Log4j代码随读(转)

Log4j代码随读

最近需要用到log4j动态定制Logger的场景，然后加上以前对于这个日志工具拿来就用而不知其原理的原因，所以决定花点时间看下它的源码，如果你还对log4j如何使用感到困惑，那么请首先简要浏览下它的官网http://logging.apache.org/log4j/

Log4j总体来说是一个可定制，支持同时多种形式输出日志，并且高度结构化的日志库。可定制，也就是既可以通过log4j.properties或者log4j.xml定义日志输出的级别(Level)，形式(Appender)以及文本格式(Layout)，也可以通过Logger类或者LogManager类取得Logger实例，并且设置日志输出级别(Level)，形式(Appender)以及文本格式(Layout),可以说是相当的简便与灵活。下面一段代码简单地说明了后者的实现。

Logger MY_LOG = Logger.getLogger("MY_LOG");

//文件形式的输出方式实例化
DailyRollingFileAppender appender = new DailyRollingFileAppender();
appender.setName(name);
appender.setAppend(true);
appender.setEncoding("GBK");
//文本的输出格式采用PatternLayout
appender.setLayout(new PatternLayout(pattern));
appender.setFile(new File(getLogPath(), fileName).getAbsolutePath());
appender.activateOptions();

//将appender加入到MY_LOG的appender集合
MY_LOG.addAppender(appender);
//设定日志输出级别为INFO
MY_LOG.setLevel(Level.INFO);

Log4j初始化的代码是在LogManager的静态块里面，这个静态块无论如何都会实例化一个日志级别为DEBUG的RootLogger，并且初始化一个以这个RootLogger为根节点的级联结构，然后检查有没有用户指定重写这个日志系统的初始化工作，如果没有，那么先去找log4j.xml，如果没有找到，那么再去找log4j.properties(也就是log4j.xml的优先级高于log4j.properties), 只有找到这两个配置文件的其中一个，再初始化文件里面内容，主要是一些配置文件中指定的Logger初始化，以及各个Logger的Appender列表设定，各个Appender的具体实例，Layout等。其实，没找到任何log4j配置文件也没什么关系，因为已经有RootLogger,日志系统骨架已经完成了，所以也可以通过如前面的代码添加Logger。

//初始化以RootLogger为根的级联结构，rootLogger默认DEBUG级别
Hierarchy h = new Hierarchy(new RootLogger((Level) Level.DEBUG));

//有没指定log4j.configuration(内部使用,不知出于什么目的，未探究)
if(configurationOptionStr == null) {
    //加载classpath下log4j.xml
     url = Loader.getResource(DEFAULT_XML_CONFIGURATION_FILE);
   if(url == null) {
        //如果log4j.xml没有，加载log4j.properties
        url = Loader.getResource(DEFAULT_CONFIGURATION_FILE);
    }
} else {
    try {
    url = new URL(configurationOptionStr);
    } catch (MalformedURLException ex) {
    url = Loader.getResource(configurationOptionStr); 
    }
}

if(url != null) {
    LogLog.debug("Using URL ["+url+"] for automatic log4j configuration."); 
    //开始真正解析配置文件     
    OptionConverter.selectAndConfigure(url, configuratorClassName,LogManager.getLoggerRepository());
} else {
    LogLog.debug("Could not find resource：["+configurationOptionStr+"].");
}

简要介绍完Log4J的初始化后，我们有必要来看下从Logger myLogger =LogManager. getLogger(“MY_ LOG”),到 myLogger.debug(“some message”)结束之后，Log4j到底为我们做了些什么。


  
上面这幅序列图主要描述的过程就是从LoggerManager取得一个Logger的过程，其中最重要的操作在Hierarchy类中，这个类说白了就是存储Logger的仓库，其内部使用一个HashMap ht来存储Logger和ProvisionNode。

这里需要解释下ProvisionNode，这个类是一个Vector的实现，之前我们谈到过初始化的一开始，以RootLogger为根节点的级联结构（就是Hierarchy实例），那么这个ProvisionNode想当于这个级联结构中的树节点，比如我在定义了一个名字为a.b.c的Logger，那么总共会生成”a”,”a.b”两个ProvisionNode,以及一个名字为”a.b.c”的Logger。Hierarchy并没有一个链表来维护他们之间的顺序，ProvisionNode会通过其本身就是向量的特性将属于它的Logger进行有序的排列，而Logger本身则通过parent属性记住他们的日志属性可以从哪里继承。

这样做的好处有两点，第一点就是只要名字相同，从LogManager中取出来的Logger就是同一个实例，第二点好处就是级联结构，可以定义出差异化的Logger，特别是其以a.b.c.d类似包结构的拆分日志节点，使得包级别的日志差异化输出更加的容易，并且这种特性提供了日志节点属性继承的功能。

举个例子，我们一般取得一个Logger实例是这样的， Logger log=LogManager.getLogger(Class class), Log4j处理方式为getLogger(class.getName())，这也就是说，这个Logger的名字是带包名的完全限定名字，所以如果我们通过名为a.b.c.aclass,a.b.c.d.bclass这么两个类取得Logger实例,然后定义名为a.b.c和a.b.c.d 2个Logger,那么总共会生成如下的节点 
            
            ProvisionNode: a,a.b
                    Logger: a.b.c（加入a,a.b 2个ProvisionNode中并且parent为RootLogger）
                             a.b.c.d(加入a,a.b 2个ProvisionNode中，并且parent为a.b.c)
                             a.b.c.aclass  (加入到a,a.b 2个ProvisionNode中,并且parent为a.b.c), 
                             a.b.c.d.bclass(加入到a,a.b 2个ProvisionNode中,并且parent为a.b.c.d)

其中ProvisionNode可能升级为Logger,当同名的Logger加入时，该ProvisionNode中所有以该ProvisionNode为父节点的子节点修改parent指向新的Logger.

final private void updateChildren(ProvisionNode pn, Logger logger) {
    final int last = pn.size();
   
    for(int i = 0; i < last; i++) {
         Logger l = (Logger) pn.elementAt(i);
          //有可能子节点的父节点指向更低一级的节点，比如孙节点。这个应该不难理解。
          if(!l.parent.name.startsWith(logger.name)) {
             logger.parent = l.parent;
             l.parent = logger;
        }
     }
}

这样Logger a.b.c除了自身的日志输出设置之外，还享受rootLogger的输出(输出级别，Appenders)，Logger a.b.c.d同时享受rootLogger和a.b.c的设置，a.b.c.d.bclass享受rootLogger,a.b.c,a.b.c.d的日志输出设定，也就是可以分别定义一批Logger的输出级别和输出形式以及其他属性，当然也有控制开关控制这种继承。下图说明了一些问题。



取得Logger之后，随后就是需要按指定形式输出日志内容，首先需要在LoggerRepository中判定当前Level是否可以做日志输出，包括与全局的thresholdInt进行判定(相当于总开关，这个级别通不过直接返回，不做任何事情)，通过后，再与其自身Logger日志级别比较，如果没有设定，查其父节点的日志级别，仍然没有设定，那么查父节点的父节点，直到查到有日志级别设定或者最终到RootLogger(其默认为Debug级别)，比较通过后，就可以调用callDependers进行日志输出了。 

日志级别为 OFF>FATAL>ERROR>WARN>INFO>DEBUG>ALL，只有输出级别大于等于Logger自身级别才能进行输出,比如 logger.debug，那么只有该Logger的级别(也可能是其先辈节点的日志级别)在DEBUG或者ALL才能允许被输出。全局的thresholdInt如果不设定是保持在ALL级别。

一般Logger会通过AppenderAttachableImpl的实例来维护多个Appender，并且可以共享父节点的Appender List（包括RootLogger里面定义的appenders）,所以我们一般在log4j.xml或者log4j.properties里面定义一个某个包下的Logger，然后挂有几个Appender，而程序中通过完全限定的类名(这个类属于前面指定的包)取得Logger，那么当这些Logger输出日志的时候，其本身并没有任何Appender，但是却通过先辈节点定义的Appenders得以输出。这里需要注意的是，如果在直系节点间定义相同的appender，似乎会多次重复输出，因为其会遍历自身以及所有先辈节点的Appender list并且逐一进行doAppend调用，而不会去排重，并且addAppender的时候也没有遍历先辈节点排重。

Appender持有一个Filter链表，doAppend的时候首先走一遍过滤器，结果有3种，Filter.DENY（直接拒绝返回），Filter.ACCEPT（接收输出请求，并且不再走之后的Filter），Filter.NEUTRAL（继续执行下一个Filter），顺利通过Filter链之后，进入真正的输出日志过程，这边以WriteAppender为例，首先将message通过持有的Layout进行格式化(format)，然后调用输出流输出日志到目标文件(FileAppender)或者屏幕(ConsoleAppender)。

至此，整个日志输出过程结束。

下面两幅图分别是Log4j的整体类图，不是非常完整，但是大概能够了解到整个结构。



总结下，log4J出来已经很多年了，以前只是使用下，并没有去探究里面机制，但其某些机制还是相当不错的。文中可能出现一些错误，请各位能够指出。