Java原生日志 Java.util.logging

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简介

Java 中的 Logging API 让 Java 应用可以记录不同级别的信息,它在debug过程中非常有用,如果系统因为各种各样的原因而崩溃,崩溃原因可以在日志中清晰地追溯,下面让我们来看看 Java 原生的 Logging 功能。
从1.4.2开始,Java 通过 Java.util.logging 包为应用程序提供了记录消息的可能,在 API 中的核心类为 Logger 类。理解在记录消息中的日志的不同级别是非常重要的。Java 为此定时了8个级别,它们是分别SEVERE, WARNING, INFO, CONFIG, FINE, FINER, FINEST 以及 ALL. 它们按照优先级降序排列,在应用运行的任何时间点,日志级别可以被更改。
通常来说,当为 Logger 指定了一个 Level, 该 Logger 会包含当前指定级别以及更高级别的日志。举例而言,如果 Level 被设置成了 WARNING, 所有的 warning 消息以及 SERVER 消息会被记录。应用可以用下列方法记录日志:Logger.warning(), Logger.info(), Logger.config() ...

工作原理和日志处理流程

几个重要类的说明

  • Logger 对外发布的日志记录器,应用系统可以通过该对象完成日志记录的功能
  • Level 日志的记录级别
  • LoggingMXBean 接口对象,对外发布的日志管理器
  • LogRecord 日志信息描述对象
  • LoggerManager 日志管理器
  • Filter 日志过滤器,接口对象,在日志被 Handler 处理之前,起过滤作用
  • Handler 日志处理器,接口对象,决定日志的输出方式
  • Formatter 日志格式化转换器,接口对象,决定日志的输出格式

工作原理

首先通过LoggerManager进行日志框架的初始化,生成Logger的根节点RootLogger. 这里需要注意的是LoggerManager的初始化工作,并没有将构建配置文件中所有的日志对象,而仅仅是构建了根节点,这种方式就是我们多例模式中经常用到的懒加载,对象只有在真正被时候的时候,再进行构建。
通过Logger.getLogger(String name) 获取一个已有的Logger对象或者是新建一个Logger对象。Logger,日志记录器,这就是在应用程序中需要调用的对象了,通过Logger对象的一系列log方法,

Logger的大致处理流程

收到应用程序的记录请求,将参数中的日志信息和运行时的信息构建出LogRecord对象,而后通过Logger对象本身设置的记录级别和调用者传递进来的日志级别,如果传递进来的日志级别低于Logger对象本身设置的记录级别(从语义上的理解,而实际上语义级别越高的级别其内部用数字表示的标志的数值越小),那么Logger对象将直接返回,因为他认为这条日志信息,在当前运行环境中,没有必要记录。
而满足以上条件的日志信息,将会通过Logger对象的filter元素的过滤校验,filter是动态的,在运行时是可以随意设置的,如果有filter对象,那么将调用filter对象,对日志对象LogRecord进行校验,只有校验通过的LogRecord对象,才会继续往下执行。
通过filter校验后,Logger对象将依次调用其配置的处理器,通过处理器来真正实现日志的记录功能,一个Logger对象可以配置多个处理器handler,所以一条日志记录可以被多个处理器处理,同时Logger对象的实现是树形结构,如果Logger对象设置其可以继承其父节点的处理器(默认),一条日志记录还会被其父节点的Logger对象处理。 而handler的处理方式就会是形形色色了,但是归根节点,会有以下几个大的步骤:

  1. 级别的判定和比较,决定某条具体的日志记录是否应该继续处理
  2. 将日志记录做格式化处理,以达到输出的日志在格式上统一,美观,可读性高。 3. 资源的释放,不管是以何种方式记录日志,总是会消耗一些方面的资源,所以
    会涉及到资源的释放问题。比如以文件方式记录的日志的,在一定的时候需要做文件关闭操作,以报文方式发送日志的,在和远程通话的过程中,也需要涉及到网络IO的关闭操作,或者是存储在数据库等等,资源释放在程序开发过程中,是个不变的主题。

从一个示例讲起

public class TestLogger {
    public static void main(String[] args) {
        Logger log = Logger.getLogger("lavasoft");
        log.info("aaa");
    }
}

console output:
>>> aaa

以上简单的代码背后发生那些事

  1. LoggerManager 将会返回一个新的或者已经存在的同名的 Logger , 首先会查找是否有同名 Logger 被 namedLoggers 维护有则返回, 但是在我们这个示例中大多是重新生成一个 Logger,首先 LoggerManager 会读取系统配置,设定一个默认的的 INFO 级别的 Logger, 然后也许跟其他线程抢到一个 Logger 后返回

tips:默认的Java日志框架将其配置存储到一个名为 logging.properties 的文件中。在这个文件中,每行是一个配置项,配置项使用点标记(dot notation)的形式。Java在其安装目录的lib文件夹下面安装了一个全局配置文件,但在启动一个Java程序时,你可以通过指定 java.util.logging.config.file 属性的方式来使用一个单独的日志配置文件,同样也可以在个人项目中创建和存储 logging.properties 文件。



Logger 中召唤 LoggerManager 片段
---------------------------

public static Logger getLogger(String name) {
    LogManager manager = LogManager.getLogManager();
    return manager.demandLogger(name);
}


LoggerManager 中 产生 Logger 的片段
-----------------------------

Logger demandLogger(String name) {
    Logger result = getLogger(name);
    if (result == null) {
        Logger newLogger = new Logger(name, null);
        do {
            if (addLogger(newLogger)) {
                return newLogger;
            }
            result = getLogger(name);
        } while (result == null);
    }
    return result;
}



LoggerManager 中维护了一个有继承关系的含有弱引用的 LoggerWeakRef
-------------------------------
private Hashtable<String,LoggerWeakRef> namedLoggers = new Hashtable<>();

LoggerWeakRef 类结构
-----------------

final class LoggerWeakRef extends WeakReference<Logger> {
    private String                name;       // for namedLoggers cleanup
    private LogNode               node;       // for loggerRef cleanup
    private WeakReference<Logger> parentRef;  // for kids cleanup

以上两者维护了JVM中弱引用的 Loggers 父子结构
  1. log.info()
Logger 中的 info(String msg) 方法
-----------------------------

   public void info(String msg) {
 if (Level.INFO.intValue() < levelValue) {
     return;
 }
 log(Level.INFO, msg);
   }
   
   上面说过默认 LoggerManager 产生的 Logger 日志级别默认为 INFO ,所以这里默认的
   levelValue 为 Level.INFO.intValue()
   
   如果这里 Level.INFO.intValue() 低于 levelValue 的 , 将 do nothing
   

调用 log(Level level, String msg) 方法
----------------------------------

   public void log(Level level, String msg) {
 if (level.intValue() < levelValue || levelValue == offValue) {
     return;
 }
 LogRecord lr = new LogRecord(level, msg);
 doLog(lr);
   }
   上面的 log.info 方法只是 log(Level level, String msg) 方法简单封装,在这里日志级别
   为 Level.OFF.intValue() 也 do nothing  了,否则创建真正的 LogRecord 对象
   

调用 doLog(LogRecord lr) 方法
-------------------------
   private void doLog(LogRecord lr) {
 lr.setLoggerName(name);
 String ebname = getEffectiveResourceBundleName();
 if (ebname != null) {
     lr.setResourceBundleName(ebname);
     lr.setResourceBundle(findResourceBundle(ebname));
 }
 log(lr);
   }
   
   getEffectiveResourceBundleName() 将一直上溯查找有效的 resourceBundleName , 有可能返回 null
   

调用 log(LogRecord lr) 方法
-----------------------
  public void log(LogRecord record) {
 if (record.getLevel().intValue() < levelValue || levelValue == offValue) {
     return;
 }
 Filter theFilter = filter;
 if (theFilter != null && !theFilter.isLoggable(record)) {
     return;
 }

 // Post the LogRecord to all our Handlers, and then to
 // our parents' handlers, all the way up the tree.

 Logger logger = this;
 while (logger != null) {
     for (Handler handler : logger.getHandlers()) {
         handler.publish(record);
     }

     if (!logger.getUseParentHandlers()) {
         break;
     }

     logger = logger.getParent();
 }
   }
 
   在这里我们可以看到了 Filter 与 Handler 的出现,我们可以使用 setFilter(Filter newFilter)
   与 addHandler(Handler handler) 来为 Logger 添加 Filter 与 Handler
   这里我们可以看出在 while 循环中会先对当前所有 handler 输出,在上溯所有父 Logger 所有 Handler
   输出,至此两句代码解析结束。

话说 Filter

作为一个接口, Filter:为所记录的日志提供日志级别控制以外的细粒度控制。

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);

}
我们可以实现一个 Filter 接口的的对象来使用,下面是示例代码

public class MyFilter implements Filter {
    public boolean isLoggable(LogRecord record) {
        // TODO: 在这里我们可以添加自己的一些逻辑进去
        return false;
        // 返回 false 则不被记录日志, true 则被记录日志
    }
}

然后我们为 Logger 对象设定 Filter 对象

Filter filter = new MyFilter();
logger1.setFilter(filter); 

或者我们也可以为 Handler 对象设定 Filter 对象

Filter filter = new MyFilter();
ConsoleHandler consoleHandler = new ConsoleHandler();
consoleHandler.setLevel(Level.ALL);
consoleHandler.setFilter(filter);

话说 Handler

先上一张 java.util.logging 包中有关 Handler 的类图

Handler负责从Logger中取出日志消息并将消息发送出去,比如发送到控制台、文件、网络上的其他日志服务或操作系统日志等。
Handler也具有级别概念,用于判断当前Logger中的消息是否应该被发送出去,可以使用定义好的各种日志级别(如Level.OFF表示关闭等)。
除了级别概念,一个Handler还可以具有自己的过滤器(Filter)、格式化器(Formatter)、错误管理器(ErrorManager)以及编码字符集等,这些属性借助LogManager中的配置信息进行设置。
Handler是一个抽象类,需要根据实际情况创建真正使用的具体Handler(如ConsoleHandler、FileHandler等),实现各自的publish、flush以及close等方法。
对几种具体实现 Handler 类的类做简单说明

  1. MemoryHandler,将当前日志信息写入内存缓冲区中同时丢弃缓存中以前的内容。将内存缓冲区中的信息转发至另一个Handler
  2. StreamHandler所有基于I/O流的Handler的基类,将日志信息发送至给定的java.io.OutputStream中
  3. ConsoleHandler,将消息发送至System.err(而非System.out),默认配置与其父类StreamHandler相同。
  4. FileHandler,将消息发送至单个一般文件或一个可回滚的文件集合。可回滚文件集中的文件依据文件大小进行回滚,久文件名称通过当前文件名附加编号0、1、2等方式依次进行标示。默认情况下日志信息都存放在I/O缓冲中,但如果一条完整的日志信息会触发清空缓冲的动作。与其父类StramHandler不同的是,FileHandler的默认格式器是java.util.logging.XMLFormatter:
  5. SocketHandler,负责将日志信息发送至网络,默认情况下也采用java.util.logging.XMLFormatter格式。

关于 MemoryHandler

MemoryHandler 使用了典型的“注册 - 通知”的观察者模式。MemoryHandler 先注册到对自己感兴趣的 Logger 中(logger.addHandler(handler)),在这些 Logger 调用发布日志的 API:log()、logp()、logrb() 等,遍历这些 Logger 下绑定的所有 Handlers 时,通知触发自身 publish(LogRecord)方法的调用,将日志写入 buffer,当转储到下一个日志发布平台的条件成立,转储日志并清空 buffer。

这里的 buffer 是 MemoryHandler 自身维护一个可自定义大小的循环缓冲队列,来保存所有运行时触发的 Exception 日志条目。同时在构造函数中要求指定一个 Target Handler,用于承接输出;在满足特定 flush buffer 的条件下,如日志条目等级高于 MemoryHandler 设定的 push level 等级(实例中定义为 SEVERE)等,将日志移交至下一步输出平台。从而形成如下日志转储输出链:

MemoryHandler 使用方式

以上是记录产品 Exception 错误日志,以及如何转储的 MemoryHandler 处理的内部细节;接下来给出 MemoryHandler 的一些使用方式。

  1. 直接使用 java.util.logging 中的 MemoryHandler
// 在 buffer 中维护 5 条日志信息
// 仅记录 Level 大于等于 Warning 的日志条目并
// 刷新 buffer 中的日志条目到 fileHandler 中处理
int bufferSize = 5; 
f = new FileHandler("testMemoryHandler.log"); 
m = new MemoryHandler(f, bufferSize, Level.WARNING); 
myLogger = Logger.getLogger("com.ibm.test"); 
myLogger.addHandler(m); 
myLogger.log(Level.WARNING, “this is a WARNING log”);
  1. 自定义(反射)
    思考自定义 MyHandler 继承自 MemoryHandler 的场景,由于无法直接使用作为父类私有属性的 size、buffer 及 buffer 中的 cursor,如果在 MyHandler 中有获取和改变这些属性的需求,一个途径是使用反射。清单 5 展示了使用反射读取用户配置并设置私有属性。
 int m_size; 
  String sizeString = manager.getProperty(loggerName + ".size"); 
  if (null != sizeString) { 
         try { 
          m_size = Integer.parseInt(sizeString); 
          if (m_size <= 0) { 
             m_size = BUFFER_SIZE; // default 1000 
          } 
 // 通过 java 反射机制获取私有属性
          Field f; 
          f = getClass().getSuperclass().getDeclaredField("size"); 
          f.setAccessible(true); 
          f.setInt(this, m_size); 
          f = getClass().getSuperclass().getDeclaredField("buffer"); 
          f.setAccessible(true); 
          f.set(this, new LogRecord[m_size]); 
         } catch (Exception e) { 
         } 
  }
  1. 自定义(重写)
    直接使用反射方便快捷,适用于对父类私有属性无频繁访问的场景。思考这样一种场景,默认环形队列无法满足我们存储需求,此时不妨令自定义的 MyMemoryHandler 直接继承 Handler,直接对存储结构进行操作,可以通过清单 6 实现。
 public class MyMemoryHandler extends Handler{ 
  // 默认存储 LogRecord 的缓冲区容量
  private static final int DEFAULT_SIZE = 1000; 
  // 设置缓冲区大小
  private int size = DEFAULT_SIZE; 
  // 设置缓冲区
  private LogRecord[] buffer; 
  // 参考 java.util.logging.MemoryHandler 实现其它部分
  ... 
 }

logging.properties 文件

默认的 logging.properties 存放在 jre/lib/logging.properties,截取有效的配置项

handlers= java.util.logging.ConsoleHandler
.level= INFO
java.util.logging.FileHandler.pattern = %h/java%u.log
java.util.logging.FileHandler.limit = 50000
java.util.logging.FileHandler.count = 1
java.util.logging.FileHandler.formatter = java.util.logging.XMLFormatter
java.util.logging.ConsoleHandler.level = INFO
java.util.logging.ConsoleHandler.formatter = java.util.logging.SimpleFormatter
com.xyz.foo.level = SEVERE
posted @ 2020-11-21 22:44  wbytts  阅读(300)  评论(0编辑  收藏  举报