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SpringBoot 项目添加 MDC 日志链路追踪的执行流程

作者：一线大码

日志链路追踪就是将一个标志跨线程进行传递，在一般的小项目中也就是在你新起一个线程的时候，或者使用线程池执行任务的时候会用到，比如追踪一个用户请求的完整执行流程，本文给大家介绍SpringBoot MDC 日志链路追踪的代码，感兴趣的朋友一起看看吧

日志链路追踪的意思就是将一个标志跨线程进行传递，在一般的小项目中也就是在你新起一个线程的时候，或者使用线程池执行任务的时候会用到，比如追踪一个用户请求的完整执行流程。

这里用到MDC和ThreadLocal，分别由下面的包提供：

java.lang.ThreadLocal
org.slf4j.MDC

直接上代码：

1. 线程池配置

如果你直接通过手动新建线程来执行异步任务，想要实现标志传递的话，需要自己去实现，其实和线程池一样，也是调用MDC的相关方法，如下所示：

//取出父线程的MDC
Map<String, String> context = MDC.getCopyOfContextMap();
//将父线程的MDC内容传给子线程
MDC.setContextMap(context);

首先提供一个常量：

package com.example.demo.common.constant;

/**
 * 常量
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
public class Constants {
    public static final String LOG_MDC_ID = "trace_id";
}

接下来需要对ThreadPoolTaskExecutor的方法进行重写：

package com.example.demo.common.threadpool;

import com.example.demo.common.constant.Constants;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.slf4j.MDC;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.Future;

/**
 * MDC线程池
 * 实现内容传递
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
@Slf4j
public class MdcTaskExecutor extends ThreadPoolTaskExecutor {

    @Override
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        log.info("mdc thread pool task executor submit");
        Map<String, String> context = MDC.getCopyOfContextMap();
        return super.submit(() -> {
            T result;
            if (context != null) {
                //将父线程的MDC内容传给子线程
                MDC.setContextMap(context);
            } else {
                //直接给子线程设置MDC
                MDC.put(Constants.LOG_MDC_ID, UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""));
            }
            try {
                //执行任务
                result = task.call();
            } finally {
                try {
                    MDC.clear();
                } catch (Exception e) {
                    log.warn("MDC clear exception", e);
                }
            }
            return result;
        });
    }

    @Override
    public void execute(Runnable task) {
        log.info("mdc thread pool task executor execute");
        Map<String, String> context = MDC.getCopyOfContextMap();
        super.execute(() -> {
            if (context != null) {
                //将父线程的MDC内容传给子线程
                MDC.setContextMap(context);
            } else {
                //直接给子线程设置MDC
                MDC.put(Constants.LOG_MDC_ID, UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""));
            }
            try {
                //执行任务
                task.run();
            } finally {
                try {
                    MDC.clear();
                } catch (Exception e) {
                    log.warn("MDC clear exception", e);
                }
            }
        });
    }
}

然后使用自定义的重写子类MdcTaskExecutor来实现线程池配置：

package com.example.demo.common.threadpool;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

/**
 * 线程池配置
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
@Slf4j
@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
    /**
     * 异步任务线程池
     * 用于执行普通的异步请求，带有请求链路的MDC标志
     */
    @Bean
    public Executor commonThreadPool() {
        log.info("start init common thread pool");
        //ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        MdcTaskExecutor executor = new MdcTaskExecutor();
        //配置核心线程数
        executor.setCorePoolSize(10);
        //配置最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(20);
        //配置队列大小
        executor.setQueueCapacity(3000);
        //配置空闲线程存活时间
        executor.setKeepAliveSeconds(120);
        //配置线程池中的线程的名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("common-thread-pool-");
        //当达到最大线程池的时候丢弃最老的任务
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
        //执行初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }

    /**
     * 定时任务线程池
     * 用于执行自启动的任务执行，父线程不带有MDC标志，不需要传递，直接设置新的MDC
     * 和上面的线程池没啥区别，只是名字不同
     */
    @Bean
    public Executor scheduleThreadPool() {
        log.info("start init schedule thread pool");
        MdcTaskExecutor executor = new MdcTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(20);
        executor.setQueueCapacity(3000);
        executor.setKeepAliveSeconds(120);
        executor.setThreadNamePrefix("schedule-thread-pool-");
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

2. 拦截器配置

package com.example.demo.common.interceptor;

import com.example.demo.common.constant.Constants;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.slf4j.MDC;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.UUID;

/**
 * 日志拦截器
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
@Slf4j
@Component
public class LogInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        //log.info("进入 LogInterceptor");
        //添加MDC值
        MDC.put(Constants.LOG_MDC_ID, UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""));
        //打印接口请求信息
        String method = request.getMethod();
        String uri = request.getRequestURI();
        log.info("[请求接口] : {} : {}", method, uri);
        //打印请求参数
        return true;
    }

    @Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
        //log.info("执行 LogInterceptor");
    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        //log.info("退出 LogInterceptor");
        //打印请求结果
        //删除MDC值
        MDC.remove(Constants.LOG_MDC_ID);
    }
}

对拦截器进行注册：

package com.example.demo.common.config;

import com.example.demo.common.interceptor.LogInterceptor;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

/**
 * MVC配置
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
@Configuration
public class WebMvcConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Autowired
    private LogInterceptor logInterceptor;
    
    /**
     * 拦截器注册
     */
    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(logInterceptor);
    }
}

3. 日志文件配置

需要在logback-spring.xml文件中的日志打印格式里添加%X{trace_id}，如下所示：

<!-- 控制台打印日志的相关配置 -->
<appender name="console_out" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
     <!-- 日志格式 -->
     <encoder>
         <pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%X{trace_id}] [%level] [%thread] [%class:%line] - %m%n</pattern>
         <charset>UTF-8</charset>
     </encoder>
 </appender>

4. 使用方法示例

4.1. 异步使用

这里注意，异步方法的调用不能直接调用当前类的方法，也就是说调用方法和异步方法不能在同一个类里，否则会变为同步执行。

 /**
     * 异步方法
     */
    //@Async//这种写法，当只有一个线程池时，会使用该线程池执行，有多个则会使用SimpleAsyncTaskExecutor
    @Async(value = "commonThreadPool")//指定执行的线程池
    @Override
    public void async() {
        log.info("测试异步线程池");
    }

4.2. 定时任务

package com.example.demo.generator.crontab;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.time.LocalDateTime;

/**
 * 定时任务
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/14
 */
@Slf4j
@Component
public class TestTimeTask {
    //基于注解@Scheduled默认为单线程，开启多个任务时，任务的执行时机会受上一个任务执行时间的影响。
    //使用的线程池是taskScheduler，线程ID为scheduling-x
    //添加@Async注解指定线程池，则可以多线程执行定时任务（原本是单线程的）。

    /**
     * 两次任务开始的时间间隔为2S
     * 不使用线程池，单线程间隔则为4S。单线程保证不了这个2S间隔，因为任务执行耗时超过了定时间隔，就会影响下一次任务的执行
     * 使用线程池，多线程执行，时间间隔为2S
     */
    //@Async(value = "scheduleThreadPool")
    //@Scheduled(fixedRate = 2000)
    public void fixedRate() {
        log.info("定时间隔任务 fixedRate = {}", LocalDateTime.now());
        try {
            Thread.sleep(4_000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 下次任务的开始时间距离上次任务的结束时间间隔为2S
     * 这种适合使用单线程，不适合使用线程池，单线程间隔则为6S。
     * 用了线程池，和这个特性相背离了
     */
    //@Scheduled(fixedDelay = 2_000)
    public void fixedDelay() {
        log.info("延迟定时间隔任务 fixedDelay = {}", LocalDateTime.now());
        try {
            Thread.sleep(4_000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 首次延迟10S后执行fixedDelay类型间隔任务，也可以配置为fixedDelay类型间隔任务
     * 控件第一次执行之前要延迟的毫秒数
     * {@link # fixeddrate} or {@link #fixedDelay}
     */
    //@Scheduled(initialDelay = 10_000, fixedDelay = 1_000)
    public void initialDelay() {
        log.info("首次延迟定时间隔任务 initialDelay = {}", LocalDateTime.now());
    }

    /**
     * 这里使用线程池也是为了防止任务执行耗时超过了定时间隔，就会影响下一次任务的执行
     */
    //@Async(value = "scheduleThreadPool")
    //@Scheduled(cron = "0/2 * * * * *")
    public void testCron() {
        log.info("测试表达式定时任务 testCron = {}", LocalDateTime.now());
        try {
            Thread.sleep(4_000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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