日志搞不定？手把手教你如何使用Log4j2

系列文章目录

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面试热点详解 ——BeanFactory 和 FactoryBean 的关联与区别
忽视日志吃大亏，手把手教你学习Spring Boot日志

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上一次我们介绍了Springboot 下的几种常用日志插件，今天我们就专注讲解其中一个最年轻的日志插件，即Log4j2。Log4j2目前应用非常广泛，各方面较之前辈Log4j 都有不小的提升，不过要想利用好他，还得经过一定的学习，尤其是搞清楚它的种种配置，下面就让我们开始今天的进阶之旅。

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一、引入依赖

我们可以使用以下依赖为我们项目引入Log4j2框架

<!--Log4j2自带的日志门面-->
<dependency><groupId>org.apache.logging.log4j</groupId><artifactId>log4j-api</artifactId><version>2.13.3</version>
</dependency>
<!--Log4j2具体的日志实现-->
<dependency><groupId>org.apache.logging.log4j</groupId><artifactId>log4j-core</artifactId><version>2.13.3</version>
</dependency>

当然，像上期所说，我更建议直接使用以下log4j-slf4j-impl包

<dependency><groupId>org.apache.logging.log4j</groupId><artifactId>log4j-slf4j-impl</artifactId><version>2.13.3</version>
</dependency>

该包包含Log4j2的实现，也能对接SLF4J，更适合在项目中应用。

二、配置文件示例

我们看如下一份配置文件：log4j2.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration status="DEBUG" monitorInterval="30"><!-- 输出格式 --><PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} - [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/><Appenders><!-- 控制台输出 --><Console name="Console" target="SYSTEM_OUT"><!-- 过滤器 --><ThresholdFilter level="INFO" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY"/><!-- 缓冲bufferSize，默认值为256，可调整至1-256之间 --><Buffered mode="ONCE" bufferSize="256"/></Console><!-- 文件输出 --><RollingFile name="RollingFile" fileName="/path/to/logs/test.log" filePattern="/path/to/logs/$${date:yyyy-MM}/test-%d{yyyy-MM-dd}-%i.log"><ThresholdFilter level="INFO" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY"/><!-- 输出格式 --><PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/><!-- 触发策略 --><Policies><!-- 按时间滚动 --><TimeBasedTriggeringPolicy/><!-- 按文件大小滚动，这里设置10MB --><SizeBasedTriggeringPolicy size="10MB"/></Policies><!-- 滚动策略 --><DefaultRolloverStrategy max="10"/></RollingFile></Appenders><Loggers><!-- 默认日志 --><Root level="INFO"><AppenderRef ref="Console"/><AppenderRef ref="RollingFile"/></Root><!-- 指定包名的日志 --><Logger name="com.example" level="DEBUG" additivity="false"><AppenderRef ref="Console"/><AppenderRef ref="RollingFile"/></Logger></Loggers>
</Configuration>

三、PatternLayout

PatternLayout是一种日志输出格式，用于设置日志输出的布局格式。该格式使用一系列特定的占位符，每个占位符都代表一种日志信息，例如输出日志事件的时间、线程名、日志级别、日志内容等

• %d：输出日志事件的时间戳
• %t：输出线程名
• %-5level：输出日志级别，包括5个字符位置（例如，DEBUG、INFO、WARN、ERROR、FATAL），将小于5个字符的级别左对齐
• %logger{36}：输出日志记录器的名称，最多36个字符
• %msg：输出日志内容
• %n：输出平台相关的行分隔符
• %M：输出产生日志事件的方法名
• %L：输出语句在源文件中出现的行号
• %l：输出语句的精确位置，包含类、方法和行号
• %c：输出日志事件相关的类名

我们举两个例子，假如我们配置文件这么写

<PatternLayout pattern="%d{ISO8601} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" />
输出的结果就为
2023-08-23T19:34:26,068 [main] INFO  com.zhanfu.Main - This is a Main info message.

如果配置文件如下

<PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} |-%-5level [%t] %c{1.} %M [%L] -| %msg%n"/>
输出的结果就为
2023-08-23 20:18:06.833 |-INFO  [main] c.z.Main main [11] -| This is a Main info message.

其中，%c{1.} 表示输出日志事件相关的类名，只取最右边的类名，前面的层级，只输出一个字母；如果配置文件如下

<PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} |-%-5level [%t] %c{2.} [%l] -| %msg%n"/>
输出的结果就为
2023-08-23 20:21:00.753 |-INFO  [main] co.zh.Main [com.zhanfu.Main.main(Main.java:11)] -| This is a Main info message.

四、Appenders

Appenders是指日志输出的目的地。它定义了日志事件要被输出到哪些地方，例如控制台、文件、数据库等，其下可以配置不同类型的Appender，我们罗列其中常见的一些：

• Console：向控制台输出日志。
• File：将日志记录到文件中。
• RollingFile：将日志记录到指定大小的文件中，并支持文件滚动。
• Socket：将日志发送到远程 Socket 服务器
• Kafka：将日志发送到 Kafka 消息队列。
• Redis：将日志发送到 Redis 服务器。
• Jdbc：将日志记录到数据库中

对于单机应用来说，Console 与 File 是最为常用的，但对于集群，通常需要进行日志采集，此时也会通过Socket或Kafka等将日志发送至其他位置

五、Console

Console标签是用于将日志输出到控制台的标签，其有以下可配置的属性：

• name：配置Console标签的名称。
• target：配置Console标签输出的目标，可以是System.out或System.err，默认为System.out。
• follow：配置Console标签，控制台是否跟随日志进行滚动，默认为false。
• immediateFlush：配置Console标签的输出是否立即刷新，默认为true

Console标签可以包含以下子标签

• PatternLayout：上文已经介绍过，可以自定义输出的格式。此标签有以下可配置的属性：pattern。
• ThresholdFilter：指定哪些日志级别应该被输出或被拒绝。此标签有以下可配置的属性：
  • level - 匹配的可用的日志级别。
  • onMatch - 当匹配或高于指定日志等级时的动作，可以为 ACCEPT、DENY、NEUTRAL 之一，默认为 NEUTRAL
  • onMismatch - 当低于指定日志等级时的动作，可以为 ACCEPT、DENY、NEUTRAL ，默认为 DENY
• RegexFilter：使用正则表达式来计算哪些日志消息应该被过滤。

1. Filter 过滤器

比如我们可以做出如下配置

<Console name="console" target="SYSTEM_OUT"><PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/><ThresholdFilter level="WARN" onMatch="NEUTRAL " onMismatch="DENY"/><RegexFilter regex=".*\[(main|AsyncLogger)\].*"/>
</Console>

我们可以发现 ThresholdFilter 的设置为 level=“WARN” onMatch="NEUTRAL " onMismatch=“DENY”，这种设置的意思就是当日志等级高于或等于 WARN 时，就通过了级别过滤器，但还需要经过后续过滤器如的进一步筛选。而低于 WARN 则直接拒绝打印。

比如我们有这样的过滤设置

<ThresholdFilter level="error" onMatch="DENY" onMismatch="NEUTRAL"/>
<ThresholdFilter level="info" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY"/>
<ThresholdFilter level="warn" onMatch="DENY" onMismatch="DENY"/>

第一个过滤器否决打印error级别，第二个过滤器接收大于info级别，并且否决低于info级别的，那最终只能打印info 和 warn 级别了。此处的第三个过滤器实际上没被用到

六、RollingFile

RollingFile标签用于配置滚动日志输出到文件的方式，什么叫滚动日志，就是日志输出在一个文件中，当某个事件发生时(如文件达到一定大小)，会把这个文件进行归档封存，然后新建一个文件，再向新建的文件中输出日志，有点像现代的饮料生产线，灌满一瓶立即灌下一瓶

以下是RollingFile标签的常用属性：

• name：指定RollingFile的名称，用于标识该Appender。
• fileName：指定日志文件的路径和名称。
• filePattern：指定日志文件备份的命名模式，使用%符号指定日期、数字等占位符。

RollingFile 可以包含下列子标签

• policies：指定日志滚动策略，包括时间、大小等，可以使用TimeBasedTriggeringPolicy、SizeBasedTriggeringPolicy等标签。
• PatternLayout：指定日志输出格式，上面已经说过。

我们可以以下面的配置为例子进行进一步解释

<Appenders><RollingFile name="RollingFile"fileName="/logs/app.log"filePattern="logs/app-%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.log"><PatternLayout><pattern>%d %p %c{1.} [%t] %m%n</pattern></PatternLayout><Policies><TimeBasedTriggeringPolicy interval="1" modulate="true"/><SizeBasedTriggeringPolicy size="10 MB"/></Policies><DefaultRolloverStrategy max="5"/></RollingFile>
</Appenders>

该示例配置了一个名为“RollingFile”的RollingFile Appender，将日志记录到“/logs/app.log”文件中。文件名模式为“/logs/$${date:yyyy-MM}/app-%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.log.gz”

1. filePattern 文件样板

filePattern是RollingFile Appender的一个属性，用于指定根据何种模式生成归档滚动日志文件的名称。filePattern可以使用一些特定的占位符，以便在滚动时自动生成新的日志文件名

filePattern占位符：

• %d - 日期格式化器的格式化日期。例如：2018-09-19
• %i - 滚动文件的索引编号，从1开始。
• %n - 系统的行分隔符
• %m - 文件名

比如我们设置的

filePattern="logs/app-%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.log"

filePattern中的时间占位符%d在滚动时会自动更新为当前时间，索引号%i也会自动递增以避免覆盖先前的日志，所以最终会生成以下的归档文件名

app-2021-08-30-15-1.log
app-2021-08-30-15-2.log
app-2021-08-30-15-3.log

2. Policies 文件原则

Policies用于定义何时触发滚动动作以生成新的日志文件，可以定义TimeBased和SizeBased两种类型的触发策略。

• TimeBasedTriggeringPolicy
  TimeBasedTriggeringPolicy是基于时间的触发策略，当指定的时间间隔过去时，将会触发滚动动作。
  属性：

  • interval：时间间隔，单位为filePattern中的最小时间单位，如%d{yyyy-MM-dd-HH}代表最小时间为小时，默认数值为1。
  • modulate：是否调节，即使用0时0分作为起点，当开启时，下一次生成日志文件的时间为0时0分 + n 个interval

• SizeBasedTriggeringPolicy
  SizeBasedTriggeringPolicy是基于日志文件大小的触发策略，当日志文件大小达到指定的大小时，将会触发滚动动作
  属性：
  -size：指定的日志文件大小，单位为字节，默认值为10MB

需要注意的是，
1.若modulate=true， 则封存时间将以0点为边界进行偏移计算。比如，modulate=true，interval=4hours，那么假设上次封存日志的时间为03:00，则下次封存日志的时间为04:00，之后的封存时间依次为08:00，12:00，16:00…如果modulate=false，则代表不调整，封存时间严格遵循离上次间隔4小时，则封存时间依次为07:00，11:00，15:00…

2.Policies可以同时指定多个触发策略，从而满足多种情况下的滚动需求，例如

<RollingFile name="example"fileName="logs/logfile.log"filePattern="logs/logfile-%d{yyyy-MM-dd_HH}.log"><Policies><TimeBasedTriggeringPolicy interval="5" modulate="true"/><SizeBasedTriggeringPolicy size="100 MB"/></Policies><DefaultRolloverStrategy max="5"/>
</RollingFile>

以上配置将在每隔五小时或100M时将生成一个新的日志文件，文件名会包含时间戳

3. DefaultRolloverStrategy

DefaultRolloverStrategy是一个滚动策略，可以设置滚动文件数量以及删除策略，它有以下几个属性：

• max：最大日志文件数量，默认为7。
• min：最小日志文件数量，默认为1。
• fileIndex：日志文件序号的格式，默认为%s。
• compressionLevel：压缩级别，默认为6

同时，它也支持以下子标签：

• Delete：用于配置何时删除过期的日志文件。
• CustomDelete：用于自定义删除过期日志文件的行为。

比如以下设置

<DefaultRolloverStrategy max="10" min="2" fileIndex="max"><Delete basePath="logs" maxDepth="2"><IfFileName glob="*.log" /><IfLastModified age="14d" /></Delete>
</DefaultRolloverStrategy>

这代表日志文件最多保留10个，最少保留2个，日志文件序号格式为max，同时配置了Delete子标签，用于删除14天前的logs文件夹下，两层路径以内的所有.log文件。其中，Delete子标签中的IfFileName和IfLastModified子标签用于指定删除条件，只有同时满足两个条件才进行删除操作

需要注意的是，文件的多少与我们设置的 filePattern 也有关系，其限制的其实是%i的最大数值：

比如
filePattern="logs/app-%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.log
这代表文件归档最小单位为小时，如果我们的 DefaultRolloverStrategy max="10" ，那么一个小时内最多保留10个文件，
当产生第11个文件时，将会删除本小时最早的日志文件

七、Loggers

Loggers和Logger标签是用来配置日志记录器的。Loggers标签是定义所有Logger的容器标签，而Logger标签则是具体的记录器配置，Logger 标签有以下属性：

• name：指定Logger的名称，名称可以是类名、包名或自定义的名称。例如，如果设置为com.example.MyLogger，则日志内容将包含该名称。
• level：指定Logger的日志级别，如果不指定则将继承Loggers标签中的默认级别。例如，如果设置为INFO，则只会记录INFO及以上级别的日志。
• additivity：指定Logger是否继承它的父Logger的Appender。如果不指定，则将继承Loggers标签中的默认值。
• includeLocation：指定是否包含日志输出的调用位置信息。如果设置为true，则输出的日志将包括文件名、方法名和行号等信息。
• suppressExceptions：指定是否屏蔽日志输出中的异常信息。如果设置为false，则将在日志输出中包含异常信息

Logger标签还包括AppenderRef子标签，用于指定Logger所要使用的Appender。可以在Logger标签中指定多个AppenderRef，这样就可以将同一个Logger的日志输出到多个Appender中

下面是一个典型的Loggers与Logger的例子：

<Appenders><RollingFile name="MyAppender"fileName="/logs/app.log"filePattern="logs/app-%d{yyyy-MM-dd-HH}-%i.log"><PatternLayout><pattern>%d %p %c{1.} [%t] %m%n</pattern></PatternLayout><Policies><TimeBasedTriggeringPolicy interval="1" modulate="true"/><SizeBasedTriggeringPolicy size="10 MB"/></Policies><DefaultRolloverStrategy max="5"/></RollingFile><Console name="Console" target="SYSTEM_OUT"><ThresholdFilter level="INFO" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY"/><Buffered mode="ONCE" bufferSize="256"/></Console>
</Appenders>
<Loggers><Logger name="com.example.MyLogger" level="info"><AppenderRef ref="MyAppender"/></Logger><Root level="error"><AppenderRef ref="Console"/></Root>
</Loggers>

这个例子中定义了两个Logger：com.example.MyLogger和Root。com.example.MyLogger的级别是INFO，只会记录INFO及以上级别的日志，并且使用MyAppender作为输出目的地；Root的级别是ERROR，将所有ERROR及以上级别的日志输出到Console中

八、异步日志

1. 基础使用

我们上面讲解的其实都是同步输出的日志，而Log4j2 的一大特性就是其异步输出能力，我们可以参考如下配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration status="WARN"><Appenders><File name="File" fileName="logs/app.log"><PatternLayout><Pattern>%d %p %C{1.} [%t] %m%n</Pattern></PatternLayout></File><Async name="Async"><AppenderRef ref="File"/></Async></Appenders><Loggers><Logger name="com.example" level="debug"/><Root level="info"><AppenderRef ref="Async"/></Root></Loggers>
</Configuration>

1. 首先，定义了一个文件输出的Appender，文件名为logs/app.log，并且在PatternLayout中指定了日志输出的格式。
2. 接着，定义了一个异步的Appender，它的AppenderRef指向了文件输出的Appender。
3. 最后，将Root Logger的级别设为info，并让它的AppenderRef指向了异步的Appender。

这个配置可以实现将日志异步输出到logs/app.log文件中，并且可以指定日志输出的格式

我们可以做一个测试，分别用同步和异步的方式进行运行：

    public static void main(String[] args) {long startTime = System.currentTimeMillis();for (int i = 0; i < 1000000; i++) {log.info("This is a debug message. Count is "+i);}long endTime = System.currentTimeMillis();log.info("Total time: "+(endTime - startTime)+"ms");}

可以看到，异步确实能节约很多时间。

2. 详细配置

我们注意到最后一个阻塞队列的信息，其实不难想象，这里的日志异步依赖的就是高性能队列，不仅log4j2，像Netty等对性能有极高要求的框架，在队列的选择上都是精益求精的。log4j2支持四种阻塞队列，如下：

比如我们如果想指定一种阻塞队列，可以这么设置：

<Configuration name="LinkedTransferQueueExample"><Appenders><List name="List"/><Async name="Async" bufferSize="262144"><AppenderRef ref="List"/><AsyncQueueFullPolicy type="Discard"/><!-- 指定阻塞队列 --><LinkedTransferQueue/></Async></Appenders><Loggers><Root><AppenderRef ref="Async"/></Root></Loggers>
</Configuration>

当然，如果你想使用 DisruptorBlockingQueue，那还需要引入 disruptor 包，注意版本兼容，log4j-2.17.1 对应了disruptor-3.4.0

<dependency><groupId>com.lmax</groupId><artifactId>disruptor</artifactId><version>3.4.0</version>
</dependency>

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总结

本次我们比较详细的介绍了Log4j2框架的种种配置，虽然没有讲原理，但解释了不少配置并给出示例，相信即便是新手，阅读完也能应对大部分使用场景了。希望大家能够举一反三，灵活运用。当然，有问题也可以直接去官方文档进行查阅和学习，点此直达log4j2 手册