java底層JDK?Logging日志模塊處理細(xì)節(jié)深入分析

更新時(shí)間：2022年03月24日 14:39:47 作者：qingkangxu

這篇文章主要為大家介紹了java底層JDK?Logging日志模塊處理細(xì)節(jié)深入分析，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

日志輸出是所有系統(tǒng)必備的，很多開(kāi)發(fā)人員可能因?yàn)槌３Ｊ褂胠og4j而忽視了JDK logging模塊，兩者之間是否有聯(lián)系？是怎樣的聯(lián)系？JDK logging處理細(xì)節(jié)是怎么樣的？本周拋磚引玉，先分析JDK logging機(jī)制。

從例子開(kāi)始

JDK Logging的使用很簡(jiǎn)單，如下代碼所示，先使用Logger類(lèi)的靜態(tài)方法getLogger就可以獲取到一個(gè)logger，然后在任何地方都可以通過(guò)獲取到的logger進(jìn)行日志輸入。

比如類(lèi)似logger.info("Main running.")的調(diào)用。

package com.bes.logging;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
public class LoggerTest {
      private static Loggerlogger = Logger.getLogger("com.bes.logging");
      public static void main(String argv[]) {
               // Log a FINEtracing message
               logger.info("Main running.");
               logger.fine("doingstuff");
               try {
                         Thread.currentThread().sleep(1000);// do some work
               } catch(Exception ex) {
                         logger.log(Level.WARNING,"trouble sneezing", ex);
               }
               logger.fine("done");
      }
}

不做任何代碼修改和JDK配置修改的話，運(yùn)行上面的例子，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，控制臺(tái)只會(huì)出現(xiàn)【Main running.】這一句日志。如下問(wèn)題應(yīng)該呈現(xiàn)在你的大腦里…

1，【Main running.】以外的日志為什么沒(méi)有輸出？怎么讓它們也能夠出現(xiàn)？

2，日志中出現(xiàn)的時(shí)間、類(lèi)名、方法名等是從哪里輸出的？

3，為什么日志就會(huì)出現(xiàn)在控制臺(tái)？

4，大型的系統(tǒng)可能有很多子模塊(可簡(jiǎn)單理解為有很多包名)，如何對(duì)這些子模塊進(jìn)行單獨(dú)的日志級(jí)別控制？

5，擴(kuò)充：apache那個(gè)流行的log4j項(xiàng)目和JDK的logging有聯(lián)系嗎，怎么實(shí)現(xiàn)自己的LoggerManager？

帶著這些問(wèn)題，可能你更有興趣了解一下JDK的logging機(jī)制，本章為你分析這個(gè)簡(jiǎn)單模塊的機(jī)制。

術(shù)語(yǔ)解答

在深入分析之前，需要掌握以下術(shù)語(yǔ)

logger: 對(duì)于logger，需要知道其下幾個(gè)方面

1,代碼需要輸入日志的地方都會(huì)用到Logger，這幾乎是一個(gè)JDK logging模塊的代言人，我們常常用Logger.getLogger("com.aaa.bbb");獲得一個(gè)logger，然后使用logger做日志的輸出。

2,logger其實(shí)只是一個(gè)邏輯管理單元，其多數(shù)操作都只是作為一個(gè)中繼者傳遞別的<角色>，比如說(shuō)：Logger.getLogger(“xxx”)的調(diào)用將會(huì)依賴(lài)于LogManager類(lèi)，使用logger輸入日志信息的時(shí)候會(huì)調(diào)用logger中的所有handler進(jìn)行日志的輸入。

3,logger是有層次關(guān)系的，我們可一般性的理解為包名之間的父子繼承關(guān)系。每個(gè)logger通常以java包名為其名稱(chēng)。子logger通常會(huì)從父logger繼承l(wèi)ogger級(jí)別、handler、ResourceBundle名(與國(guó)際化信息有關(guān))等。

4,整個(gè)JVM會(huì)存在一個(gè)名稱(chēng)為空的root logger，所有匿名的logger都會(huì)把root logger作為其父

LogManager：整個(gè)JVM內(nèi)部所有l(wèi)ogger的管理，logger的生成、獲取等操作都依賴(lài)于它，也包括配置文件的讀取。LogManager中會(huì)有一個(gè)Hashtable

private Hashtable<String,WeakReference<Logger>> loggers

用于存儲(chǔ)目前所有的logger，如果需要獲取logger的時(shí)候，Hashtable已經(jīng)有存在logger的話就直接返回Hashtable中的，如果hashtable中沒(méi)有l(wèi)ogger，則新建一個(gè)同時(shí)放入Hashtable進(jìn)行保存。

Handler：用來(lái)控制日志輸出的，比如JDK自帶的ConsoleHanlder把輸出流重定向到System.err輸出，每次調(diào)用Logger的方法進(jìn)行輸出時(shí)都會(huì)調(diào)用Handler的publish方法，每個(gè)logger有多個(gè)handler。我們可以利用handler來(lái)把日志輸入到不同的地方(比如文件系統(tǒng)或者是遠(yuǎn)程Socket連接).

Formatter：日志在真正輸出前需要進(jìn)行一定的格式話：比如是否輸出時(shí)間？時(shí)間格式？是否輸入線程名？是否使用國(guó)際化信息等都依賴(lài)于Formatter。

Log Level：不必說(shuō)，這是做容易理解的一個(gè)，也是logging為什么能幫助我們適應(yīng)從開(kāi)發(fā)調(diào)試到部署上線等不同階段對(duì)日志輸出粒度的不同需求。

JDK Log級(jí)別從高到低為

OFF(231-1)—>SEVERE(1000)—>WARNING(900)—>INFO(800)—>CONFIG(700)—>FINE(500)—>FINER(400)—>FINEST(300)—>ALL(-231)

每個(gè)級(jí)別分別對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字，輸出日志時(shí)級(jí)別的比較就依賴(lài)于數(shù)字大小的比較。但是需要注意的是：不僅是logger具有級(jí)別，handler也是有級(jí)別，也就是說(shuō)如果某個(gè)logger級(jí)別是FINE，客戶(hù)希望輸入FINE級(jí)別的日志，如果此時(shí)logger對(duì)應(yīng)的handler級(jí)別為INFO，那么FINE級(jí)別日志仍然是不能輸出的。

總結(jié)對(duì)應(yīng)關(guān)系

LogManager與logger是1對(duì)多關(guān)系，整個(gè)JVM運(yùn)行時(shí)只有一個(gè)LogManager，且所有的logger均在LogManager中

logger與handler是多對(duì)多關(guān)系，logger在進(jìn)行日志輸出的時(shí)候會(huì)調(diào)用所有的hanlder進(jìn)行日志的處理

handler與formatter是一對(duì)一關(guān)系，一個(gè)handler有一個(gè)formatter進(jìn)行日志的格式化處理

很明顯：logger與level是一對(duì)一關(guān)系，hanlder與level也是一對(duì)一關(guān)系

Logging配置：

JDK默認(rèn)的logging配置文件為：$JAVA_HOME/jre/lib/logging.properties，可以使用系統(tǒng)屬性java.util.logging.config.file指定相應(yīng)的配置文件對(duì)默認(rèn)的配置文件進(jìn)行覆蓋，配置文件中通常包含以下幾部分定義：

1， handlers：用逗號(hào)分隔每個(gè)Handler，這些handler將會(huì)被加到root logger中。也就是說(shuō)即使我們不給其他logger配置handler屬性，在輸出日志的時(shí)候logger會(huì)一直找到root logger，從而找到handler進(jìn)行日志的輸入。

2， .level是root logger的日志級(jí)別

3， <handler>.xxx是配置具體某個(gè)handler的屬性，比如java.util.logging.ConsoleHandler.formatter便是為ConsoleHandler配置相應(yīng)的日志Formatter.

4， logger的配置，所有以[.level]結(jié)尾的屬性皆被認(rèn)為是對(duì)某個(gè)logger的級(jí)別的定義

如com.bes.server.level=FINE是給名為[com.bes.server]的logger定義級(jí)別為FINE。

順便說(shuō)下，前邊提到過(guò)logger的繼承關(guān)系，如果還有com.bes.server.webcontainer這個(gè)logger，且在配置文件中沒(méi)有定義該logger的任何屬性，那么其將會(huì)從[com.bes.server]這個(gè)logger進(jìn)行屬性繼承。除了級(jí)別之外，還可以為logger定義handler和useParentHandlers(默認(rèn)是為true)屬性，

如com.bes.server.handler=com.bes.test.ServerFileHandler(需要是一個(gè)extends java.util.logging.Handler的類(lèi))，

com.bes.server.useParentHandlers=false

(意味著com.bes.server這個(gè)logger進(jìn)行日志輸出時(shí)，日志僅僅被處理一次，用自己的handler輸出，不會(huì)傳遞到父logger的handler)。

以下是JDK配置文件示例

handlers= java.util.logging.FileHandler,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
sun.rmi.transport.tcp.logLevel = FINE

Logging執(zhí)行原理

Logger的獲取

A，首先是調(diào)用Logger的如下方法獲得一個(gè)logger

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

B,上面的調(diào)用會(huì)觸發(fā)java.util.logging.LoggerManager的類(lèi)初始化工作，LoggerManager有一個(gè)靜態(tài)化初始化塊(這是會(huì)先于LoggerManager的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用的）：

static {
   AccessController.doPrivileged(newPrivilegedAction<Object>() {
       public Object run() {
           String cname =null;
           try {
               cname =System.getProperty("java.util.logging.manager");
               if (cname !=null) {
                  try {
                       Class clz =ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass(cname);
                       manager= (LogManager) clz.newInstance();
                   } catch(ClassNotFoundException ex) {
               Class clz =Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass(cname);
                      manager= (LogManager) clz.newInstance();
                   }
               }
           } catch (Exceptionex) {
              System.err.println("Could not load Logmanager \"" + cname+ "\"");
              ex.printStackTrace();
           }
           if (manager ==null) {
               manager = newLogManager();
           }
      
           manager.rootLogger= manager.new RootLogger();
          manager.addLogger(manager.rootLogger);
 
           Logger.global.setLogManager(manager);
          manager.addLogger(Logger.global);
 
           return null;
       }
   });
}

從靜態(tài)初始化塊中可以看出LoggerManager是可以使用系統(tǒng)屬性java.util.logging.manager指定一個(gè)繼承自java.util.logging.LoggerManager的類(lèi)進(jìn)行替換的，比如Tomcat啟動(dòng)腳本中就使用該機(jī)制以使用自己的LoggerManager。

不管是JDK默認(rèn)的java.util.logging.LoggerManager還是自定義的LoggerManager，初始化工作中均會(huì)給LoggerManager添加兩個(gè)logger，一個(gè)是名稱(chēng)為””的root logger，且logger級(jí)別設(shè)置為默認(rèn)的INFO；另一個(gè)是名稱(chēng)為global的全局logger，級(jí)別仍然為INFO。

LogManager”類(lèi)”初始化完成之后就會(huì)讀取配置文件(默認(rèn)為$JAVA_HOME/jre/lib/logging.properties)，把配置文件的屬性名<->屬性值這樣的鍵值對(duì)保存在內(nèi)存中，方便之后初始化logger的時(shí)候使用。

C,A步驟中Logger類(lèi)發(fā)起的getLogger操作將會(huì)調(diào)用java.util.logging.LoggerManager的如下方法：

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

可以看出，LoggerManager首先從現(xiàn)有的logger列表中查找，如果找不到的話，會(huì)新建一個(gè)looger并加入到列表中。當(dāng)然很重要的是新建looger之后需要對(duì)logger進(jìn)行初始化，這個(gè)初始化詳見(jiàn)java.util.logging.LoggerManager#addLogger()方法中，改方法會(huì)根據(jù)配置文件設(shè)置logger的級(jí)別以及給logger添加handler等操作。

到此為止logger已經(jīng)獲取到了，你同時(shí)也需要知道此時(shí)你的logger中已經(jīng)有級(jí)別、handler等重要信息，下面將分析輸出日志時(shí)的邏輯。

日志的輸出

首先我們通常會(huì)調(diào)用Logger類(lèi)下面的方法，傳入日志級(jí)別以及日志內(nèi)容。

    public void log(Levellevel, String msg) {
          if (level.intValue() < levelValue ||levelValue == offValue) {
              return;
          }
          LogRecord lr = new LogRecord(level, msg);
          doLog(lr);
    }

該方法可以看出，Logger類(lèi)首先是進(jìn)行級(jí)別的校驗(yàn)，如果級(jí)別校驗(yàn)通過(guò)，則會(huì)新建一個(gè)LogRecord對(duì)象，LogRecord中除了日志級(jí)別，日志內(nèi)容之外還會(huì)包含調(diào)用線程信息，日志時(shí)刻等；之后調(diào)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);
    }

doLog(LogRecord lr)方法中設(shè)置了ResourceBundle信息(這個(gè)與國(guó)際化有關(guān))之后便直接調(diào)用log(LogRecord record) 方法

   public void log(LogRecord record) {
          if (record.getLevel().intValue() <levelValue || levelValue == offValue) {
              return;
          }
          synchronized (this) {
              if (filter != null &&!filter.isLoggable(record)) {
                  return;
              }
          }
          Logger logger = this;
          while (logger != null) {
              Handler targets[] = logger.getHandlers();
              if(targets != null) {
                  for (int i = 0; i < targets.length; i++){
                           targets[i].publish(record);
                       }
              }
              if(!logger.getUseParentHandlers()) {
                       break;
              }
              logger= logger.getParent();
          }
    }

很清晰，while循環(huán)是重中之重，首先從logger中獲取handler，然后分別調(diào)用handler的publish(LogRecordrecord)方法。while循環(huán)證明了前面提到的會(huì)一直把日志委托給父logger處理的說(shuō)法，當(dāng)然也證明了可以使用logger的useParentHandlers屬性控制日志不進(jìn)行往上層logger傳遞的說(shuō)法。到此為止logger對(duì)日志的控制差不多算是完成，接下來(lái)的工作就是看handler的了，這里我們以java.util.logging.ConsoleHandler為例說(shuō)明日志的輸出。

public class ConsoleHandler extends StreamHandler {
    public ConsoleHandler() {
          sealed = false;
          configure();
          setOutputStream(System.err);
          sealed = true;
    }

ConsoleHandler構(gòu)造函數(shù)中除了需要調(diào)用自身的configure()方法進(jìn)行級(jí)別、filter、formatter等的設(shè)置之外，最重要的我們最關(guān)心的是setOutputStream(System.err)這一句，把系統(tǒng)錯(cuò)誤流作為其輸出。而ConsoleHandler的publish(LogRecordrecord)是繼承自java.util.logging.StreamHandler的，如下所示：

 public synchronized void publish(LogRecord record) {
       if(!isLoggable(record)) {
           return;
       }
       String msg;
       try {
           msg =getFormatter().format(record);
       } catch (Exception ex){
           // We don't want tothrow an exception here, but we
           // report theexception to any registered ErrorManager.
           reportError(null,ex, ErrorManager.FORMAT_FAILURE);
           return;
       }
       try {
           if (!doneHeader) {
              writer.write(getFormatter().getHead(this));
               doneHeader =true;
           }
           writer.write(msg);
       } catch (Exception ex){
           // We don't want tothrow an exception here, but we
           // report theexception to any registered ErrorManager.
           reportError(null,ex, ErrorManager.WRITE_FAILURE);
       }
    }

方法邏輯也很清晰，首先是調(diào)用Formatter對(duì)消息進(jìn)行格式化，說(shuō)明一下：格式化其實(shí)是進(jìn)行國(guó)際化處理的重要契機(jī)。然后直接把消息輸出到對(duì)應(yīng)的輸出流中。需要注意的是handler也會(huì)用自己的level和LogRecord中的level進(jìn)行比較，看是否真正輸出日志。

總結(jié)

至此，整個(gè)日志輸出過(guò)程已經(jīng)分析完成。細(xì)心的讀者應(yīng)該可以解答如下四個(gè)問(wèn)題了。

1，【Main running.】以外的日志為什么沒(méi)有輸出？怎么讓它們也能夠出現(xiàn)？

這就是JDK默認(rèn)的logging.properties文件中配置的handler級(jí)別和跟級(jí)別均為info導(dǎo)致的，如果希望看到FINE級(jí)別日志，需要修改logging.properties文件,同時(shí)進(jìn)行如下兩個(gè)修改

??? java.util.logging.ConsoleHandler.level= FINE//修改
??? com.bes.logging.level=FINE//添加

2，日志中出現(xiàn)的時(shí)間、類(lèi)名、方法名等是從哪里輸出的？

請(qǐng)參照

java.util.logging.ConsoleHandler.formatter= java.util.logging.SimpleFormatter

配置中指定的java.util.logging.SimpleFormatter類(lèi)

其publicsynchronized String format(LogRecord record) 方法說(shuō)明了一切。

public synchronized String format(LogRecord record) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    // Minimize memory allocations here.
    dat.setTime(record.getMillis());
    args[0] = dat;
    StringBuffer text = new StringBuffer();
    if (formatter == null) {
        formatter = new MessageFormat(format);
    }
    formatter.format(args, text, null);
    sb.append(text);
    sb.append(" ");
    if (record.getSourceClassName() != null) {     
        sb.append(record.getSourceClassName());
    } else {
        sb.append(record.getLoggerName());
    }
    if (record.getSourceMethodName() != null) {
        sb.append(" ");
       sb.append(record.getSourceMethodName());
    }
    sb.append(lineSeparator);
    String message = formatMessage(record);
   sb.append(record.getLevel().getLocalizedName());
    sb.append(": ");
    sb.append(message);
    sb.append(lineSeparator);
    if (record.getThrown() != null) {
        try {
            StringWriter sw = newStringWriter();
            PrintWriter pw = newPrintWriter(sw);
           record.getThrown().printStackTrace(pw);
            pw.close();
             sb.append(sw.toString());
        } catch (Exception ex) {
        }
    }
    return sb.toString();
}

3，為什么日志就會(huì)出現(xiàn)在控制臺(tái)？

看到j(luò)ava.util.logging.ConsoleHandler 類(lèi)構(gòu)造方法中的[setOutputStream(System.err)]語(yǔ)句，相信你已經(jīng)明白。

4，大型的系統(tǒng)可能有很多子模塊(可簡(jiǎn)單理解為有很多包名)，如何對(duì)這些子模塊進(jìn)行單獨(dú)的日志級(jí)別控制？

在logging.properties文件中分別對(duì)各個(gè)logger的級(jí)別進(jìn)行定義，且最好使用java.util.logging.config.file屬性指定自己的配置文件。

第5個(gè)問(wèn)題暫時(shí)還解答不了，請(qǐng)繼續(xù)期待，下一遍博文將講述log4j和JDK logging的關(guān)系，以及怎么實(shí)現(xiàn)自己的LoggerManager以使得我們完全定制化logger、handler、formatter，掌控日志的國(guó)際化信息等，更多關(guān)于java JDK Logging日志模塊處理細(xì)節(jié)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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