浅谈Log4j2日志框架及使用

[TOC]

日志框架

• 日志接口(slf4j)
  slf4j是对所有日志框架制定的一种规范、标准、接口，并不是一个框架的具体的实现，因为接口并不能独立使用，需要和具体的日志框架实现配合使用(如log4j、logback)
• 日志实现(log4j、logback、log4j2)
  • log4j是apache实现的一个开源日志组件
  • logback同样是由log4j的作者设计完成的，拥有更好的特性，用来取代log4j的一个日志框架，是slf4j的原生实现
  • log4j2是log4j 1.x和logback的改进版，据说采用了一些新技术（无锁异步、等等），使得日志的吞吐量、性能比log4j 1.x提高10倍，并解决了一些死锁的bug，而且配置更加简单灵活。

为什么需要日志接口，直接使用具体的实现不就行了吗？

接口用于定制规范，可以有多个实现，使用时是面向接口的(导入的包都是slf4j的包而不是具体某个日志框架中的包)，即直接和接口交互，不直接使用实现，所以可以任意的更换实现而不用更改代码中的日志相关代码。

比如：slf4j定义了一套日志接口，项目中使用的日志框架是logback，开发中调用的所有接口都是slf4j的，不直接使用logback，调用是 自己的工程调用slf4j的接口，slf4j的接口去调用logback的实现，可以看到整个过程应用程序并没有直接使用logback，当项目需要更换更加优秀的日志框架时(如log4j2)只需要引入Log4j2的jar和Log4j2对应的配置文件即可，完全不用更改Java代码中的日志相关的代码logger.info(“xxx”)，也不用修改日志相关的类的导入的包(import org.slf4j.Logger; import org.slf4j.LoggerFactory;)

使用日志接口便于更换为其他日志框架
log4j、logback、log4j2都是一种日志具体实现框架，所以既可以单独使用也可以结合slf4j一起搭配使用。

log4j2日志级别

从大到小依次是: off, fatal, error, warn, info, debug, trace, all

由于我们使用的是slf4j接口包，该接口包中只提供了未标有删除线的日志级别的输出。

log4j2配置文件的优先级

1. Log4j will inspect the log4j.configurationFile system property and, if set, will attempt to load the configuration using the ConfigurationFactory that matches the file extension.
2. If no system property is set the properties ConfigurationFactory will look for log4j2-test.properties in the classpath.
3. If no such file is found the YAML ConfigurationFactory will look for log4j2-test.yaml or log4j2-test.yml in the classpath.
4. If no such file is found the JSON ConfigurationFactory will look for log4j2-test.json or log4j2-test.jsn in the classpath.
5. If no such file is found the XML ConfigurationFactory will look for log4j2-test.xml in the classpath.
6. If a test file cannot be located the properties ConfigurationFactory will look for log4j2.properties on the classpath.
7. If a properties file cannot be located the YAML ConfigurationFactory will look for log4j2.yaml or log4j2.yml on the classpath.
8. If a YAML file cannot be located the JSON ConfigurationFactory will look for log4j2.json or log4j2.jsn on the classpath.
9. If a JSON file cannot be located the XML ConfigurationFactory will try to locate log4j2.xml on the classpath.
10. If no configuration file could be located the DefaultConfiguration will be used. This will cause logging output to go to the console.

对于log4j2配置文件的理解

配置文件结构:

1. Appdenders部分
   1. Appender
      1. Filter
      2. Layout
      3. Policies
      4. Strategy
2. Loggers部分
   1. Logger
   2. RootLogger

对于Appender的理解

简单说Appender就是一个管道，定义了日志内容的去向(保存位置)。

配置一个或者多个Filter，Filter的过滤机制和Servlet的Filter有些差别，下文会进行说明。

配置Layout来控制日志信息的输出格式。

配置Policies以控制日志何时(When)进行滚动。

配置Strategy以控制日志如何(How)进行滚动。

对于Logger的理解

简单说Logger就是一个路由器，指定类、包中的日志信息流向哪个管道，以及控制他们的流量(日志级别)

log4j2配置文件框架

配置文件格式

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<Configuration>

    <Appenders>

        <Appender>
            <Filters>
                <LevelRangeFilter minLevel="..." maxLevel="..." onMatch="..." onMismatch="..."/>
            </Filters>
    
            <PatternLayout pattern="..." charset="..."/>
            
            <Policies>
                <CronTriggeringPolicy schedule="..."/>
                <SizeBasedTriggeringPolicy size="..."/>
                <TimeBasedTriggeringPolicy />
            </Policies>
        </Appender>
        
        <Appender>
            // ...
        </Appender>
        
    </Appenders>

    <Loggers>

        <Logger>
            <AppenderRef ref="...">
        </Logger>

        <Root>
            <AppenderRef ref="...">
        </Root>

    </Loggers>

</Configuration>

Appender标签的实现类

其实这些标签都是类名或者类名去掉后缀。

Appender的常用的实现类有：

1. ConsoleAppender(Console)
2. FileAppender(File)、RandomAccessFileAppender(RandomAccessFile)
3. RollingFileAppender(RollingFile)、RollingRandomAccessFileAppender(RollingRandomAccessFile)

打开这些实现类的源码，你一定会恍然大明白，括号中的是实现类在log4j2.xml配置文件中的标签名。

ConsoleAppender(Console)

该实现类会把日志输出到控制台中。

它有两种输出方式：

1. SYSTEM_OUT(System.out)
2. SYSTEM_ERR(System.err)

如果不配置，默认使用SYSTEM_OUT进行输出。括号中是调用的方法。

简单示例：

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

    <Appenders>

        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <!-- 格式化日志 -->
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" charset="UTF-8"/>
        </Console>

    </Appenders>

    <Loggers>

        <!-- level默认为error -->
        <Root level="info">
            <!-- 这里引用了Appenders标签中的name值 -->
            <AppenderRef ref="RollingFile"/>
        </Root>

    </Loggers>

</Configuration>

其它属性可以参见官方文档: http://logging.apache.org/log4j/2.x/manual/appenders.html#ConsoleAppender

FileAppender(File)、RandomAccessFileAppender(RandomAccessFile)

相同点：写入日志信息到文件

不同点：使用的I/O实现类不同，前者使用FileOutputStream，后者使用RandomAccessFile。

官方文档说是在bufferedIO=true(默认是true)的情况下后者比前者性能提升20% ~ 200%，不明觉厉，就用后者吧。

简单示例：

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

    <Appenders>

        <RandomAccessFile name="File" fileName="logs/app.log" immediateFlush="false">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" charset="UTF-8"/>
        </RandomAccessFile>

    </Appenders>

    <Loggers>

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

    </Loggers>

</Configuration>

常用属性:

1. fileName：来指定文件位置，文件或目录不存在则会自动创建。
2. immediateFlush：是否每次写入都要立刻刷新到硬盘中。默认true，如果使用默认值可能会影响性能。

其它属性可以参见官方文档: http://logging.apache.org/log4j/2.x/manual/appenders.html#RandomAccessFileAppender

RollingFileAppender(RollingFile)、RollingRandomAccessFileAppender(RollingRandomAccessFile)

这一对之间的区别与上一对之间的区别是一样的。

上一对的实现类不能进行日志滚动，所谓日志滚动就是当达到设定的条件后，日志文件进行切分。

比如：工程师想让系统中的日志按日进行切分，并且按月归档。

这时候这一对的作用就体现出来了。

简单示例：

<?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: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 翻滚一次 -->
                <CronTriggeringPolicy schedule="0/5 * * * * ?" />
                <SizeBasedTriggeringPolicy size="10 MB"/>
            </Policies>
            
            <DefaultRolloverStrategy max="10" />
            
        </RollingRandomAccessFile>

    </Appenders>

    <Loggers>

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

    </Loggers>

</Configuration>

1. filePattern：指定了日志滚动之后的文件命名格式，至于其中的$${date:hh-mm}表达式下文介绍。
2. DefaultRolloverStrategy指定了如何(How)进行翻滚，并且指定了最大翻滚次数(影响%i参数值)，超过次数之后会按照相应的规则删除旧日志。
3. Policies: 这里就是规定了何时进行滚动(When)，可以有多个Policy。
   1. CronTriggeringPolicy设置了每 5s 进行一次翻滚
   2. SizeBasedTriggeringPolicy设置了的话，如果当前文件超过了10MB，但是文件的名字还没有进行翻滚(建立新文件)，那么就会用%i的方式进行翻滚。

翻滚示例：

app.log

第一次翻滚：app.log app.1.log // app.log -> app.1.log
第二次翻滚：app.log app.1.log app.2.lop // app.log -> app.2.log
第三次翻滚：app.log app.1.log app.2.lop app.3.lop // app.log -> app.3.log
第四次翻滚：app.log app.1.log app.2.lop app.3.lop app.4.lop // app.log -> app.4.log

一直到设定的翻滚次数10之后，会把旧的日志内容覆盖。
app.2.lop -> app.1.lop
app.3.lop -> app.2.lop
…
app.10.lop -> app.9.lop
app.log -> app.10.lop
一直这样循环下去，直到创建新文件。

Filters

Filters决定日志事件能否被输出。过滤条件有三个值：ACCEPT(接受)，DENY(拒绝)，NEUTRAL(中立)。

常用的Filter实现类有：

1. LevelRangeFilter
2. TimeFilter
3. ThresholdFilter

上文中提到log4j2中的Filter与Servlet中的有差别。那么有什么差别呢？

简单说就是log4j2中的过滤器ACCEPT和DENY之后，后续的过滤器就不会执行了，只有在NEUTRAL的时候才会执行后续的过滤器。

简单示例

测试代码：

public class LogMain {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LogMain.class);

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        logger.trace("trace Msg.");
        logger.debug("debug Msg.");
        logger.info("info Msg.");
        logger.warn("warn Msg.");
        logger.error("error Msg.");

    }

}

配置文件：

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

    <Appenders>

        <Console name="Console">

            <!--
                设置 onMismatch="NEUTRAL" 可以让日志经过后续的过滤器
                最后一个过滤器建议设置 onMismatch="DENY", 不然日志就输出了。
            -->
            <Filters>

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

                <!-- 只允许在每天的 8点~8点半 之间输出日志 -->
                <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>

    </Appenders>

    <Loggers>

        <Root level="info">
            <AppenderRef ref="Console"/>
        </Root>

    </Loggers>

</Configuration>

输出结果：

17:51:53.546 [main] INFO  me.master.snail.log.LogMain - info Msg.
17:51:53.548 [main] WARN  me.master.snail.log.LogMain - warn Msg.
17:51:53.548 [main] ERROR me.master.snail.log.LogMain - error Msg.

如果当前时间不是 8点~8点半 之间，那么没有日志会输出。

这里的info Msg.、warn Msg.和error Msg.为什么会输出呢？

是因为LevelRangeFilter对它们进行了ACCEPT，而剩下的trace Msg.和debug Msg.则会经过下一个过滤器，然后依次类推。

PatternLayout

这是常用的日志格式化类，其它日志格式化类很少用。

关于其它日志类，可以打开PatternLayout类，找到其父类AbstractStringLayout, 看父类的实现类有哪些。

简单示例：

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

授人以鱼不如授人以渔。关于pattern的格式点击http://logging.apache.org/log4j/2.x/manual/layouts.html#PatternLayout

具体的其它属性可以看源码也可以参考官方文档。

Policy & Strategy

上文也说了，Policy是用来控制日志文件何时(When)进行滚动的；Strategy是用来控制日志文件如何(How)进行滚动的。

如果配置的是RollingFile或RollingRandomAccessFile，则必须配置一个Policy。

如果想按月归档，按日切分日志，然后

Policy常用的实现类:

1. SizeBasedTriggeringPolicy
2. CronTriggeringPolicy
3. TimeBasedTriggeringPolicy

SizeBasedTriggeringPolicy

根据日志文件的大小进行滚动。

<SizeBasedTriggeringPolicy size="10MB"/>

单位有：KB，MB，GB

CronTriggeringPolicy

使用Cron表达式进行日志滚动，很灵活。

<CronTriggeringPolicy schedule="0/5 * * * * ?" />

TimeBasedTriggeringPolicy

这个滚动策略依赖于filePattern中配置的最具体的时间单位，根据最具体的时间单位进行滚动。

这种方式比较简洁。CronTriggeringPolicy策略更强大。

简单示例：

<?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: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 翻滚一次 -->
                <!--<CronTriggeringPolicy schedule="0/5 * * * * ?" />-->
                
                <!-- 
                    filePattern中最具体的时间单位是 秒。
                    这里用 TimeBasedTriggeringPolicy 替换 CronTriggeringPolicy
                    
                    注意：modulate属性是指从启动时间开始算5秒，还是从0秒开始算5秒，运行一下就明白了。
                    modulate: true(默认值) // 会从启动时间开始算 5秒
                    modulate: false // 从 0秒开始算
                -->
                <TimeBasedTriggeringPolicy interval="5" modulate="true"/>
                
                <SizeBasedTriggeringPolicy size="10 MB"/>
            </Policies>
            
            <DefaultRolloverStrategy max="10" />
            
        </RollingRandomAccessFile>

    </Appenders>

    <Loggers>

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

    </Loggers>

</Configuration>

Strategy常用的实现类

1. DefaultRolloverStrategy
2. DirectWriteRolloverStrategy

这两个Strategy都是控制如何进行日志滚动的，至于他们的区别我还是不太明白，大佬解释一下吧。

平时大部分用DefaultRolloverStrategy就可以了。

Logger

Logger部分就比较简单了，分为两个Logger:

1. Root(必须配置)
2. Logger

简单示例:

<?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>

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

    </Loggers>

</Configuration>

注意：Logger中也可以加过滤器的哟~

比较重要的问题: 日志重复打印

如果Root中的日志包含了Logger中的日志信息，并且AppenderRef是一样的配置，则日志会打印两次。

注意：有两个条件

1. Root中的日志包含了Logger中的日志信息
2. 且AppenderRef是一样的配置

这时候我们需要使用一个Logger的属性来解决，那就是additivity，其默认值为true，需要配置为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>

Lookups

这个组件类似于JSTL的EL表达式，或者类似于Spring的SpEL表达式。

具体的语法很简单，这里就不粘贴复制了。

点击http://logging.apache.org/log4j/2.x/manual/lookups.html查看官方文档。

相信你用半个小时就学会了。

示例

为了大家快速开发（方便懒惰的同学），写一些示例。

输出到控制台

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

    <Appenders>

        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <!-- 格式化日志 -->
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" charset="UTF-8"/>
        </Console>

    </Appenders>

    <Loggers>

        <!-- level默认为error -->
        <Root level="info">
            <!-- 这里引用了Appenders标签中的name值 -->
            <AppenderRef ref="RollingFile"/>
        </Root>

    </Loggers>

</Configuration>

输出到单个文件

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

    <Appenders>

        <RandomAccessFile name="File" fileName="logs/app.log" immediateFlush="false">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" charset="UTF-8"/>
        </RandomAccessFile>

    </Appenders>

    <Loggers>

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

    </Loggers>

</Configuration>

按月归档日志，按日进行切分，限制单文件大小为 500MB, 一天最多生成20个文件，也就是(20 * 500)MB大小的日志

<?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>

限制Spring框架日志的输出级别

<?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>
        
        <!-- 
            限制Spring框架日志的输出级别，其它框架类似配置
            或者使用 AppenderRef 标签，将其输出到指定文件中，记得加上 additivity="false"
        -->
        <logger name="org.springframework" level="INFO"/>

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

    </Loggers>

</Configuration>

通过此篇深刻体会到了写博客的好处了，我从对log4j2一知半解，写完之后已经可以达到熟练使用的地步了，建议大家坚持写博客。

如有描述错误，麻烦指出来，别误导了初学者。

最好的学习方法就是敲代码验证。