JAVA前線

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1 日志規(guī)約

《阿里巴巴開發(fā)手冊》日志規(guī)約章節(jié)有一條強(qiáng)制規(guī)定：應(yīng)用中不可直接使用日志系統(tǒng)（Log4j、Logback）API，而應(yīng)依賴使用日志框架SLF4J中的API。使用門面模式的日志框架，有利于維護(hù)和各個(gè)類的日志處理方式統(tǒng)一：

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Abc.class);

我們在使用日志框架過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)，日志框架種類很多如slf4j、log4j、logback等等，在引入依賴時(shí)很容易混淆。那么這些框架是什么關(guān)系、應(yīng)該如何使用就是本文需要回答的問題。

2 實(shí)例分析

在編寫代碼之前我們首先了解slf4j全稱，我認(rèn)為這會(huì)對(duì)理解這個(gè)框架有所幫助：

Simple Logging Facade for Java

全稱的含義就是Java簡單日志門面，我們知道有一種設(shè)計(jì)模式被稱為門面模式，其本質(zhì)是化零為整，通過一個(gè)對(duì)象將散落在各處的功能整合在一起，這樣外部只要通過與這個(gè)對(duì)象交互，由該對(duì)象選擇具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。slf4j就是這樣一個(gè)門面，應(yīng)用程序只需要和slf4j進(jìn)行交互，slf4j選擇使用哪一個(gè)日志框架的具體實(shí)現(xiàn)。

2.1 slf4j-jdk14

(1) 引入依賴

<dependencies>
  <!-- slf4j -->
  <dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-api</artifactId>
    <version>1.7.30</version>
  </dependency>
  
  <!-- jdk14 -->
  <dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-jdk14</artifactId>
    <version>1.7.30</version>
  </dependency>
</dependencies>

(2) 代碼實(shí)例

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class LogTest {
    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LogTest.class);
    public static void main(String[] args) {
        logger.info("info message");
        System.out.println("LogTest");
        logger.error("error message");
    }
}

(3) 輸出日志

LogTest
三月 14, 2021 11:39:14 上午 com.my.log.test.jdk14.LogTest main
信息: info message
三月 14, 2021 11:39:14 上午 com.my.log.test.jdk14.LogTest main
嚴(yán)重: error message

2.2 slf4j-simple

(1) 引入依賴

<dependencies>
  <!-- slf4j -->
  <dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-api</artifactId>
    <version>1.7.30</version>
  </dependency>
  
  <!-- simple -->
  <dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-simple</artifactId>
    <version>1.7.30</version>
  </dependency>
</dependencies>

(2) 代碼實(shí)例

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class LogTest {
    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LogTest.class);
    public static void main(String[] args) {
        logger.info("info message");
        System.out.println("LogTest");
        logger.error("error message");
    }
}

(3) 輸出日志

[main] INFO com.my.log.test.simple.LogTest - info message
LogTest
[main] ERROR com.my.log.test.simple.LogTest - error message

2.3 logback

(1) 引入依賴

<dependencies>
  <!-- slf4j -->
  <dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-api</artifactId>
    <version>1.7.30</version>
  </dependency>
  
  <!-- logback -->
  <dependency>
    <groupId>ch.qos.logback</groupId>
    <artifactId>logback-core</artifactId>
    <version>1.2.3</version>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>ch.qos.logback</groupId>
    <artifactId>logback-classic</artifactId>
    <version>1.2.3</version>
  </dependency>
</dependencies>

(2) 代碼實(shí)例

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class LogTest {
    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LogTest.class);
    public static void main(String[] args) {
        logger.info("info message");
        System.out.println("LogTest");
        logger.error("error message");
    }
}

(3) 輸出日志

11:40:53.406 [main] INFO com.my.log.test.logbck.LogTest - info message
LogTest
11:40:53.410 [main] ERROR com.my.log.test.logbck.LogTest - error message

2.4 slf4j-log4j12

(1) 引入依賴

<dependencies>
  <!-- slf4j -->
  <dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-api</artifactId>
    <version>1.7.30</version>
  </dependency>
  
  <!-- log4j12 -->
  <dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
    <version>1.7.30</version>
  </dependency>
</dependencies>

(2) 代碼實(shí)例

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class LogTest {
    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LogTest.class);
    public static void main(String[] args) {
        logger.info("info message");
        System.out.println("LogTest");
        logger.error("error message");
    }
}

(3) 日志配置

<log4j:configuration xmlns:log4j='http://jakarta.apache.org/log4j/'>
  <appender name="myConsoleAppender" class="org.apache.log4j.ConsoleAppender">
    <layout class="org.apache.log4j.PatternLayout">
      <param name="ConversionPattern" value="[%d{dd HH:mm:ss,SSS\} %-5p] [%t] %c{2\} - %m%n" />
    </layout>
    <!--過濾器設(shè)置輸出級(jí)別 -->
    <filter class="org.apache.log4j.varia.LevelRangeFilter">
      <param name="levelMin" value="debug" />
      <param name="levelMax" value="error" />
      <param name="AcceptOnMatch" value="true" />
    </filter>
  </appender>
  <root>
    <priority value="debug" />
    <appender-ref ref="myConsoleAppender" />
  </root>
</log4j:configuration>

(4) 輸出日志

[14 11:41:39,198 INFO ] [main] log4j.LogTest - info message
LogTest
[14 11:41:39,201 ERROR] [main] log4j.LogTest - error message

3 源碼分析

我們發(fā)現(xiàn)上述實(shí)例中Java代碼并沒有變化，只是將引用具體日志框架實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了替換，例如依賴從simple替換為log4j，具體日志服務(wù)實(shí)現(xiàn)就替換成了log4j，這到底是怎么實(shí)現(xiàn)的？我們通過閱讀源碼回答這個(gè)問題。

3.1 閱讀準(zhǔn)備

(1) 源碼地址

目前最新版本2.0.0-alpha2-SNAPSHOT

https://github.com/qos-ch/slf4j

(2) 項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

我們從項(xiàng)目結(jié)構(gòu)可以看出一些信息：門面是api模塊，具體實(shí)現(xiàn)包括jdk14、log4j12、simple模塊，需要注意logback是同一個(gè)作者的另一個(gè)項(xiàng)目不在本項(xiàng)目。

(3) 閱讀入口

package org.slf4j;

public class NoBindingTest {
    public void testLogger() {
        Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NoBindingTest.class);
        logger.debug("hello" + diff);
        assertTrue(logger instanceof NOPLogger);
    }
}

3.2 源碼分析

LoggerFactory.getLogger

public final class LoggerFactory {
    public static Logger getLogger(Class<?> clazz) {
        Logger logger = getLogger(clazz.getName());
        if (DETECT_LOGGER_NAME_MISMATCH) {
            Class<?> autoComputedCallingClass = Util.getCallingClass();
            if (autoComputedCallingClass != null && nonMatchingClasses(clazz, autoComputedCallingClass)) {
                Util.report(String.format("Detected logger name mismatch. Given name: \"%s\"; computed name: \"%s\".", logger.getName(),
                                          autoComputedCallingClass.getName()));
                Util.report("See " + LOGGER_NAME_MISMATCH_URL + " for an explanation");
            }
        }
        return logger;
    }
}

getLogger(clazz.getName())

public final class LoggerFactory {
    public static Logger getLogger(String name) {
        ILoggerFactory iLoggerFactory = getILoggerFactory();
        return iLoggerFactory.getLogger(name);
    }
}

getILoggerFactory()

public final class LoggerFactory {
    public static ILoggerFactory getILoggerFactory() {
        return getProvider().getLoggerFactory();
    }
}

getProvider()

public final class LoggerFactory {
    static SLF4JServiceProvider getProvider() {
        if (INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED) {
            synchronized (LoggerFactory.class) {
                if (INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED) {
                    INITIALIZATION_STATE = ONGOING_INITIALIZATION;
                    performInitialization();
                }
            }
        }
        switch (INITIALIZATION_STATE) {
        case SUCCESSFUL_INITIALIZATION:
            return PROVIDER;
        case NOP_FALLBACK_INITIALIZATION:
            return NOP_FALLBACK_FACTORY;
        case FAILED_INITIALIZATION:
            throw new IllegalStateException(UNSUCCESSFUL_INIT_MSG);
        case ONGOING_INITIALIZATION:
            return SUBST_PROVIDER;
        }
        throw new IllegalStateException("Unreachable code");
    }
}

performInitialization()

public final class LoggerFactory {
    private final static void performInitialization() {
        bind();
        if (INITIALIZATION_STATE == SUCCESSFUL_INITIALIZATION) {
            versionSanityCheck();
        }
    }
}

bind()

public final class LoggerFactory {
    private final static void bind() {
        try {
            // 核心代碼
            List<SLF4JServiceProvider> providersList = findServiceProviders();
            reportMultipleBindingAmbiguity(providersList);
            if (providersList != null && !providersList.isEmpty()) {
             PROVIDER = providersList.get(0);
             PROVIDER.initialize();
             INITIALIZATION_STATE = SUCCESSFUL_INITIALIZATION;
                reportActualBinding(providersList);
            }
            // 省略代碼
        } catch (Exception e) {
            failedBinding(e);
            throw new IllegalStateException("Unexpected initialization failure", e);
        }
    }
}

findServiceProviders()

這是加載具體日志實(shí)現(xiàn)的核心方法，使用SPI機(jī)制加載所有SLF4JServiceProvider實(shí)現(xiàn)類：

public final class LoggerFactory {
    private static List<SLF4JServiceProvider> findServiceProviders() {
        ServiceLoader<SLF4JServiceProvider> serviceLoader = ServiceLoader.load(SLF4JServiceProvider.class);
        List<SLF4JServiceProvider> providerList = new ArrayList<SLF4JServiceProvider>();
        for (SLF4JServiceProvider provider : serviceLoader) {
            providerList.add(provider);
        }
        return providerList;
    }
}

SPI（Service Provider Interface）是一種服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，本質(zhì)是將接口實(shí)現(xiàn)類的全限定名配置在文件中，并由服務(wù)加載器讀取配置文件加載實(shí)現(xiàn)類，這樣可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)為接口替換實(shí)現(xiàn)類，通過SPI機(jī)制可以為程序提供拓展功能。本文以log4j為例說明使用SPI功能的三個(gè)步驟：

(a) 實(shí)現(xiàn)接口

public class Log4j12ServiceProvider implements SLF4JServiceProvider

(b) 配置文件

文件位置：src/main/resources/META-INF/services/
文件名稱：org.slf4j.spi.SLF4JServiceProvider
文件內(nèi)容：org.slf4j.log4j12.Log4j12ServiceProvider

(c) 服務(wù)加載

public final class LoggerFactory {
    private static List<SLF4JServiceProvider> findServiceProviders() {
        ServiceLoader<SLF4JServiceProvider> serviceLoader = ServiceLoader.load(SLF4JServiceProvider.class);
        List<SLF4JServiceProvider> providerList = new ArrayList<SLF4JServiceProvider>();
        for (SLF4JServiceProvider provider : serviceLoader) {
            providerList.add(provider);
        }
        return providerList;
    }
}

只要各種日志實(shí)現(xiàn)框架按照SPI約定進(jìn)行代碼編寫和配置文件聲明，即可以被LoggerFactory加載，slf4j會(huì)獲取第一個(gè)作為實(shí)現(xiàn)。

public final class LoggerFactory {
    private final static void bind() {
        try {
            // 使用SPI機(jī)制加載具體日志實(shí)現(xiàn)
            List<SLF4JServiceProvider> providersList = findServiceProviders();
            reportMultipleBindingAmbiguity(providersList);
            if (providersList != null && !providersList.isEmpty()) {
                // 獲取第一個(gè)實(shí)現(xiàn)
                PROVIDER = providersList.get(0);
                PROVIDER.initialize();
                INITIALIZATION_STATE = SUCCESSFUL_INITIALIZATION;
                reportActualBinding(providersList);
            }
            // 省略代碼
        } catch (Exception e) {
            failedBinding(e);
            throw new IllegalStateException("Unexpected initialization failure", e);
        }
    }
}

分析到這里我們的問題應(yīng)該可以得到解答：假設(shè)我們項(xiàng)目只引入了slf4j和log4j，相當(dāng)于只有l(wèi)og4j這一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)，那么本項(xiàng)目就會(huì)使用log4j框架。如果將log4j依賴換為logback，那么項(xiàng)目在不改動(dòng)代碼的情況下會(huì)使用logback框架。

4 文章總結(jié)

本文我們從阿里開發(fā)手冊日志規(guī)約出發(fā)，首先分析了如何使用不同的日志框架，然后我們從問題出發(fā)（不修改代碼即可替換具體日志框架）進(jìn)行slf4j源碼閱讀，從源碼中我們知道實(shí)現(xiàn)核心是SPI機(jī)制，這個(gè)機(jī)制可以動(dòng)態(tài)加載具體日志實(shí)現(xiàn)。關(guān)于SPI源碼分析請(qǐng)參看筆者文章JDK SPI機(jī)制，希望本文對(duì)大家有所幫助。

JAVA前線

從SLF4J源碼角度分析阿里開發(fā)手冊日志規(guī)約

1 日志規(guī)約

2 實(shí)例分析

2.1 slf4j-jdk14

(1) 引入依賴

(2) 代碼實(shí)例

(3) 輸出日志

2.2 slf4j-simple

(1) 引入依賴

(2) 代碼實(shí)例

(3) 輸出日志

2.3 logback

(1) 引入依賴

(2) 代碼實(shí)例

(3) 輸出日志

2.4 slf4j-log4j12

(1) 引入依賴

(2) 代碼實(shí)例

(3) 日志配置

(4) 輸出日志

3 源碼分析

3.1 閱讀準(zhǔn)備

(1) 源碼地址

(2) 項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

(3) 閱讀入口

3.2 源碼分析

LoggerFactory.getLogger

getLogger(clazz.getName())

getILoggerFactory()

getProvider()

performInitialization()

bind()

findServiceProviders()

(a) 實(shí)現(xiàn)接口

(b) 配置文件

(c) 服務(wù)加載

4 文章總結(jié)