholdFilter level="warn" onMatch="DENY" onMismatch="DENY"/>

第一个过滤器否决打印error级别，第二个过滤器接收大于info级别，并且否决低于info级别的，那最终只能打印info 和 warn 级别了。此处的第三个过滤器实际上没被用到
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六、RollingFile

RollingFile标签用于配置滚动日志输出到文件的方式，什么叫滚动日志，就是日志输出在一个文件中，当某个事件发生时(如文件达到一定大小)，会把这个文件进行归档封存，然后新建一个文件，再向新建的文件中输出日志，有点像现代的饮料生产线，灌满一瓶立即灌下一瓶
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以下是RollingFile标签的常用属性：

  • name：指定RollingFile的名称，用于标识该Appender。
  • fileName：指定日志文件的路径和名称。
  • filePattern：指定日志文件备份的命名模式，使用%符号指定日期、数字等占位符。

RollingFile 可以包含下列子标签

  • policies：指定日志滚动策略，包括时间、大小等，可以使用TimeBasedTriggeringPolicy、SizeBasedTriggeringPolicy等标签。
  • PatternLayout：指定日志输出格式，上面已经说过。

我们可以以下面的配置为例子进行进一步解释

<Appenders>
    <RollingFile name="RollingFile"
            fileName="/logs/app.log"
            filePattern="logs/app-%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.log">
        <PatternLayout>
            <pattern>%d %p %c{1.} [%t] %m%n</pattern>
        </PatternLayout>
        <Policies>
            <TimeBasedTriggeringPolicy interval="1" modulate="true"/>
            <SizeBasedTriggeringPolicy size="10 MB"/>
        </Policies>
        <DefaultRolloverStrategy max="5"/>
    </RollingFile>
</Appenders>

该示例配置了一个名为“RollingFile”的RollingFile Appender，将日志记录到“/logs/app.log”文件中。文件名模式为“/logs/$${date:yyyy-MM}/app-%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.log.gz”

1. filePattern 文件样板

filePattern是RollingFile Appender的一个属性，用于指定根据何种模式生成归档滚动日志文件的名称。filePattern可以使用一些特定的占位符，以便在滚动时自动生成新的日志文件名

filePattern占位符：

  • %d - 日期格式化器的格式化日期。例如：2018-09-19
  • %i - 滚动文件的索引编号，从1开始。
  • %n - 系统的行分隔符
  • %m - 文件名

比如我们设置的

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

filePattern中的时间占位符%d在滚动时会自动更新为当前时间，索引号%i也会自动递增以避免覆盖先前的日志，所以最终会生成以下的归档文件名

2. Policies 文件原则

Policies用于定义何时触发滚动动作以生成新的日志文件，可以定义TimeBased和SizeBased两种类型的触发策略。

  • TimeBasedTriggeringPolicy
    TimeBasedTriggeringPolicy是基于时间的触发策略，当指定的时间间隔过去时，将会触发滚动动作。
    属性：

    • interval：时间间隔，单位为filePattern中的最小时间单位，如%d{yyyy-MM-dd-HH}代表最小时间为小时，默认数值为1。
    • modulate：是否调节，即使用0时0分作为起点，当开启时，下一次生成日志文件的时间为0时0分 + n 个interval

  • SizeBasedTriggeringPolicy
    SizeBasedTriggeringPolicy是基于日志文件大小的触发策略，当日志文件大小达到指定的大小时，将会触发滚动动作
    属性：
    -size：指定的日志文件大小，单位为字节，默认值为10MB

需要注意的是，
1.若modulate=true， 则封存时间将以0点为边界进行偏移计算。比如，modulate=true，interval=4hours，那么假设上次封存日志的时间为03:00，则下次封存日志的时间为04:00，之后的封存时间依次为08:00，12:00，16:00…如果modulate=false，则代表不调整，封存时间严格遵循离上次间隔4小时，则封存时间依次为07:00，11:00，15:00…

2.Policies可以同时指定多个触发策略，从而满足多种情况下的滚动需求，例如

<RollingFile name="example"
        fileName="logs/logfile.log"
        filePattern="logs/logfile-%d{yyyy-MM-dd_HH}.log">
	<Policies>
    	<TimeBasedTriggeringPolicy interval="5" modulate="true"/>
    	<SizeBasedTriggeringPolicy size="100 MB"/>
  	</Policies>
    <DefaultRolloverStrategy max="5"/>
</RollingFile>

以上配置将在每隔五小时或100M时将生成一个新的日志文件，文件名会包含时间戳

3. DefaultRolloverStrategy

DefaultRolloverStrategy是一个滚动策略，可以设置滚动文件数量以及删除策略，它有以下几个属性：

  • max：最大日志文件数量，默认为7。
  • min：最小日志文件数量，默认为1。
  • fileIndex：日志文件序号的格式，默认为%s。
  • compressionLevel：压缩级别，默认为6

同时，它也支持以下子标签：

  • Delete：用于配置何时删除过期的日志文件。
  • CustomDelete：用于自定义删除过期日志文件的行为。

比如以下设置

<DefaultRolloverStrategy max="10" min="2" fileIndex="max">
    <Delete basePath="logs" maxDepth="2">
        <IfFileName glob="*.log" />
        <IfLastModified age="14d" />
    </Delete>
</DefaultRolloverStrategy>

这代表日志文件最多保留10个，最少保留2个，日志文件序号格式为max，同时配置了Delete子标签，用于删除14天前的logs文件夹下，两层路径以内的所有.log文件。其中，Delete子标签中的IfFileName和IfLastModified子标签用于指定删除条件，只有同时满足两个条件才进行删除操作

需要注意的是，文件的多少与我们设置的 filePattern 也有关系，其限制的其实是%i的最大数值：

比如
filePattern="logs/app-%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.log
这代表文件归档最小单位为小时，如果我们的 DefaultRolloverStrategy max="10" ，那么一个小时内最多保留10个文件，
当产生第11个文件时，将会删除本小时最早的日志文件

七、Loggers

Loggers和Logger标签是用来配置日志记录器的。Loggers标签是定义所有Logger的容器标签，而Logger标签则是具体的记录器配置，Logger 标签有以下属性：

  • name：指定Logger的名称，名称可以是类名、包名或自定义的名称。例如，如果设置为com.example.MyLogger，则日志内容将包含该名称。
  • level：指定Logger的日志级别，如果不指定则将继承Loggers标签中的默认级别。例如，如果设置为INFO，则只会记录INFO及以上级别的日志。
  • additivity：指定Logger是否继承它的父Logger的Appender。如果不指定，则将继承Loggers标签中的默认值。
  • includeLocation：指定是否包含日志输出的调用位置信息。如果设置为true，则输出的日志将包括文件名、方法名和行号等信息。
  • suppressExceptions：指定是否屏蔽日志输出中的异常信息。如果设置为false，则将在日志输出中包含异常信息

Logger标签还包括AppenderRef子标签，用于指定Logger所要使用的Appender。可以在Logger标签中指定多个AppenderRef，这样就可以将同一个Logger的日志输出到多个Appender中

下面是一个典型的Loggers与Logger的例子：

<Appenders>
    <RollingFile name="MyAppender"
            fileName="/logs/app.log"
            filePattern="logs/app-%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.log">
        <PatternLayout>
            <pattern>%d %p %c{1.} [%t] %m%n</pattern>
        </PatternLayout>
        <Policies>
            <TimeBasedTriggeringPolicy interval="1" modulate="true"/>
            <SizeBasedTriggeringPolicy size="10 MB"/>
        </Policies>
        <DefaultRolloverStrategy max="5"/>
    </RollingFile>
    <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <ThresholdFilter level="INFO" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY"/>
            <Buffered mode="ONCE" bufferSize="256"/>
    </Console>
</Appenders>
<Loggers>
    <Logger name="com.example.MyLogger" level="info">
        <AppenderRef ref="MyAppender"/>
    </Logger>
    <Root level="error">
        <AppenderRef ref="Console"/>
    </Root>
</Loggers>

这个例子中定义了两个Logger：com.example.MyLogger和Root。com.example.MyLogger的级别是INFO，只会记录INFO及以上级别的日志，并且使用MyAppender作为输出目的地；Root的级别是ERROR，将所有ERROR及以上级别的日志输出到Console中

八、异步日志

1. 基础使用

我们上面讲解的其实都是同步输出的日志，而Log4j2 的一大特性就是其异步输出能力，我们可以参考如下配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration status="WARN">
    <Appenders>
        <File name="File" fileName="logs/app.log">
            <PatternLayout>
                <Pattern>%d %p %C{1.} [%t] %m%n</Pattern>
            </PatternLayout>
        </File>
        <Async name="Async">
            <AppenderRef ref="File"/>
        </Async>
    </Appenders>
    <Loggers>
        <Logger name="com.example" level="debug"/>
        <Root level="info">
            <AppenderRef ref="Async"/>
        </Root>
    </Loggers>
</Configuration>
  1. 首先，定义了一个文件输出的Appender，文件名为logs/app.log，并且在PatternLayout中指定了日志输出的格式。
  2. 接着，定义了一个异步的Appender，它的AppenderRef指向了文件输出的Appender。
  3. 最后，将Root Logger的级别设为info，并让它的AppenderRef指向了异步的Appender。

这个配置可以实现将日志异步输出到logs/app.log文件中，并且可以指定日志输出的格式

我们可以做一个测试，分别用同步和异步的方式进行运行：

    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            log.info("This is a debug message. Count is "+i);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        log.info("Total time: "+(endTime - startTime)+"ms");
    }

日志搞不定？手把手教你如何使用Log4j2-LMLPHP
日志搞不定？手把手教你如何使用Log4j2-LMLPHP
可以看到，异步确实能节约很多时间。

2. 详细配置

日志搞不定？手把手教你如何使用Log4j2-LMLPHP

我们注意到最后一个阻塞队列的信息，其实不难想象，这里的日志异步依赖的就是高性能队列，不仅log4j2，像Netty等对性能有极高要求的框架，在队列的选择上都是精益求精的。log4j2支持四种阻塞队列，如下：

日志搞不定？手把手教你如何使用Log4j2-LMLPHP
比如我们如果想指定一种阻塞队列，可以这么设置：

<Configuration name="LinkedTransferQueueExample">
  <Appenders>
    <List name="List"/>
    <Async name="Async" bufferSize="262144">
      <AppenderRef ref="List"/>
      <AsyncQueueFullPolicy type="Discard"/>
      <!-- 指定阻塞队列 -->
      <LinkedTransferQueue/>
    </Async>
  </Appenders>
  <Loggers>
    <Root>
      <AppenderRef ref="Async"/>
    </Root>
  </Loggers>
</Configuration>

当然，如果你想使用 DisruptorBlockingQueue，那还需要引入 disruptor 包，注意版本兼容，log4j-2.17.1 对应了disruptor-3.4.0

<dependency>
    <groupId>com.lmax</groupId>
    <artifactId>disruptor</artifactId>
    <version>3.4.0</version>
</dependency>

总结

本次我们比较详细的介绍了Log4j2框架的种种配置，虽然没有讲原理，但解释了不少配置并给出示例，相信即便是新手，阅读完也能应对大部分使用场景了。希望大家能够举一反三，灵活运用。当然，有问题也可以直接去官方文档进行查阅和学习，点此直达log4j2 手册

08-25 03:44
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