日志那点事儿——slf4j源码剖析
前言：
说到日志，大多人都没空去研究，顶多知道用logger.info或者warn打打消息。那么commons-logging,slf4j,logback,log4j,logging又是什么关系呢？其中一二，且听我娓娓道来。
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涉及到的内容：日志系统的关系、Slf4j下载、源文件jar包的使用、Slf4j源码分析、JVM类加载机制浅谈
首先八卦一下这个日志家族的成员，下面这张图虽然没有包含全部的内容，但是基本也涵盖了日志系统的基本内容，不管怎么说，先记住下面这张图：
通过上面的图，可以简单的理清关系！
commons-logging和slf4j都是日志的接口，供用户使用，而没有提供实现！
log4j,logback等等才是日志的真正实现。
当我们调用接口时，接口的工厂会自动寻找恰当的实现，返回一个实现的实例给我服务。这些过程都是透明化的，用户不需要进行任何操作！
这里有个小故事，当年Apache说服log4j以及其他的日志来按照commons-logging的标准编写，但是由于commons-logging的类加载有点问题，实现起来也不友好，因此log4j的作者就创作了slf4j，也因此而与commons-logging两分天下。至于到底使用哪个，由用户来决定吧。
这样，slf4j出现了，它通过简单的实现就能找到符合自己接口的实现类，如果不是满足自己标准的日志，可以通过一些中间实现比如上面的slf4j-log4j12.jar来进行适配。
如此强大的功能，是如何实现的呢？
slf4j下载
首先为了查阅源码，这里先教大家如何使用开源的jar包！
例如在官网：http://www.slf4j.org/download.html
这里提供给我们两个版本，linux下的tar.gz压缩包，和windows下的zip压缩包。
下载zip文件后解压，可以找到提供给我们的使用工具包。一般来说，这种开源的项目会为我们提供两种jar包，就拿slf4j（有人叫他，撒拉风four接，很有意思的名字）slf4j.jar、slf4j-source.jar：
这里slf4j-api-xxx.jar就是它的核心包，而slf4j-api-xxx-source.jar是它的源码包，里面包含了未编译的java文件。
那么如何使用呢？
首先在eclipse中添加外部的jar包，引入api.jar
添加jar包，然后编辑sourceattachment，可以点击edit，也可以双击
引入source文件，这样，我们就是查看api.jar包中的class文件的源码了！
接下来进入正题，slf4j源码的解读！
首先日志的用法很简单，通过工厂factory获取log对象，然后打印消息就可以了！看一下效果，无图无真相！
main的代码在这里：
1 package com.xingoo.test; 2 3 import java.util.Date; 4 5 import org.slf4j.Logger; 6 import org.slf4j.LoggerFactory; 7 8 public class LogTest { 9 public static void main(String[] args) { 10 Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LogTest.class); 11 logger.info("hello {}",new Date()); 12 } 13 }
这里也可以看到Slf4j的一个很重要的特性，占位符！—— {} 可以任意的拼接字符串，自动的填入字符串中！用法用户可以自己去尝试，这里就不再赘述了。
为了便于理解下面的代码，推荐先了解一下facade外观模式，因为Slf4j就是利用外观模式，提供对外的接口！
可以参考之前整理的设计模式的帖子：设计模式
首先，直接用LoggerFactory的静态工厂获取一个Logger对象，我们先看下getLogger方法！
1 public static Logger getLogger(Class clazz) { 2 return getLogger(clazz.getName()); 3 }
这里把传入的类，提取出名字，再填写到getLogger静态方法中！这里博友们可能有一个疑问，为什么要获取类的名字，而根据名字来获取对象呢。因为每个类使用的日志处理实现可能不同，iLoggerFactory中也是根据名字来判断一个类的实现方式的。
public static Logger getLogger(String name) { ILoggerFactory iLoggerFactory = getILoggerFactory(); return iLoggerFactory.getLogger(name); }
在getLogger方法中，通过getLoggerFactory获取工厂，然后获取日志对象！看来一切的迷雾都在getILoggerFactory()中！
1 public static ILoggerFactory getILoggerFactory() { 2 if (INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED) { 3 INITIALIZATION_STATE = ONGOING_INITIALIZATION; 4 performInitialization(); 5 } 6 switch (INITIALIZATION_STATE) { 7 case SUCCESSFUL_INITIALIZATION: 8 return StaticLoggerBinder.getSingleton().getLoggerFactory(); 9 case NOP_FALLBACK_INITIALIZATION: 10 return NOP_FALLBACK_FACTORY; 11 case FAILED_INITIALIZATION: 12 throw new IllegalStateException(UNSUCCESSFUL_INIT_MSG); 13 case ONGOING_INITIALIZATION: 14 // support re-entrant behavior. 15 // See also http://bugzilla.slf4j.org/show_bug.cgi?id=106 16 return TEMP_FACTORY; 17 } 18 throw new IllegalStateException("Unreachable code"); 19 } 20 }
这个方法稍微复杂一点，总结起来：
第2行~第5行：判断是否进行初始化，如果没有初始化，则修改状态，进入performIntialization初始化！
第6行~第17行：对状态进行测试，如果初始化成功，则通过StaticLoggerBinder获取日志工厂！
那么下面就看一下Slf4j如何进行初始化，又是如何获取日志工厂的！
private final static void performInitialization() { bind(); if (INITIALIZATION_STATE == SUCCESSFUL_INITIALIZATION) { versionSanityCheck(); } }
在初始化中，先bind()，在修改状态，进行版本检查！先看一下版本检查的内容：
private final static void versionSanityCheck() { try { String requested = StaticLoggerBinder.REQUESTED_API_VERSION; boolean match = false; for (int i = 0; i < API_COMPATIBILITY_LIST.length; i++) { if (requested.startsWith(API_COMPATIBILITY_LIST[i])) { match = true; } } if (!match) { Util.report("The requested version " + requested + " by your slf4j binding is not compatible with " + Arrays.asList(API_COMPATIBILITY_LIST).toString()); Util.report("See " + VERSION_MISMATCH + " for further details."); } } catch (java.lang.NoSuchFieldError nsfe) { // given our large user base and SLF4J's commitment to backward // compatibility, we cannot cry here. Only for implementations // which willingly declare a REQUESTED_API_VERSION field do we // emit compatibility warnings. } catch (Throwable e) { // we should never reach here Util.report("Unexpected problem occured during version sanity check", e); } }
这里获取JDK的版本，并与Slf4j支持的版本进行比较，如果大版本相同则通过，如果不相同，那么进行失败提示！
最关键的要看bind是如何实现的！
1 private final static void bind() { 2 try { 3 Set<URL> staticLoggerBinderPathSet = findPossibleStaticLoggerBinderPathSet(); 4 reportMultipleBindingAmbiguity(staticLoggerBinderPathSet); 5 // the next line does the binding 6 StaticLoggerBinder.getSingleton(); 7 INITIALIZATION_STATE = SUCCESSFUL_INITIALIZATION; 8 reportActualBinding(staticLoggerBinderPathSet); 9 fixSubstitutedLoggers(); 10 } catch (NoClassDefFoundError ncde) { 11 String msg = ncde.getMessage(); 12 if (messageContainsOrgSlf4jImplStaticLoggerBinder(msg)) { 13 INITIALIZATION_STATE = NOP_FALLBACK_INITIALIZATION; 14 Util.report("Failed to load class \"org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder\"."); 15 Util.report("Defaulting to no-operation (NOP) logger implementation"); 16 Util.report("See " + NO_STATICLOGGERBINDER_URL 17 + " for further details."); 18 } else { 19 failedBinding(ncde); 20 throw ncde; 21 } 22 } catch (java.lang.NoSuchMethodError nsme) { 23 String msg = nsme.getMessage(); 24 if (msg != null && msg.indexOf("org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder.getSingleton()") != -1) { 25 INITIALIZATION_STATE = FAILED_INITIALIZATION; 26 Util.report("slf4j-api 1.6.x (or later) is incompatible with this binding."); 27 Util.report("Your binding is version 1.5.5 or earlier."); 28 Util.report("Upgrade your binding to version 1.6.x."); 29 } 30 throw nsme; 31 } catch (Exception e) { 32 failedBinding(e); 33 throw new IllegalStateException("Unexpected initialization failure", e); 34 } 35 }
第2行~第10行：初始化！首先获取实现日志的加载路径，查看路径是否合法，再初始化StaticLoggerBinder的对象，寻找合适的实现方式使用。
第10行~第22行：如果找不到指定的类，就会报错！
第22行~第31行：如果找不到指定的方法，就会报错！
第31行~第34行：报错！
通关查看代码，可以理解，这个方法的主要功能就是寻找实现类，如果找不到或者指定的方法不存在，都会报错提示！
那么如何查找实现类呢？这就要看findPossibleStaticLoggerBinderPathSet方法了！
1 private static String STATIC_LOGGER_BINDER_PATH = "org/slf4j/impl/StaticLoggerBinder.class"; 2 3 private static Set<URL> findPossibleStaticLoggerBinderPathSet() { 4 // use Set instead of list in order to deal with bug #138 5 // LinkedHashSet appropriate here because it preserves insertion order during iteration 6 Set<URL> staticLoggerBinderPathSet = new LinkedHashSet<URL>(); 7 try { 8 ClassLoader loggerFactoryClassLoader = LoggerFactory.class 9 .getClassLoader(); 10 Enumeration<URL> paths; 11 if (loggerFactoryClassLoader == null) { 12 paths = ClassLoader.getSystemResources(STATIC_LOGGER_BINDER_PATH); 13 } else { 14 paths = loggerFactoryClassLoader 15 .getResources(STATIC_LOGGER_BINDER_PATH); 16 } 17 while (paths.hasMoreElements()) { 18 URL path = (URL) paths.nextElement(); 19 staticLoggerBinderPathSet.add(path); 20 } 21 } catch (IOException ioe) { 22 Util.report("Error getting resources from path", ioe); 23 } 24 return staticLoggerBinderPathSet; 25 }
这里就是slf4j的源码精华之处！
第1行：它定义了一个字符串，这个字符串是实现类的class地址。然后通过类加载加载指定的文件！
第6行：创建一个Set,因为有可能有多个实现。
第8行~第9行：获取LoggerFactory的类加载器！
第11行~第13行：如果获取不到类加载器则说明是系统加载器，那么在系统路径下获取该资源文件
第13行~第15行：获取到了类加载器，则用该类加载器加载指定的资源文件。
第17行~第20行：解析类加载器的地址。
第24行：返回加载器地址的集合。
这里不了解类加载器的原理的可能会不大明白！
在JVM中，最后的文件都是Class文件，也就是字节码文件，因此需要把该文件加载到JVM中才能运行。而加载的过程，只会执行静态代码块。
类加载器分为三种：BootStrapClassLoader加载器，ExtensionClassLoader标准扩展加载器，SystemClassLoader系统类加载器。
每一种加载器加载指定的class文件会得到不同的类，因此为了能够使用，这里必须要保证LoggerFactory的类加载器与StaticLoggerBinder的类加载是相同的。
为了避免不同的加载器加载后会出现不一致的问题，JVM采用了一种父类委托机制的实现方式，也就是说，用户加载器会首先委托父类系统加载器，系统加载器再寻找父类——标准扩展加载器来加载类，而标准扩展加载器又会委托它的父类引导类加载器来加载，引导类加载器是属于最高级别的类加载器，它是没有父类加载器的。这里可以通过一个简单的图来表示他们的关系：
而用户在运行期，也是获取不到引导类加载器的，因此当一个类获取它的类加载器，得到的对象时null，就说明它是由引导类加载器加载的。引导类加载器是负责加载系统目录下的文件，因此源码中使用getSystemresource来获取资源文件。
这个地方虽然有点绕，但是理解起来还应该算简单吧！
如果没有理解加载器的机制，那么推荐看一下《深入理解JVM》，或者推荐的帖子：类加载机制
总结Slf4j工作原理
上面的内容说多不多，说少也不少！
你需要了解：JVM类加载机制、设计模式——外观模式，Eclipse jar包使用，然后就是慢慢的阅读源码。
简单的说下它的原理，就是通过工厂类，提供一个用户的接口！用户可以通过这个外观接口，直接使用API实现日志的记录。而后面的具体实现由Slf4j来寻找加载.寻找的过程，就是通过类加载加载那个叫org/slf4j/impl/StaticLoggerBinder.class的文件，只要实现了这个文件的日志实现系统，都可以作为一种实现方式。如果找到很多种方式，那么就寻找一种默认的方式。
这就是日志接口的工作方式，简单高效，关键是完全解耦！不需要日志实现部分提供任何的修改配置，只需要符合接口的标准就可以加载进来。
