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log4j2 的使用【超详细图文】

由 柔情痞子 提交于 2020-12-08 02:12:33

log4j2 的使用

Apache Log4j2 是对Log4j 的升级版本，参考了logback 的一些优秀的设计，并且修复了一些问题，因此带来了一些重大的提升，主要有：

  • 异常处理，在logback中，Appender中的异常不会被应用感知到，但是在log4j2中，提供了一些异常处理机制。
  • 性能提升，log4j2 相较于log4j 和 logback 都具有明显的性能提升，有18倍性能提升，后面会有官方测试的数据。
  • 自动重载配置，参考了logback的设计，当然会提供自动刷新参数配置，最实用的就是我们在生产上可以动态的修改日志的级别而不需要重启应用。
  • 无垃圾机制，log4j2 在大部分情况下，都可以使用其设计的一套无垃圾机制【对象重用、内存缓冲】，避免频繁的日志收集导致的 jvm gc。

官网：https://logging.apache.org/log4j/2.x/

一. Log4j2 入门

目前市面上最主流的日志门面就是SLF4J，虽然Log4j2 也是日志门面，因为它的日志实现功能非常强大，性能优越。所以大家一般还是将 Log4j2 看作是日志的实现，Slf4j + Log4j2 应该是未来的大势所趋。

1.添加依赖

    <dependencies>
        <!-- log4j2 日志门面 -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-api</artifactId>
            <version>2.11.1</version>
        </dependency>
        <!-- log4j2 日志实面 -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-core</artifactId>
            <version>2.11.1</version>
        </dependency>
        <!-- junit 单元测试 -->
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.12</version>
        </dependency>
    </dependencies>

2.编写代码

package com.log;

import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import org.junit.Test;

public class Log4j2Test {
    // 定义日志记录器对象
    public static final Logger LOGGER = LogManager.getLogger(Log4j2Test.class);
    // 快速入门
    @Test
    public void testQuick() throws Exception {
        // 日志消息输出
        LOGGER.fatal("fatal");
        LOGGER.error("error");
        LOGGER.warn("warn");
        LOGGER.info("info");
        LOGGER.debug("debug");
        LOGGER.trace("trace");
    }
}

3.运行结果截图

上述报错是因为没有找到日志配置文件，需要添加 log4j2.xml 配置文件到 resource 目录下【classpath】下。log4j2 默认加载classpath 下的 log4j2.xml 文件中的配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<configuration status="warn" monitorInterval="5">
    <properties>
        <property name="LOG_HOME">E:/logs</property>
    </properties>

    <Appenders>
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] [%-5level] %c{36}:%L --- %m%n" />
        </Console>

        <File name="file" fileName="${LOG_HOME}/myfile.log">
            <PatternLayout pattern="[%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}] [%-5level] %l %c{36} - %m%n" />
        </File>

        <RandomAccessFile name="accessFile" fileName="${LOG_HOME}/myAcclog.log">
            <PatternLayout pattern="[%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}] [%-5level] %l %c{36} - %m%n" />
        </RandomAccessFile>

        <RollingFile name="rollingFile" fileName="${LOG_HOME}/myrollog.log"
                     filePattern="E:/logs/$${date:yyyy-MM-dd}/myrollog-%d{yyyy-MM-dd-HH-mm}-%i.log">
            <ThresholdFilter level="debug" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY" />
            <PatternLayout pattern="[%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}] [%-5level] %l %c{36} - %msg%n" />
            <Policies>
                <OnStartupTriggeringPolicy />
                <SizeBasedTriggeringPolicy size="10 MB" />
                <TimeBasedTriggeringPolicy />
            </Policies>
            <DefaultRolloverStrategy max="30" />
        </RollingFile>

    </Appenders>

    <Loggers>
        <Root level="trace">
            <AppenderRef ref="Console" />
        </Root>
    </Loggers>
</configuration>

实际生产中，我们往往需要 slf4j + log4j2 进行日志管理；就需要导入slf4j 日志门面、log4j2 适配器；然后使用 slf4j 方法接口名称来输出日志

    <dependencies>
        <!-- 使用slf4j 作为日志门面 -->
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>1.7.26</version>
        </dependency>
        <!-- 使用 log4j2 的适配器进行绑定 -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-slf4j-impl</artifactId>
            <version>2.9.1</version>
        </dependency>

        <!-- log4j2 日志门面 -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-api</artifactId>
            <version>2.11.1</version>
        </dependency>
        <!-- log4j2 日志实面 -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-core</artifactId>
            <version>2.11.1</version>
        </dependency>
        <!-- junit 单元测试 -->
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.12</version>
        </dependency>
    </dependencies>

 编写 slf4j + log4j2 代码

package com.log;

import org.junit.Test;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class Slf4jTest {

    // 为了保证使用时，不需要每次都去创建logger 对象，我们声明静态常量
    public static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Slf4jTest.class);

    // 快速入门
    @Test
    public void testQuick(){
        // 日志输出
        LOGGER.error("error");
        LOGGER.warn("warning");
        LOGGER.info("info");    // 默认的日志级别信息
        LOGGER.debug("debug");
        LOGGER.trace("trace");  // 追踪信息

        // 使用占位符输出日志信息
        String name = "java_log";
        Integer age = 18;
        LOGGER.info("用户：{}，{}", name, age);

        // 将系统的异常信息输出
        try {
            int i = 1 / 0;
        } catch (Exception e){
            // e.printStackTrace();
            LOGGER.error("出现异常：", e);
        }
    }
}

log4j2    vs   slf4j + log4j2 日志输出对比：

二、Log4j2 配置

log4j2 默认加载classpath 下的 log4j2.xml 文件中的配置。下面通过log4j2.xml 配置文件进行测试

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!--
    status="warn" 日志框架本身的输出日志级别，可以修改为debug
    monitorInterval="5" 自动加载配置文件的间隔时间，不低于 5秒；生产环境中修改配置文件，是热更新，无需重启应用
 -->
<configuration status="warn" monitorInterval="5">
    <!--
    集中配置属性进行管理
    使用时通过:${name}
    -->
    <properties>
        <property name="LOG_HOME">D:/logs</property>
    </properties>

    <!-- 日志处理 -->
    <Appenders>
        <!-- 控制台输出 appender，SYSTEM_OUT输出黑色，SYSTEM_ERR输出红色 -->
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] [%-5level] %c{36}:%L --- %m%n" />
        </Console>

        <!-- 日志文件输出 appender -->
        <File name="file" fileName="${LOG_HOME}/myfile.log">
            <PatternLayout pattern="[%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}] [%-5level] %l %c{36} - %m%n" />
        </File>

        <!-- 使用随机读写流的日志文件输出 appender，性能提高 -->
        <RandomAccessFile name="accessFile" fileName="${LOG_HOME}/myAcclog.log">
            <PatternLayout pattern="[%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}] [%-5level] %l %c{36} - %m%n" />
        </RandomAccessFile>

        <!-- 按照一定规则拆分的日志文件的appender -->  <!-- 拆分后的文件 -->
        <!-- filePattern="${LOG_HOME}/$${date:yyyy-MM-dd}/myrollog-%d{yyyy-MM-dd-HH-mm}-%i.log"> -->
        <RollingFile name="rollingFile" fileName="${LOG_HOME}/myrollog.log"
                     filePattern="${LOG_HOME}/$${date:yyyy-MM-dd}/myrollog-%d{yyyy-MM-dd}-%i.log">
            <!-- 日志级别过滤器 -->
            <ThresholdFilter level="debug" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY" />
            <!-- 日志消息格式 -->
            <PatternLayout pattern="[%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}] [%-5level] %l %c{36} - %msg%n" />
            <Policies>
                <!-- 在系统启动时，出发拆分规则，生产一个新的日志文件 -->
                <OnStartupTriggeringPolicy />
                <!-- 按照文件大小拆分，10MB -->
                <SizeBasedTriggeringPolicy size="2MB" />
                <!-- 按照时间节点拆分，规则根据filePattern定义的 -->
                <TimeBasedTriggeringPolicy />
            </Policies>
            <!-- 在同一个目录下，文件的个限定为 30个，超过进行覆盖 -->
            <DefaultRolloverStrategy max="10" />
        </RollingFile>

    </Appenders>

    <!-- logger 定义 -->
    <Loggers>
        <!-- 使用 rootLogger 配置 日志级别 level="trace" -->
        <Root level="trace">
            <!-- 指定日志使用的处理器 -->
           <!-- <AppenderRef ref="Console" />-->
            <AppenderRef ref="file" />
            <AppenderRef ref="rollingFile" />
            <AppenderRef ref="accessFile" />
        </Root>
    </Loggers>
</configuration>

编写代码：

package com.log;

import org.junit.Test;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class Slf4jTest {

    // 为了保证使用时，不需要每次都去创建logger 对象，我们声明静态常量
    public static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Slf4jTest.class);

    // 快速入门
    @Test
    public void testQuick(){
        // 日志输出
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            LOGGER.error("error");
            LOGGER.warn("warning");
            LOGGER.info("info");    // 默认的日志级别信息
            LOGGER.debug("debug");
            LOGGER.trace("trace");  // 追踪信息
        }


        // 使用占位符输出日志信息
        /*String name = "java_log";
        Integer age = 18;
        LOGGER.info("用户：{}，{}", name, age);

        // 将系统的异常信息输出
        try {
            int i = 1 / 0;
        } catch (Exception e){
            // e.printStackTrace();
            LOGGER.error("出现异常：", e);
        }*/
    }
}

运行结果截图：

 

三、Log4j2 异步日志

异步日志

log4j2 最大的特点就是异步日志，其性能的提升主要也是从异步日志中受益，我们来看看如何使用log4j2 的异步日志。

  • 同步日志

  • 异步日志

Log4j2 提供了两种实现日志的方式，一个是通过AsyncAppender【几乎没人用】，一个是通过AsyncLogger【主要是这个】，分别对应前面我们说的Appender 组件和Logger 组件。

官网详细介绍：http://logging.apache.org/log4j/2.x/performance.html

注意：配置异步日志需要添加依赖

        <!--异步日志依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>com.lmax</groupId>
            <artifactId>disruptor</artifactId>
            <version>3.3.4</version>
        </dependency>

1、AsyncAppender 方式【生产上几乎不使用，因为性能低下】

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!--
    status="warn" 日志框架本身的输出日志级别，可以修改为debug
    monitorInterval="5" 自动加载配置文件的间隔时间，不低于 5秒；生产环境中修改配置文件，是热更新，无需重启应用
 -->
<configuration status="warn" monitorInterval="5">
    <!--
    集中配置属性进行管理
    使用时通过:${name}
    -->
    <properties>
        <property name="LOG_HOME">D:/logs</property>
    </properties>

    <!-- 日志处理 -->
    <Appenders>
        <!-- 控制台输出 appender，SYSTEM_OUT输出黑色，SYSTEM_ERR输出红色 -->
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] [%-5level] %c{36}:%L --- %m%n" />
        </Console>

        <!-- 日志文件输出 appender -->
        <File name="file" fileName="${LOG_HOME}/myfile.log">
            <!--<PatternLayout pattern="[%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}] [%-5level] %l %c{36} - %m%n" />-->
            <PatternLayout pattern="%d %p %c{1.} [%t] %m%n" />
        </File>

        <Async name="Async">
            <AppenderRef ref="file" />
        </Async>
    </Appenders>

    <!-- logger 定义 -->
    <Loggers>
        <!-- 使用 rootLogger 配置 日志级别 level="trace" -->
        <Root level="trace">
            <!-- 指定日志使用的处理器 -->
            <AppenderRef ref="Console" />
            <!-- 使用异步 appender -->
            <AppenderRef ref="Async" />
        </Root>
    </Loggers>
</configuration>

2、编写代码

package com.log;

import org.junit.Test;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class Slf4jTest {

    // 为了保证使用时，不需要每次都去创建logger 对象，我们声明静态常量
    public static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Slf4jTest.class);

    // 快速入门
    @Test
    public void testQuick(){
        // 日志输出
        LOGGER.error("error");
        LOGGER.warn("warning");
        LOGGER.info("info");    // 默认的日志级别信息
        LOGGER.debug("debug");
        LOGGER.trace("trace");  // 追踪信息
    }
}

3、运行结果截图，下面就是异步日志输出

2、AsyncLogger 方式【生产上用得多，因为性能高】

AsyncLogger 才是log4j2 的重头戏，也是官方推荐的异步方式。它可以调用Logger.log 返回的更快。你可以有两种选择：全局异步和混合异步。

  • 全局异步就是，所有日志都异步的记录，在配置文件上不用做任何改动，只需要添加一个 log4j2.component.properties 配置到 resources；
Log4jContextSelector=org.apache.logging.log4j.core.async.AsyncLoggerContextSelector

则此时，向控制台、文件都是异步方式日志输出

  • 混合异步就是，你可以在应用中同时使用同步日志和异步日志，这使得日志的配置方式更加灵活，按如下配置主要是添加截图部分即可：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!--
    status="warn" 日志框架本身的输出日志级别，可以修改为debug
    monitorInterval="5" 自动加载配置文件的间隔时间，不低于 5秒；生产环境中修改配置文件，是热更新，无需重启应用
 -->
<configuration status="debug" monitorInterval="5">
    <!--
    集中配置属性进行管理
    使用时通过:${name}
    -->
    <properties>
        <property name="LOG_HOME">D:/logs</property>
    </properties>

    <!-- 日志处理 -->
    <Appenders>
        <!-- 控制台输出 appender，SYSTEM_OUT输出黑色，SYSTEM_ERR输出红色 -->
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] [%-5level] %c{36}:%L --- %m%n" />
        </Console>

        <!-- 日志文件输出 appender -->
        <File name="file" fileName="${LOG_HOME}/myfile.log">
            <!--<PatternLayout pattern="[%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}] [%-5level] %l %c{36} - %m%n" />-->
            <PatternLayout pattern="%d %p %c{1.} [%t] %m%n" />
        </File>

        <Async name="Async">
            <AppenderRef ref="file" />
        </Async>
    </Appenders>

    <!-- logger 定义 -->
    <Loggers>
        <!-- 自定义 logger 对象
            includeLocation="false" 关闭日志记录的行号信息，开启的话会严重影响异步输出的性能
            additivity="false" 不再继承 rootlogger对象
         -->
        <AsyncLogger name="com.log" level="trace" includeLocation="false" additivity="false">
            <AppenderRef ref="Console" />
        </AsyncLogger>
        <!-- 使用 rootLogger 配置 日志级别 level="trace" -->
        <Root level="trace">
            <!-- 指定日志使用的处理器 -->
            <AppenderRef ref="Console" />
            <!-- 使用异步 appender -->
            <AppenderRef ref="Async" />
        </Root>
    </Loggers>
</configuration>

同时，AsyncLogger 混合异动日志输出需要将log4j2.component.properties 内容进行注释【因为这个是配置AsyncLogger全局异步日志输出】

如下配置：com.log 日志是异步的， root 日志是同步的。

使用异步日志需要注意的问题：

  1. 如果使用异步日志，AsyncAppender、AsyncLogger 和全局日志，不要同时出现。性能会和AsyncAppender 一致，降至最低。
  2. 设置 includeLocation=false，打印位置信息会急剧降低异步日志的性能，比同步日志还要慢。

四、Log4j2 的性能

Log4j2 最牛的地方在于异步输出日志时的性能表现，Log4j2 在多线程的环境下吞吐量与 Log4j 和 Logback 的比较如下图。下图比较中 Log4j2 有三种模式：

  1. 全局使用异步模式；

  2. 部分Logger采用异步模式；

  3. 异步Appenderf。

可以看出在前两种模式下，Log4j2 的性能较之 Log4j 和Logback有很大的优势。

无垃圾记录

垃圾收集暂停是延迟峰值的常见原因，并且对于许多系统而言，花费大量精力来控制这些暂停。

许多日志库（包括以前版本的Log4j）在稳态日志记录期间分配临时对象，如日志事件对象，字符串，字符数组，字节数组等。这会对垃圾收集器造成压力并增加 GC 暂停发生的概率。

从版本2.6 开始，默认情况下 Log4j 以“无垃圾” 模式运行，其中重用对象和缓冲区，并且尽可能不分配临时对象。还有一个“低垃圾”模式，它不是完全无垃圾，但不使用ThreadLocal 字段。

Log4j 2.6 中的无垃圾日志记录部分通过重用ThreadLocal 字段中的对象来实现，部分通过在将文件转换为字节时重用缓冲区来实现。

使用Log4j 2.5：内存分配速度809 MB / 秒，141个无效集合。

Log4j 2.6没有分配临时对象：0（零）垃圾回收。

有两个单独的系统属性可用于手动控制Log4j 用于避免创建临时对象的机制：

  • log4j2.enableThreadlocals  -如果"true"（非Web应用程序的默认值）对象存储在ThreadLocal 字段中并重新使用，否则将为每个日志事件创建新对象。
  • log4j2.enableDirectEncoders -如果将"true" （默认）日志事件转为文本，则将文本转换为字节而不创建临时对象。注意：由于共享缓冲区上的同步，在此模式下多线程应用程序的同步日志记录性能可能更差。

真诚的建议：如果您的应用程序是多线程的并且日志记录性能很重要，请考虑使用异步记录器。

文章最后，给大家推荐一些受欢迎的技术博客链接：

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  2. Flink 相关技术博客链接
  3. Spark 核心技术链接
  4. 设计模式 —— 深度技术博客链接
  5. 机器学习 —— 深度技术博客链接
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  10. 聊聊RPC通信，经常被问到的一道面试题。源码+笔记，包懂
  11. 深入聊聊Java 垃圾回收机制【附原理图及调优方法】

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