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jcl与jul log4j1 log4j2 logback日志系统机制及集成原理

作者:乒乓狂魔

这篇文章主要介绍了jcl与jul log4j1 log4j2 logback的集成原理,Apache Commons-logging 通用日志框架与日志系统的机制,有需要的朋友可以借鉴参考下

系列文章已完成,目录如下:

jdk-logging log4j logback日志系统实现机制原理介绍

slf4j与jul、log4j1、log4j2、logback的集成原理

slf4j、jcl、jul、log4j1、log4j2、logback大总结

前面介绍了jdk自带的logging、log4j1、log4j2、logback等实际的日志框架

对于开发者而言,每种日志都有不同的写法。如果我们以实际的日志框架来进行编写,代码就限制死了,之后就很难再更换日志系统,很难做到无缝切换。

java web开发就经常提到一项原则:面向接口编程,而不是面向实现编程

所以我们应该是按照一套统一的API来进行日志编程,实际的日志框架来实现这套API,这样的话,即使更换日志框架,也可以做到无缝切换。

这就是commons-logging与slf4j的初衷。

下面就来介绍下commons-logging与slf4j这两个门面如何与上述四个实际的日志框架进行集成的呢

介绍之前先说明下日志简称:

jdk自带的logging->简称 jul (java-util-logging)

apache commons-logging->简称 jcl

apache commons-logging

先从一个简单的使用案例来说明

1 简单的使用案例

private static Log logger=LogFactory.getLog(JulJclTest.class);
public static void main(String[] args){
	if(logger.isTraceEnabled()){
		logger.trace("commons-logging-jcl trace message");
	}
	if(logger.isDebugEnabled()){
		logger.debug("commons-logging-jcl debug message");
	}
	if(logger.isInfoEnabled()){
		logger.info("commons-logging-jcl info message");
	}
}

上述Log、LogFactory都是commons-logging自己的接口和类

2 使用原理

LogFactory.getLog(JulJclTest.class)的源码如下:

public static Log getLog(Class clazz) throws LogConfigurationException {
    return getFactory().getInstance(clazz);
}

上述获取Log的过程大致分成2个阶段

commons-logging默认提供的LogFactory实现:LogFactoryImpl commons-logging默认提供的Log实现:Jdk14Logger、Log4JLogger、SimpleLog。

来看下commons-logging包中的大概内容:

下面来详细说明:

1 获取LogFactory的过程

从下面几种途径来获取LogFactory

1.1 系统属性中获取,即如下形式

System.getProperty("org.apache.commons.logging.LogFactory")

1.2 使用java的SPI机制,来搜寻对应的实现

对于java的SPI机制,详细内容可以自行搜索,这里不再说明。搜寻路径如下:

META-INF/services/org.apache.commons.logging.LogFactory

简单来说就是搜寻哪些jar包中含有搜寻含有上述文件,该文件中指明了对应的LogFactory实现

1.3 从commons-logging的配置文件中寻找

commons-logging也是可以拥有自己的配置文件的,名字为commons-logging.properties,只不过目前大多数情况下,我们都没有去使用它。如果使用了该配置文件,尝试从配置文件中读取属性"org.apache.commons.logging.LogFactory"对应的值

1.4 最后还没找到的话,使用默认的org.apache.commons.logging.impl.LogFactoryImpl

LogFactoryImpl是commons-logging提供的默认实现

2 根据LogFactory获取Log的过程

这时候就需要寻找底层是选用哪种类型的日志

就以commons-logging提供的默认实现为例,来详细看下这个过程:

2.1 从commons-logging的配置文件中寻找Log实现类的类名

从commons-logging.properties配置文件中寻找属性为"org.apache.commons.logging.Log"对应的Log类名

2.2 从系统属性中寻找Log实现类的类名

即如下方式获取:

System.getProperty("org.apache.commons.logging.Log")

2.3 如果上述方式没找到,则从classesToDiscover属性中寻找

classesToDiscover属性值如下:

private static final String[] classesToDiscover = {
    "org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger",
    "org.apache.commons.logging.impl.Jdk14Logger",
    "org.apache.commons.logging.impl.Jdk13LumberjackLogger",
    "org.apache.commons.logging.impl.SimpleLog"
};

它会尝试根据上述类名,依次进行创建,如果能创建成功,则使用该Log,然后返回给用户。

下面针对具体的日志框架,看看commons-logging是如何集成的

commons-logging与jul集成

1 需要的jar包

commons-logging

对应的maven依赖是:

<dependency>
	<groupId>commons-logging</groupId>
	<artifactId>commons-logging</artifactId>
	<version>1.2</version>
</dependency>

2 使用案例

private static Log logger=LogFactory.getLog(JulJclTest.class);

public static void main(String[] args){
	if(logger.isTraceEnabled()){
		logger.trace("commons-logging-jcl trace message");
	}
	if(logger.isDebugEnabled()){
		logger.debug("commons-logging-jcl debug message");
	}
	if(logger.isInfoEnabled()){
		logger.info("commons-logging-jcl info message");
	}
}

结果输出如下:

四月 27, 2015 11:13:33 下午 com.demo.log4j.JulJclTest main
信息: commons-logging-jcl info message

3 使用案例分析

案例过程分析,就是看看上述commons-logging的在执行原理的过程中是如何来走的

1 获取获取LogFactory的过程

所以commons-logging会使用默认的LogFactoryImpl作为LogFactory

2 根据LogFactory获取Log的过程

所以就需要依次根据classesToDiscover中的类名称进行创建。

2.1 我们没有配置commons-logging的commons-logging.properties配置文件

2.2 我们没有配置系统属性"org.apache.commons.logging.Log"

2.3 先是创建org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger

创建失败,因为该类是依赖org.apache.log4j包中的类的

2.4 接着创建org.apache.commons.logging.impl.Jdk14Logger

创建成功,所以我们返回的就是Jdk14Logger,看下它是如何与jul集成的

它内部有一个java.util.logging.Logger logger属性,所以Jdk14Logger的info("commons-logging-jcl info message")操作都会转化成由java.util.logging.Logger来实现:

上述logger的来历:

logger = java.util.logging.Logger.getLogger(name);

就是使用jul原生的方式创建的一个java.util.logging.Logger,参见jdk-logging的原生写法

是如何打印info信息的呢?

使用jul原生的方式:

logger.log(Level.WARNING,"commons-logging-jcl info message");

由于jul默认的级别是INFO级别(见上一篇文章的说明中的配置文件jdk自带的logging),所以只打出了如下信息:

四月 27, 2015 11:41:24 下午 com.demo.log4j.JulJclTest main
信息: commons-logging-jcl info message

原生的jdk的logging的日志级别是FINEST、FINE、INFO、WARNING、SEVERE分别对应我们常见的trace、debug、info、warn、error。

commons-logging与log4j1集成

1 需要的jar包

commons-logging

log4j

对应的maven依赖是:

<dependency>
	<groupId>commons-logging</groupId>
	<artifactId>commons-logging</artifactId>
	<version>1.2</version>
</dependency>
<dependency>
	<groupId>log4j</groupId>
	<artifactId>log4j</artifactId>
	<version>1.2.17</version>
</dependency>

4.2 使用案例

在类路径下加入log4j的配置文件log4j.properties

log4j.rootLogger = trace, console
log4j.appender.console = org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.console.layout = org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.console.layout.ConversionPattern = %-d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} %m%n

使用方式如下:

private static Log logger=LogFactory.getLog(Log4jJclTest.class);
public static void main(String[] args){
	if(logger.isTraceEnabled()){
		logger.trace("commons-logging-log4j trace message");
	}
	if(logger.isDebugEnabled()){
		logger.debug("commons-logging-log4j debug message");
	}
	if(logger.isInfoEnabled()){
		logger.info("commons-logging-log4j info message");
	}
}

代码没变,还是使用commons-logging的接口和类来编程,没有log4j的任何影子。这样,commons-logging就与log4j集成了起来,我们可以通过log4j的配置文件来控制日志的显示级别

上述是trace级别(小于debug),所以trace、debug、info的都会显示出来

3 使用案例分析

案例过程分析,就是看看上述commons-logging的在执行原理的过程中是如何来走的:

1 获取获取LogFactory的过程

同上述jcl的过程一样,使用默认的LogFactoryImpl作为LogFactory

2 根据LogFactory获取Log的过程

同上述jcl的过程一样,最终会依次根据classesToDiscover中的类名称进行创建:

先是创建org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger

创建成功,因为此时含有log4j的jar包,所以返回的是Log4JLogger,我们看下它与commons-logging是如何集成的:

它内部有一个org.apache.log4j.Logger logger属性,这个是log4j的原生Logger。所以Log4JLogger都是委托这个logger来完成的

2.1 org.apache.log4j.Logger logger来历

org.apache.log4j.Logger.getLogger(name)

使用原生的log4j1的写法来生成,参见之前log4j原生的写法log4j1原生的写法,我们知道上述过程会引发log4j1的配置文件的加载,之后就进入log4j1的世界了

2.2 输出日志

测试案例中我们使用commons-logging输出的日志的形式如下(这里的logger是org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger类型):

logger.debug("commons-logging-log4j debug message");

其实就会转换成log4j原生的org.apache.log4j.Logger对象(就是上述获取的org.apache.log4j.Logger类型的logger对象)的如下输出:

logger.debug("log4j debug message");

上述过程最好与log4j1的原生方式对比着看,见log4j1的原生方式

commons-logging与log4j2集成

1 需要的jar包

commons-logging

log4j-api (log4j2的API包)

log4j-core (log4j2的API实现包)

log4j-jcl (log4j2与commons-logging的集成包)

对应的maven依赖是:

<dependency>
	<groupId>commons-logging</groupId>
	<artifactId>commons-logging</artifactId>
	<version>1.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-api</artifactId>
    <version>2.2</version>
</dependency>
<dependency>
	<groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
	<artifactId>log4j-core</artifactId>
	<version>2.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-jcl</artifactId>
    <version>2.2</version>
</dependency>

2 使用案例

编写log4j2的配置文件log4j2.xml,简单如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration status="WARN">
  <Appenders>
    <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
      <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n"/>
    </Console>
  </Appenders>
  <Loggers>
    <Root level="debug">
      <AppenderRef ref="Console"/>
    </Root>
  </Loggers>
</Configuration>

使用案例如下:

private static Log logger=LogFactory.getLog(Log4j2JclTest.class);

public static void main(String[] args){
	if(logger.isTraceEnabled()){
		logger.trace("commons-logging-log4j trace message");
	}
	if(logger.isDebugEnabled()){
		logger.debug("commons-logging-log4j debug message");
	}
	if(logger.isInfoEnabled()){
		logger.info("commons-logging-log4j info message");
	}
}

仍然是使用commons-logging的Log接口和LogFactory来进行编写,看不到log4j2的影子。但是这时候含有上述几个jar包,log4j2就与commons-logging集成了起来。

3 使用案例分析

案例过程分析,就是看看上述commons-logging的在执行原理的过程中是如何来走的:

1 先来看下上述 log4j-jcl(log4j2与commons-logging的集成包)的来历:

我们知道,commons-logging原始的jar包中使用了默认的LogFactoryImpl作为LogFactory,该默认的LogFactoryImpl中的classesToDiscover(到上面查看它的内容)并没有log4j2对应的Log实现类。所以我们就不能使用这个原始包中默认的LogFactoryImpl了,需要重新指定一个,并且需要给出一个apache的Log实现(该Log实现是用于log4j2的),所以就产生了log4j-jcl这个jar包,来看下这个jar包的大致内容:

这里面的LogFactoryImpl就是要准备替换commons-logging中默认的LogFactoryImpl(其中META-INF/services/下的那个文件起到重要的替换作用,下面详细说)

这里面的Log4jLog便是针对log4j2的,而commons-logging中的原始的Log4JLogger则是针对log4j1的。它们都是commons-logging的Log接口的实现

2 获取获取LogFactory的过程

这个过程就和jul、log4j1的集成过程不太一样了。通过java的SPI机制,找到了org.apache.commons.logging.LogFactory对应的实现,即在log4j-jcl包中找到的,其中META-INF/services/org.apache.commons.logging.LogFactory中的内容是:

org.apache.logging.log4j.jcl.LogFactoryImpl

即指明了使用log4j-jcl中的LogFactoryImpl作为LogFactory

3 根据LogFactory获取Log的过程

就来看下log4j-jcl中的LogFactoryImpl是怎么实现的

public class LogFactoryImpl extends LogFactory {
	private final LoggerAdapter<Log> adapter = new LogAdapter();
	//略
}

这个LoggerAdapter是lo4j2中的一个适配器接口类,根据log4j2生产的原生的org.apache.logging.log4j.Logger实例,将它包装成你指定的泛型类。

这里使用的LoggerAdapter实现是LogAdapter,它的内容如下:

public class LogAdapter extends AbstractLoggerAdapter<Log> {
    @Override
    protected Log newLogger(final String name, final LoggerContext context) {
        return new Log4jLog(context.getLogger(name));
    }
    @Override
    protected LoggerContext getContext() {
        return getContext(ReflectionUtil.getCallerClass(LogFactory.class));
    }
}

我们可以看到,它其实就是将原生的log4j2的Logger封装成Log4jLog。这里就可以看明白了,下面来详细的走下流程,看看是什么时候来初始化log4j2的:

至此,我们通过Log4jLog实例打印的日志都是委托给了它内部包含的log4j2的原生Logger对象了。

3.1 首先获取log4j2中的重要配置对象LoggerContext,LogAdapter的实现如上面的源码(使用父类的getContext方法),父类方法的内容如下:

LogManager.getContext(cl, false);

我们可以看到这其实就是使用log4j2的LogManager进行初始化的,至此就进入log4j2的初始化的世界了。

3.2 log4j2的LoggerContext初始化完成后,该生产一个log4j2原生的Logger对象

使用log4j2原生的方式:

context.getLogger(name)

3.3 将上述方式产生的Log4j原生的Logger实例进行包装,包装成Log4jLog

new Log4jLog(context.getLogger(name));

上述过程最好与log4j2的原生方式对比着看,见log4j2的原生方式

commons-logging与logback集成

需要的jar包

jcl-over-slf4j (替代了commons-logging,下面详细说明)

slf4j-api

logback-core

logback-classic

对应的maven依赖是:

<dependency>
	<groupId>org.slf4j</groupId>
	<artifactId>jcl-over-slf4j</artifactId>
	<version>1.7.12</version>
</dependency>
<dependency>
	<groupId>org.slf4j</groupId>
	<artifactId>slf4j-api</artifactId>
	<version>1.7.12</version>
</dependency>
<dependency> 
	<groupId>ch.qos.logback</groupId> 
	<artifactId>logback-core</artifactId> 
	<version>1.1.3</version> 
</dependency> 
<dependency> 
    <groupId>ch.qos.logback</groupId> 
    <artifactId>logback-classic</artifactId> 
    <version>1.1.3</version> 
</dependency>

2 使用案例

首先在类路径下编写logback的配置文件logback.xml,简单如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
  <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
    <encoder>
      <pattern>%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern>
    </encoder>
  </appender>
  <root level="DEBUG">          
    <appender-ref ref="STDOUT" />
  </root>  
</configuration>

使用方式:

private static Log logger=LogFactory.getLog(LogbackTest.class);

public static void main(String[] args){
	if(logger.isTraceEnabled()){
		logger.trace("commons-logging-jcl trace message");
	}
	if(logger.isDebugEnabled()){
		logger.debug("commons-logging-jcl debug message");
	}
	if(logger.isInfoEnabled()){
		logger.info("commons-logging-jcl info message");
	}
}

完全是用commons-logging的API来完成日志编写

3 使用案例分析

logback本身的使用其实就和slf4j绑定了起来,现在要想指定commons-logging的底层log实现是logback,则需要2步走

这样就可以完成commons-logging与logback的集成。即写着commons-logging的API,底层却是logback来进行输出

然后来具体分析下整个过程的源码实现:

1 先看下jcl-over-slf4j都有哪些内容(它可以替代了commons-logging)

如下图 

这就是jcl-over-slf4j的大致内容

这里可以与commons-logging原生包中的内容进行下对比。原生包中的内容如下:

1.1 commons-logging中的Log接口和LogFactory类等

这是我们使用commons-logging编写需要的接口和类

1.2 去掉了commons-logging原生包中的一些Log实现和默认的LogFactoryImpl

只有SLF4JLog实现和SLF4JLogFactory

2 获取获取LogFactory的过程

jcl-over-slf4j包中的LogFactory和commons-logging中原生的LogFactory不一样,jcl-over-slf4j中的LogFactory直接限制死,是SLF4JLogFactory,源码如下:

public abstract class LogFactory {
	static LogFactory logFactory = new SLF4JLogFactory();
	//略
}

3 根据LogFactory获取Log的过程

这就需要看下jcl-over-slf4j包中的SLF4JLogFactory的源码内容:

Log newInstance;
Logger slf4jLogger = LoggerFactory.getLogger(name);
if (slf4jLogger instanceof LocationAwareLogger) {
    newInstance = new SLF4JLocationAwareLog((LocationAwareLogger) slf4jLogger);
} else {
    newInstance = new SLF4JLog(slf4jLogger);
}

可以看到其实是用slf4j的LoggerFactory先创建一个slf4j的Logger实例(这其实就是单独使用logback的使用方式,见logback原生案例)。

然后再将这个Logger实例封装成common-logging定义的Log接口实现,即SLF4JLog或者SLF4JLocationAwareLog实例。

所以我们使用的commons-logging的Log接口实例都是委托给slf4j创建的Logger实例(slf4j的这个实例又是选择logbakc后产生的,即slf4j产生的Logger实例最终还是委托给logback中的Logger的)

结尾

这篇讲解commons-logging与jul、log4j1、log4j2、logback的集成原理,内容很长了,就把slf4j与上述四者的集成放到下一篇文章,更多关于jcl与jul log4j1 log4j2 logback日志系统集成的资料请关注脚本之家其它相关文章!

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