JUL日志实现

简介

本篇将介绍如何使用JDK原生自带的日志框架JUL。

JUL日志框架

JUL全称Java Util Logging，是Java原生的日志框架，使用时不需要另外引入第三方类库，相对于其他日志框架来说其特点是使用方便，能够在小型应用中灵活应用。
JUL日志框架使用的频率并不高，但一旦需要解除此类的代码，仍然要求开发人员能够迅速看懂代码，并理解。

框架结构

结构图：

Loggers：被称为记录器，应用程序通过获取Logger对象，调用其API来发布日志信息，Logger通常是应用程序访问日志系统的入口程序；
Appenders：也被称为Handlers，每个Logger都会关联一组Handlers，Logger会将日志交给关联的Handlers处理，由Handlers负责将日志记录；Handlers在此是一个抽象类，由其具体的实现决定日志记录的位置是控制台、文件、网络上的其他日志服务异或是操作系统日志；
Layouts：也被称为Formatters，它负责对日志事件中的数据进行转换和格式化，Layouts决定了记录的数据在一条日志记录中的最终显示形式；
Level：每条日志消息都有一个关联的日志级别。该级别粗略指导了日志消息的重要性和紧迫，可以将Level和Loggers或Appenders做关联以便于我们过滤消息；
Filters：过滤器，根据需要定制哪些信息会被记录，哪些信息会被放过。
一个完整的日志记录过程如下：
1. 用户使用Logger来进行日志记录的行为，Logger可以同时持有若干个Handler，日志输出操作是由Handler完成的；
2. 在Handler输出日志前，会经过Filter的过滤，判断哪些日志级别放行、哪些拦截，Handler会将日志内容输出到指定位置（日志文件、控制台等）；
3. Handler在输出日志时会使用Layout对日志内容进行排版，之后再输出到指定的位置。

入门案例

示例代码：

@Test
public void testQuick() {
    // 1.创建JUL Logger对象无法传入class对象，迂回战术可以获取该类之后获取名字
    Logger logger = Logger.getLogger(JulTest.class.getName());

    // 2.输出日志的两种方式，其中日志级别共有7种，还有2种特殊级别
    logger.info("Hello, here is Java Util Logging");
    logger.log(Level.INFO, "You can also use this way to output log.");

    // 3.尽量不采用拼接字符串的形式，采用占位符的形式，占位符中需要填写索引编号
    String name = "dylan";
    int age = 12;

    logger.log(Level.INFO, "[USER]:{0} [AGE]:{1}", new Object[]{name, age});
}

日志级别

JUL内置工7种日志级别，另外有2中特殊级别：
java.util.logging.Level中定义了7种日志级别：
1. SEVERE（最高等级）
2. WARNING
3. INFO（默认等级）
4. CONFIG
5. FINE
6. FINER
7. FINEST（最低等级）
还有2种特殊日志级别，用于开关日志：
1. OFF：可用于关闭日志记录；
2. ALL：启用所有消息的日志记录。
示例代码：
1. 默认的日志级别是由RootLogger决定的，所有的Logger对象默认都会继承并使用RootLogger所提供的控制台输出处理器对象ConsoleHandler；
2. 同时，RootLogger的默认日志输出等级为INFO，则所有未经配置的Logger默认也是使用该日志级别。

/**
 * JUL默认的日志级别是Info，所有级别高于等于Info的日志都会被输出控制台。
*/
@Test
public void testLogLevel() {
    // 1.获取日志记录器对象，其中getLogger的参数name是此日志对象Logger的名称，可以由logger.getName()取出
    final Logger logger = Logger.getLogger("cn.dylanphang.jul.JulTest");

    // 2.使用默认的ConsoleHandler输出各级别的日志，默认情况下只有Server、Warning和Info会输出到控制台
    logger.severe("Level Severe.");
    logger.warning("Level Warning.");
    logger.info("Level Info.");
    logger.config("Level Config.");
    logger.fine("Level Fine.");
    logger.finer("Level Finer.");
    logger.finest("Level Finest");
}

运行输出：

尽管代码中定义了输出INFO等级以下的日志，但实际控制台中并没有相关的日志信息，这是因为此时创建的Logger对象继承并使用了RootLogger中的日志等级和处理器对象。
考虑以下代码：

@Test
public void testFindDefault() {
    final Logger logger = Logger.getLogger("cn.dylanphang.jul.JulTest");

    System.out.println("Default Logger's Level: " + logger.getLevel());
    System.out.println("Default Logger's Handlers' Quantity: "  + logger.getHandlers().length);
}

其中采用更为直观的方式打印当前Logger对象的日志等级，和与其关联的处理器对象数量。运行输出，得到：

这并不意外，默认情况下由于Logger继承并使用RootLogger中的日志等级与处理器对象，因此对于它自身来说，并不拥有任何的日志等级信息与处理器对象。
考虑以下代码：

@Test
public void testParentLogger() {
    final Logger logger = Logger.getLogger("cn.dylanphang.jul.JulTest");
    final Logger loggerParent = logger.getParent();

    System.out.println("Logger's Default Parent Logger is: " + loggerParent.getClass().getSimpleName());
    System.out.println("Parent Logger's Level: " + loggerParent.getLevel());
    System.out.println("Parent Logger's Handlers' Quantity: " + loggerParent.getHandlers().length);

    for (Handler handler : loggerParent.getHandlers()) {
        System.out.println("Default " + handler.getClass().getSimpleName() + "'s Level: " + handler.getLevel());
    }
}

同样采用更直观的方式打印当前Logger的父日志相关信息，得到以下输出：

至此，不难推断出Logger的日志输出等级取决于RootLogger。
还有一个定论，即Logger和Handler的日志等级是相互牵制的，其中等级较高一方的配置生效。
通过更改RootLogger中的日志级别及其ConsoleHandler的日志级别，编写以下代码：

@Test
public void testLevel() {
    // 0.准备工作
    final Logger logger = Logger.getLogger("cn.dylanphang.jul.JulTest");
    final Logger parent = logger.getParent();

    // 1.RootLogger日志等级高于ConsoleHandler日志等级
    parent.setLevel(Level.WARNING);
    parent.getHandlers()[0].setLevel(Level.CONFIG);

    logger.severe("[SEVERE ]Something.");
    logger.warning("[WARNING]Something.");
    logger.info("[INFO   ]Something.");
    logger.config("[CONFIG ]Something.");

    System.out.println("=============================================");

    // 2.RootLogger日志等级小于ConsoleHandler日志等级
    parent.setLevel(Level.FINER);

    logger.severe("[SEVERE ]Something.");
    logger.warning("[WARNING]Something.");
    logger.info("[INFO   ]Something.");
    logger.config("[CONFIG ]Something.");
    logger.fine("[FINE   ]Something.");
    logger.finer("[FINER  ]Something.");
}

运行输出：

程序的输出与此前的定论一致。

自定义配置

通常会在单独的配置文件中去配置Logger的日志等级和处理器类型等，但作为入门，需要了解如何在Java代码中，通过更改Logger日志级别和配置自定义ConsoleHandler的方式，去影响日志输出。
如果不希望Logger对象使用RootLogger中的日志级别进行输出，则需要对Logger进行以下配置：
1. 重新设置Logger的日志输出等级；
2. 重新配置Logger的处理器Handler类型，并不再使用RootLogger中提供的默认处理器。
测试类testUserDefined源码如下：

@Test
public void testUserDefined() {
    // 1.获取日志记录器对象
    Logger logger = Logger.getLogger("cn.dylanphang.jul.JulTest");

    // 2.配置Logger使其不再继承使用RootLogger中的所有Handler
    logger.setUseParentHandlers(false);

    // 3.自定义ConsoleHandler对象，并配置该处理器的日志等级
    ConsoleHandler consoleHandler = new ConsoleHandler();
    consoleHandler.setLevel(Level.ALL);

    // 4.为Logger添加自定义的ConsoleHandler
    logger.addHandler(consoleHandler);

    // 5.由于Logger默认会使用RootLogger的日志等级，如果希望输出Level.ALL的日志，同时需要设置Logger的日志等级也为Level.ALL
    // *.否则，Logger将会使用RootLogger的默认日志等级INFO，最终日志只会输出等级高于或等于INFO的内容
    logger.setLevel(Level.ALL);

    // 6.分别输出各等级的日志
    logger.severe("[SEVERE ]Something.");
    logger.warning("[WARNING]Something.");
    logger.info("[INFO   ]Something.");
    logger.config("[CONFIG ]Something.");
    logger.fine("[FINE   ]Something.");
    logger.finer("[FINER  ]Something.");
    logger.finest("[FINEST ]Something.");
}

运行输出：

而开发中较为经常的使用方式，是通过logging.properties文件的方式进行配置：
1. 程序中需要编写代码去显示加载logging.properties文件以启用自定义的配置；
2. 配置文件中，Handler是单独进行配置的，开发人员可以单独定义控制台输出日志的处理器对象ConsoleHandler或文件输出日志的处理器对象FileHandler等；
3. 具备相关自定义Handler后，需要将Logger与Handler进行关联，配置文件支持RootLogger或指定名称的Logger与自定义Handler进行关联；
4. 无论任何时候，都需要明确日志最终的输出等级，是同时由Logger与其相关联的Handler所决定的。

# RootLogger的日志级别（默认INFO)，所有的Handler都受限于此日志级别，Handler的日志级别可以比RootLogger的日志级别高
.level=ALL
# RootLogger默认的处理器，可以配置多个，所有非手动解除父日志的子日志都将使用这些处理器
handlers=java.util.logging.ConsoleHandler, java.util.logging.FileHandler

# ConsoleHandler控制台输出处理器配置
# 指定ConsoleHandler默认日志级别
java.util.logging.ConsoleHandler.level=ALL
java.util.logging.ConsoleHandler.encoding=UTF-8

# FileHandler文件输出处理器配置
# 指定FileHandler默认日志级别
java.util.logging.FileHandler.level=INFO
# 日志文件输出路径
java.util.logging.FileHandler.pattern=/dylan%u.log
# 单个日志文件大小，单位是bit，1024bit即为1kb
java.util.logging.FileHandler.limit=1024*1024*10
# 日志文件数量，如果数量为2，则会生成dylan.log.0文件和dylan.log.1文件，总容量为: (limit * count)bit
java.util.logging.FileHandler.count=1
# FileHandler持有的最大并发锁数
java.util.logging.FileHandler.maxLocks=100
# 指定要使用的Formatter类的名称，FileHandler默认使用的是XMLFormatter
java.util.logging.FileHandler.formatter=java.util.logging.SimpleFormatter
# 涉及中文日志就最好加上编码集
java.util.logging.FileHandler.encoding=UTF-8
# 是否以追加方式添加日志内容
java.util.logging.FileHandler.append=true
# SimpleFormatter的输出格式配置
java.util.logging.SimpleFormatter.format=%4$s: %5$s [%1$tc]%n

# 自定义日志级别，其中”cn.hanna“指的是Logger.getLogger(String name)中的入参name！！！
cn.hanna.handlers=java.util.logging.ConsoleHandler
cn.hanna.level=INFO
# 如果此时不关闭名为cn.hanna的Logger的父日志处理器，则在控制台会同时出现父日志处理器和自定义的处理器，消息将重复输出
cn.hanna.useParentHandlers=false

测试类test()的加载过程如下：
1. 项目是通过Maven构建的，默认使用getResourceAsStream(String fileName)将读取resource目录下的配置文件；
2. 其中LogManager对象是用于全局配置日志的管理对象，它是单例的，使用它来加载应用配置文件；
3. 配置文件使用readConfiguration(InputStream is)加载应用后，RootLogger的日志级别和与之关联的Handler及其日志级别就已经配置完毕，与logging.properties中一致；
4. 同时特殊名称cn.hanna的Logger会遵循配置文件中设置的日志等级INFO，其关闭依赖RootLogger，同时仅仅将日志输出到控制台中。

@Test
public void testUserDefined() throws IOException {
    // 1.读取配置文件
    final InputStream is =
        Jul2Test.class.getClassLoader().getResourceAsStream("logging.properties");

    // 2.获取LogManager，LogManager是单例对象，并加载应用配置文件logging.properties
    final LogManager logManager = LogManager.getLogManager();
    logManager.readConfiguration(is);

    // 4.正常输出日志
    final Logger loggerNormal = Logger.getLogger(this.getClass().getName());

    loggerNormal.severe("[SEVERE ]Something.");
    loggerNormal.warning("[WARNING]Something.");
    loggerNormal.info("[INFO   ]Something.");
    loggerNormal.config("[CONFIG ]Something.");
    loggerNormal.fine("[FINE   ]Something.");
    loggerNormal.finer("[FINER  ]Something.");
    loggerNormal.finest("[FINEST ]Something.");

    System.out.println("=============================================");

    // 5.指定日志对象的名称，配置文件中对cn.hanna名称的Logger进行了特殊配置
    final Logger loggerSpecial = Logger.getLogger("cn.hanna");

    loggerSpecial.severe("[SEVERE ]Something.");
    loggerSpecial.warning("[WARNING]Something.");
    loggerSpecial.info("[INFO   ]Something.");
    loggerSpecial.config("[CONFIG ]Something.");
    loggerSpecial.fine("[FINE   ]Something.");
    loggerSpecial.finer("[FINER  ]Something.");
    loggerSpecial.finest("[FINEST ]Something.");
}

运行测试，控制台输出：

日志文件dylan0.log输出：

占位符相关

留意到配置内formatter中的包含了相关占位符，如果希望掌握这一部分的含义，需要首先了解String.format()的使用。
考虑以下代码：

@Test
public void test() {
    String name = "Mike";
    double score = 89;
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();
    calendar.set(1992, Calendar.JANUARY, 3);

    final String formatA = String.format("[%1$-5s] %2$tF score: (%3$-8.2f)", name, calendar, score);
    final String formatB = String.format("[%1$-5s] %2$tY-%2$tm-%2$td score: (%3$8.2f)", name, calendar, score);

    System.out.println(formatA);
    System.out.println(formatB);
}

运行输出：

可以看到，String.format可以将数据按照指定的格式转换为String类型的数据，其中需要遵循以下规则：
- %[argument_index$][flags][width][.precision]conversion
参数说明：

参数	描述
`argument_index$`	格式化参数在`String.format`中的索引位置，从`1`开始计算索引
`flags`	关于此格式化数据的额外格式设定，如左对齐`-`、是否显示正负数符号`+`
`width`	此格式数据所占用的宽度。当宽度大于参数的实际宽度时，会自动将格式化数据右对齐
`.precision`	需要格式化的是一个浮点数时，可以自定义该浮点数格式化后所需保留的小数点位数
`conversion`	表示需要格式的数据类型是什么

关于String.format的详细内容，可以参考以下网址，其中提供了大量的关于各种类型的各种格式化占位符信息：
- https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/Formatter.html
了解String.format后，需要知道其实日志记录的格式化，内部使用的也是String.format，形式如下：
- String.format(format, date, source, logger, level, message, thrown);
参数说明：

参数	描述
`format`	`SimpleFormatter.format`中使用的格式，也是配置文件`logging.properties`中定义的格式
`date`	日志的输出日期
`source`	日志的调用者，如果不存在则会输出日志对象的名称
`logger`	日志对象的名称
`level`	日志等级
`message`	日志信息
`thrown`	当有异常时，会在日志信息中包含异常信息，如果不存在则不输出

关于SimpleFormatter的详细内容，可以参考以下网址，其中包含了更详细的说明与示例：
- https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/logging/SimpleFormatter.html
初步了解相关原理后，重新审视配置文件中的%4$s: %5$s [%1$tc]%n：
1. %4$s：索引位4是level，表示日志等级，数据类型是String，使用的conversion为s；
2. %5$s：索引位5是message，表示日志信息，数据类型是String，使用的conversion为s；
3. %1$tc：索引位1是date，表示日志输出日期，数据类型是Date，使用的conversion为tc；
4. %n：换行符。
因此，当运行代码logger.severe("[SEVERE ]Something.");，将得到日志记录，对比自定义格式：

格式与日志输出格式一致。

滤器配置

关于Filter过滤器，了解即可。
代码中需要使用Logger对象中的setFilter方法，配置一个Filter对象，其源码如下：

@FunctionalInterface
public interface Filter {

    /**
     * Check if a given log record should be published.
     * @param record  a LogRecord
     * @return true if the log record should be published.
     */
    public boolean isLoggable(LogRecord record);
}

其中真正控制日志是否运行记录的对象是LogRecord，使用其中的getMessage()可以获取到日志信息。
当方法isLoggable返回false时，不记录日志；返回true则记录日志。
测试代码如下：
- 其中使用lambda表达式，返回的结果为!record.getMessage().contains("What")，即如果日志记录包含了关键字What，则返回false，表示过滤该条日志信息，不进行记录操作。

@Test
public void test() throws IOException {
    final InputStream is =
        Jul3Test.class.getClassLoader().getResourceAsStream("logging.properties");
    final LogManager logManager = LogManager.getLogManager();
    logManager.readConfiguration(is);

    final Logger logger = Logger.getLogger(this.getClass().getName());

    logger.severe("[SEVERE ]Something What.");
    logger.warning("[WARNING]Something.");
    logger.info("[INFO   ]Something.");
    logger.config("[CONFIG ]Something.");
    logger.fine("[FINE   ]Something What.");
    logger.finer("[FINER  ]Something.");
    logger.finest("[FINEST ]Something What.");

    System.out.println("=============================================");

    // *.配置过滤器Filter
    logger.setFilter((x) -> !x.getMessage().contains("What"));

    logger.severe("[SEVERE ]Something What.");
    logger.warning("[WARNING]Something.");
    logger.info("[INFO   ]Something.");
    logger.config("[CONFIG ]Something.");
    logger.fine("[FINE   ]Something What.");
    logger.finer("[FINER  ]Something.");
    logger.finest("[FINEST ]Something What.");
}

运行输出：

Filter生效并成功将包含What的日志记录过滤。

完整的配置文件示例

最后贴一个JUL可用的配置文件示例，其中RootLogger仅使用了ConsoleHandler输出日志：

.level=ALL
handlers=java.util.logging.ConsoleHandler

java.util.logging.ConsoleHandler.level=ALL
java.util.logging.ConsoleHandler.encoding=UTF-8

java.util.logging.FileHandler.level=INFO
java.util.logging.FileHandler.pattern=/sample%u.log
java.util.logging.FileHandler.limit=1024*1024*10
java.util.logging.FileHandler.count=1
java.util.logging.FileHandler.maxLocks=100
java.util.logging.FileHandler.formatter=java.util.logging.SimpleFormatter
java.util.logging.FileHandler.encoding=UTF-8
java.util.logging.FileHandler.append=true
java.util.logging.SimpleFormatter.format=%4$s: %5$s [%1$tc]%n

cn.xyz.handlers=java.util.logging.ConsoleHandler, java.util.logging.FileHandler
cn.xyz.level=INFO
cn.xyz.useParentHandlers=false

关于其他的Handler不作演示了，因为实际遇到的情况很少，有需要的时候查阅相关官方资料即可。

总结

关于JUL的介绍到此为止，总体来说是一款很轻量的框架；
在项目体量很小时，可以使用JUL记录相关日志，免去使用其他日志门面或框架的繁琐操作，如依赖导入等。

posted @ 2020-12-30 15:04 phax-ccc 阅读(679) 评论(0) 编辑收藏举报

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日志级别

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占位符相关

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