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          最牛逼的 Java 日志框架,性能無敵,橫掃所有對手

          共 2934字,需瀏覽 6分鐘

           ·

          2021-05-02 01:09

          Logback 算是JAVA 里一個老牌的日志框架,從06年開始第一個版本,迭代至今也十幾年了。不過logback最近一個穩(wěn)定版本還停留在 2017 年,好幾年都沒有更新;logback的兄弟 slf4j 最近一個穩(wěn)定版也是2017年,有點涼涼的意思。
          而且 logback的異步性能實在拉跨,功能簡陋,配置又繁瑣,遠不及Apache 的新一代日志框架 - Log4j2
          目前來看,Log4j2 就是王者,其他日志框架都不是對手!


          一、Log4j2簡介


          Apache Log4j 2是 Log4j(1) 的升級版,比它的祖先 Log4j 1. x 有了很大的改進,和logback對比有很大的改進。除了內部設計的調整外,主要有以下幾點的大升級:

          • 更簡化的配置
          • 更強大的參數(shù)格式化
          • 最夸張的異步性能
          Log4j 2中,分為API(log4j-api)實現(xiàn)(log4j-core) 兩個模塊。API 和slf4j 是一個類型,屬于日志抽象/門面,而實現(xiàn)部分,才是Log4j 2的核心。
          • org.apache.logging.log4j ? log4j-api
          • org.apache.logging.log4j ? log4j-core

          最牛逼的性能

          最強的異步性能

          這個特性,算是Log4j2最強之處了。
          log4j2 在目前JAVA中的日志框架里,異步日志的性能是最高的,沒有之一。
          先來看一下,幾種日志框架benchmark對比結果(log4j2官方測試結果):


          從圖上可以看出,log4j2的異步(全異步,非混合模式)下的性能,遠超log4j1和logback,簡直吊打。壓力越大的情況下,吞吐上的差距就越大。
          在64線程測試下,log4j2的吞吐達到了180w+/s,而logback/log4j1只有不到20w,相差近十倍

          零GC(Garbage-free)

          從2.6版本開始(2016年),log4j2 默認就以零GC模式運行了。什么叫零GC呢?就是不會由于log4j2而導致GC。
          log4j2 中各種Message對象,字符串數(shù)組,字節(jié)數(shù)組等全部復用,不重復創(chuàng)建,大大減少了無用對象的創(chuàng)建,從而做到“零GC”。

          更高性能 I/O 寫入的支持

          log4j 還提供了一個MemoryMappedFileAppender,I/O 部分使用MemoryMappedFile來實現(xiàn),可以得到極高的I/O性能。
          不過在使用MemoryMappedFileAppender之前,得確定你足夠了解MemoryMappedFile的相關知識,否則不要輕易使用呦。

          更強大的參數(shù)格式化

          API模塊和slf4j相比,提供了更豐富的參數(shù)格式化功能。

          使用{}占位符格式化參數(shù)

          在slf4j里,我們可以用{}的方式來實現(xiàn)“format”的功能(參數(shù)會直接toString替換占位符),像下面這樣:
          logger.debug("Logging in user {} with birthday {}", user.getName(), user.getBirthdayCalendar());

          使用String.format的形式格式化參數(shù)

          log4j2 中除了支持{}的參數(shù)占位符,還支持String.format的形式:
          public static Logger logger = LogManager.getFormatterLogger("Foo");
           
          logger.debug("Logging in user %s with birthday %s", user.getName(), user.getBirthdayCalendar());
          logger.debug("Logging in user %1$s with birthday %2$tm %2$te,%2$tY", user.getName(), user.getBirthdayCalendar());
          logger.debug("Integer.MAX_VALUE = %,d", Integer.MAX_VALUE);
          logger.debug("Long.MAX_VALUE = %,d", Long.MAX_VALUE);
          注意,如果想使用String.format的形式,需要使用LogManager.getFormatterLogger而不是LogManager.getLogger

          使用logger.printf格式化參數(shù)

          log4j2 的 Logger接口中,還有一個printf方法,無需創(chuàng)建LogManager.getFormatterLogger,就可以使用String.format的形式
          logger.printf(Level.INFO, "Logging in user %1$s with birthday %2$tm %2$te,%2$tY", user.getName(), user.getBirthdayCalendar());

          logger.debug("Opening connection to {}...", someDataSource);

          “惰性”打日志(lazy logging)

          這個功能雖然小,但非常實用。
          在某些業(yè)務流程里,為了留根或追溯問題,需要完整的打印入?yún)ⅲ话闶前讶雲(yún)⒔o用JSON/XML序列化后用debug級別打印:
          logger.debug("入?yún)笪模簕}",JSON.toJSONString(policyDTO));
          如果需要追溯問題時,會將系統(tǒng)的日志級別調到debug/trace,這樣就可以打印。但是這里有個問題,雖然在info級別下debug不會輸出內容,但JSON.toJSONString()這個序列化的代碼一定會執(zhí)行,嚴重影響正常流程下的執(zhí)行效率。
          我們期望的結果是info級別下,連序列化都不執(zhí)行。這里可以通過isDebugEnable來判斷當前配置下debug級別是否可以輸出:
          if(logger.isDebugEnabled()){
              logger.debug("入?yún)笪模簕}",JSON.toJSONString(policyDTO));
          }
          這樣雖然可以避免不必要的序列化,但每個地方都這么寫還是有點難受的,一行變成了三行。
          log4j2 的 logger 對象,提供了一系列l(wèi)ambda的支持,通過這些接口可以實現(xiàn)“惰性”打日志:
          void debug(String message, Supplier<?>... paramSuppliers);
          void info(String message, Supplier<?>... paramSuppliers);
          void trace(String message, Supplier<?>... paramSuppliers);
          void error(String message, Supplier<?>... paramSuppliers);

          //等同于下面的先判斷,后打印
          logger.debug("入?yún)笪模簕}",() -> JSON.toJSONString(policyDTO));

          if(logger.isDebugEnabled()){
              logger.debug("入?yún)笪模簕}",JSON.toJSONString(policyDTO));
          }
          這種 Supplier + Lambda 的形式,等同于上面的先判斷 isDebugEnable 然后打印,三行的代碼變成了一行。嗯,真香。不會 Lambda?可以關注公眾號Java技術棧,在后臺回復:java,可以獲取我整理的 Java 8+ 系列教程,非常齊全。

          更簡化的配置

          Log4j 2 同時支持XML/JSON/YML/Properties 四種形式的配置文件,不過最主流的還是XML的方式,最直觀。Spring Boot 日志集成,推薦看下。
          來看一下logback和log4j2的配置文件對比,同樣功能的配置下:

          logback.xml

          <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
          <configuration>
           <appender name = "File" class"ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
                  <file>logs/app.log</file>
                  <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
                      <fileNamePattern>logs/archives/app-%d{yyyy-MM-dd}.log.gz</fileNamePattern>
             <!--一天內大于size就單獨分隔-->
                     <maxFileSize>1 GB</maxFileSize>
                  </rollingPolicy>
              </appender>
              <root level="info">
                <appender-ref ref="File"/>
              </root>
          </configuration>

          log4j2.xml

          <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
          <Configuration xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude"
                         status="warn" name="XInclude">

              <Appenders>
                    <RollingFile name="File" fileName="logs/app.log" filePattern="logs/archives/app-%d{yyyy-MM-dd}-%i.log.gz">
                        <PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} %5p [%t] %-40.40c{1.} : %m%n"/>
                        <Policies>
                            <TimeBasedTriggeringPolicy />
                            <!--一天內大于size就單獨分隔-->
                            <SizeBasedTriggeringPolicy size="1 GB"/>
                        </Policies>
                    </RollingFile>
              </Appenders>
              <Loggers>
                  <Root level="INFO">
                      <AppenderRef ref="File"/>
                  </Root>
              </Loggers>
          </Configuration>

          在log4j2中,appender的配置從使用 Appender 實現(xiàn)名即標簽名的形式,語法上更簡潔一些:
          <RollingFile name="File">

          <!-- 等同于logback中的 -->
          <appender name = "File" class"ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">

          與其他日志抽象/門面適配

          log4j2 由于拆分為 API 和 實現(xiàn)兩部分,所以可能也需要和其他日志框架進行適配,詳細的日志框架適配方案請參考我的另一篇文章。

          其他的特點

          1. 異步隊列使用高性能隊列 - LMAX Disruptor
          2. Appender豐富,有
            JMS/JPA/KAFKA/Http/MONGODB/CouchDB/Socket/Script
            等各種Appender的支持
          3. 支持自定義日志級別
          4. ……


          二、基本用法


          終于介紹完了Log4j2的強大,現(xiàn)在來介紹下Log4j2的基本使用。

          引用log4j2的maven依賴

          log4j-api在log4j-core中已經(jīng)有依賴了,直接依賴core即可
          <dependency>
              <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
              <artifactId>log4j-core</artifactId>
              <version>2.14.1</version>
          </dependency>
          注意,引用log4j2時,需要注意項目中是否有多套日志框架共存/沖突,需要適配的問題。具體可以參考:全網(wǎng)最全 Java 日志框架適配方案,細節(jié)請參考上面的與其他日志抽象/門面適配。

          配置文件示例

          首先是配置文件,默認的配置文件路徑為:classpath:log4j2.xml(推薦使用xml)
          <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
          <Configuration xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude"
                         status="warn" name="XInclude">

              <Properties>
                <Property name="PATTERN" value="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} %5p [%t] %-40.40c{1.} : %m%n"/>
              </Properties>
              <Appenders>
                  <!-- 輸出到控制臺,僅在本地開發(fā)環(huán)境使用 -->
                    <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
                      <PatternLayout pattern="${PATTERN}"/>
                    </Console>
                 
                  <!--輸出到日志文件,滾動分割日志文件,自動打包gz-->
                    <RollingFile name="File" fileName="logs/app.log" filePattern="logs/archives/app-%d{yyyy-MM-dd}-%i.log.gz">
                        <PatternLayout pattern="${PATTERN}"/>
                        <Policies>
                           <!--默認一天一個文件-->
                            <TimeBasedTriggeringPolicy />
                            <!--一天內大于size就單獨分隔-->
                            <SizeBasedTriggeringPolicy size="1 GB"/>
                        </Policies>
                    </RollingFile>
              </Appenders>
              <Loggers>
                 <!-- 添加你的自定義logger,一般用于區(qū)分包名的日志,不同包名不同的級別/appender -->
                 <!-- additivity 意思是,調用完當前appender,是否繼續(xù)調用parent logger appender,默認true-->
                 <Logger name="your logger/package name" level="debug" additivity="false"/>
                 <!--默認的Root Logger 級別-->
                  <Root level="INFO">
                     <!--這里需要區(qū)分下環(huán)境(配合maven profile之類的)-->
                     <!-- 開發(fā)環(huán)境使用Console Appender,生產(chǎn)環(huán)境使用File Appender -->
                      <AppenderRef ref="Console"/>
                     <AppenderRef ref="File"/>
                  </Root>
              </Loggers>
          </Configuration>

          XML配置文件語法

          <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>;
          <Configuration>
            <Properties>
              <Property name="name1">value</property>
              <Property name="name2" value="value2"/>
            </Properties>
            <filter  ... />
            <Appenders>
              <appender ... >
                <filter  ... />
              </appender>
              ...
            </Appenders>
            <Loggers>
              <Logger name="name1">
                <filter  ... />
              </Logger>
              ...
              <Root level="level">
                <AppenderRef ref="name"/>
              </Root>
            </Loggers>
          </Configuration>

          創(chuàng)建Logger

          直接使用log4j2的api:
          import org.apache.logging.log4j.LogManager;
          import org.apache.logging.log4j.Logger;

          Logger logger = LogManager.getLogger(Log4j2Test.class);
          logger.error(...);
          logger.warn(...);
          logger.info(...);
          logger.debug(...);
          logger.trace(...);
          如果是配合slf4j使用也是可以的,只需要按照前面說的,提前做好適配,然后使用slf4j的api即可。不過如果是新系統(tǒng)的話,建議直接上log4j2的api吧,可以享受所有l(wèi)og4j2的功能,使用slf4j之類的api時,上面說的參數(shù)格式化之類的功能就無法使用了。

          全異步配置(重要!!)

          推薦配置log4j2 全異步(all async),在你的啟動腳本中增加一個系統(tǒng)變量的配置:
          -Dlog4j2.contextSelector=org.apache.logging.log4j.core.async.AsyncLoggerContextSelector

          三、總結


          Log4j2 如今性能最強,功能最強,而且持續(xù)更新維護。
          還在等什么?是時候替換你的logback/log4j1了!




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