从SLF4J源码角度分析阿里开发手册日志规约

小鱼儿 2021-09-25 05:28 190阅读 0赞

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# 1 日志规约 #

阿里巴巴开发手册日志规约章节有一条强制规定：应用中不可直接使用日志系统（Log4j、Logback）中的API，而应依赖使用日志框架SLF4J中的API。使用门面模式的日志框架，有利于维护和各个类的日志处理方式统一：

import org.slf4j.Logger;
    import org.slf4j.LoggerFactory;
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Abc.class);

我们在使用日志框架的过程中会发现，日志框架种类很多如slf4j、log4j、logback等等，在引入依赖时很容易混淆。那么这些框架是什么关系、应该如何使用就是本文需要回答的问题。

# 2 实例分析 #

如果我们知道slf4j全称会对理解这个框架有所帮助：

Simple Logging Facade for Java

全称含义就是Java简单日志门面，我们知道有一种设计模式被称为门面模式，其本质是化零为整，通过一个对象将散落在各处的功能整合在一起，这样外部只要通过与这个对象交互，由该对象选择具体实现细节，slf4j就是这样一个门面。应用程序只需要和slf4j进行交互，slf4j选择使用哪一个日志框架的具体实现。  
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## 2.1 slf4j-jdk14 ##

### (1) 引入依赖 ###

### (2) 代码实例 ###

import org.slf4j.Logger;
    import org.slf4j.LoggerFactory;
    
    public class LogTest { 
        private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LogTest.class);
        public static void main(String[] args) { 
            logger.info("info message");
            System.out.println("LogTest");
            logger.error("error message");
        }
    }

### (3) 输出日志 ###

LogTest
    三月 14, 2021 11:39:14 上午 com.my.log.test.jdk14.LogTest main
    信息: info message
    三月 14, 2021 11:39:14 上午 com.my.log.test.jdk14.LogTest main
    严重: error message

## 2.2 slf4j-simple ##

### (1) 引入依赖 ###

<dependencies>
      
      <dependency>
        <groupId>org.slf4j</groupId>
        <artifactId>slf4j-api</artifactId>
        <version>1.7.30</version>
      </dependency>
      
      
      <dependency>
        <groupId>org.slf4j</groupId>
        <artifactId>slf4j-simple</artifactId>
        <version>1.7.30</version>
      </dependency>
    </dependencies>

### (2) 代码实例 ###

### (3) 输出日志 ###

[main] INFO com.my.log.test.simple.LogTest - info message
    LogTest
    [main] ERROR com.my.log.test.simple.LogTest - error message

## 2.3 logback ##

### (1) 引入依赖 ###

<dependencies>
      
      <dependency>
        <groupId>org.slf4j</groupId>
        <artifactId>slf4j-api</artifactId>
        <version>1.7.30</version>
      </dependency>
      
      
      <dependency>
        <groupId>ch.qos.logback</groupId>
        <artifactId>logback-core</artifactId>
        <version>1.2.3</version>
      </dependency>
      <dependency>
        <groupId>ch.qos.logback</groupId>
        <artifactId>logback-classic</artifactId>
        <version>1.2.3</version>
      </dependency>
    </dependencies>

### (2) 代码实例 ###

### (3) 输出日志 ###

11:40:53.406 [main] INFO com.my.log.test.logbck.LogTest - info message
    LogTest
    11:40:53.410 [main] ERROR com.my.log.test.logbck.LogTest - error message

## 2.4 slf4j-log4j12 ##

### (1) 引入依赖 ###

### (2) 代码实例 ###

### (3) 日志配置 ###

<log4j:configuration xmlns:log4j='http://jakarta.apache.org/log4j/'>
      <appender name="myConsoleAppender" class="org.apache.log4j.ConsoleAppender">
        <layout class="org.apache.log4j.PatternLayout">
          <param name="ConversionPattern" value="[%d{dd HH:mm:ss,SSS\} %-5p] [%t] %c{2\} - %m%n" />
        </layout>
        
        <filter class="org.apache.log4j.varia.LevelRangeFilter">
          <param name="levelMin" value="debug" />
          <param name="levelMax" value="error" />
          <param name="AcceptOnMatch" value="true" />
        </filter>
      </appender>
      <root>
        <priority value="debug" />
        <appender-ref ref="myConsoleAppender" />
      </root>
    </log4j:configuration>

### (4) 输出日志 ###

[14 11:41:39,198 INFO ] [main] log4j.LogTest - info message
    LogTest
    [14 11:41:39,201 ERROR] [main] log4j.LogTest - error message

# 3 源码分析 #

我们发现上述实例中Java代码并没有变化，只是将引用具体日志框架的实现进行了替换，例如依赖从simple替换为log4j，具体日志服务实现就替换成了log4j，这到底是怎么实现的？下面我们通过阅读源码回答这个问题。  
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## 3.1 阅读准备 ##

### (1) 源码地址 ###

目前最新版本2.0.0-alpha2-SNAPSHOT

https://github.com/qos-ch/slf4j

### (2) 项目结构 ###

我们从项目结构可以看出一些信息：门面是api模块，具体实现包括jdk14、log4j12、simple模块，需要注意logback是同一个作者的另一个项目。

### (3) 阅读入口 ###

package org.slf4j;
    
    public class NoBindingTest { 
        public void testLogger() { 
            Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NoBindingTest.class);
            logger.debug("hello" + diff);
            assertTrue(logger instanceof NOPLogger);
        }
    }

## 3.2 源码分析 ##

#### LoggerFactory.getLogger ####

public final class LoggerFactory { 
        public static Logger getLogger(Class<?> clazz) { 
            Logger logger = getLogger(clazz.getName());
            if (DETECT_LOGGER_NAME_MISMATCH) { 
                Class<?> autoComputedCallingClass = Util.getCallingClass();
                if (autoComputedCallingClass != null && nonMatchingClasses(clazz, autoComputedCallingClass)) { 
                    Util.report(String.format("Detected logger name mismatch. Given name: \"%s\"; computed name: \"%s\".", logger.getName(),
                                              autoComputedCallingClass.getName()));
                    Util.report("See " + LOGGER_NAME_MISMATCH_URL + " for an explanation");
                }
            }
            return logger;
        }
    }

#### getLogger(clazz.getName()) ####

public final class LoggerFactory { 
        public static Logger getLogger(String name) { 
            ILoggerFactory iLoggerFactory = getILoggerFactory();
            return iLoggerFactory.getLogger(name);
        }
    }

#### getILoggerFactory() ####

public final class LoggerFactory { 
        public static ILoggerFactory getILoggerFactory() { 
            return getProvider().getLoggerFactory();
        }
    }

#### getProvider() ####

public final class LoggerFactory { 
        static SLF4JServiceProvider getProvider() { 
            if (INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED) { 
                synchronized (LoggerFactory.class) { 
                    if (INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED) { 
                        INITIALIZATION_STATE = ONGOING_INITIALIZATION;
                        performInitialization();
                    }
                }
            }
            switch (INITIALIZATION_STATE) { 
            case SUCCESSFUL_INITIALIZATION:
                return PROVIDER;
            case NOP_FALLBACK_INITIALIZATION:
                return NOP_FALLBACK_FACTORY;
            case FAILED_INITIALIZATION:
                throw new IllegalStateException(UNSUCCESSFUL_INIT_MSG);
            case ONGOING_INITIALIZATION:
                return SUBST_PROVIDER;
            }
            throw new IllegalStateException("Unreachable code");
        }
    }

#### performInitialization() ####

public final class LoggerFactory { 
        private final static void performInitialization() { 
            bind();
            if (INITIALIZATION_STATE == SUCCESSFUL_INITIALIZATION) { 
                versionSanityCheck();
            }
        }
    }

#### bind() ####

public final class LoggerFactory { 
        private final static void bind() { 
            try { 
                // 核心代码
                List<SLF4JServiceProvider> providersList = findServiceProviders();
                reportMultipleBindingAmbiguity(providersList);
                if (providersList != null && !providersList.isEmpty()) { 
                	PROVIDER = providersList.get(0);
                	PROVIDER.initialize();
                	INITIALIZATION_STATE = SUCCESSFUL_INITIALIZATION;
                    reportActualBinding(providersList);
                }
                // 省略代码
            } catch (Exception e) { 
                failedBinding(e);
                throw new IllegalStateException("Unexpected initialization failure", e);
            }
        }
    }

#### findServiceProviders() ####

这个方法是加载具体日志实现的核心方法，使用SPI机制加载所有SLF4JServiceProvider实现类：

public final class LoggerFactory { 
        private static List<SLF4JServiceProvider> findServiceProviders() { 
            ServiceLoader<SLF4JServiceProvider> serviceLoader = ServiceLoader.load(SLF4JServiceProvider.class);
            List<SLF4JServiceProvider> providerList = new ArrayList<SLF4JServiceProvider>();
            for (SLF4JServiceProvider provider : serviceLoader) { 
                providerList.add(provider);
            }
            return providerList;
        }
    }

SPI（Service Provider Interface）是一种服务发现机制，本质是将接口实现类的全限定名配置在文件中，并由服务加载器读取配置文件加载实现类，这样可以在运行时动态为接口替换实现类，通过SPI机制可以为程序提供拓展功能。本文以log4j为例说明使用SPI功能分为三个步骤：

##### (1) 实现接口 #####

public class Log4j12ServiceProvider implements SLF4JServiceProvider

##### (2) 声明配置文件 #####

文件位置：src/main/resource/META-INF/services/
    文件名称：org.slf4j.spi.SLF4JServiceProvider
    文件内容：org.slf4j.log4j12.Log4j12ServiceProvider

##### (3) 进行服务加载 #####

我们知道只要各种日志实现框架按照SPI约定进行代码编写和配置文件声明，即可以被LoggerFactory加载，slf4j会获取第一个作为实现。

public final class LoggerFactory { 
        private final static void bind() { 
            try { 
                // 使用SPI机制加载具体日志实现
                List<SLF4JServiceProvider> providersList = findServiceProviders();
                reportMultipleBindingAmbiguity(providersList);
                if (providersList != null && !providersList.isEmpty()) { 
                    // 获取第一个实现
                    PROVIDER = providersList.get(0);
                    PROVIDER.initialize();
                    INITIALIZATION_STATE = SUCCESSFUL_INITIALIZATION;
                    reportActualBinding(providersList);
                }
                // 省略代码
            } catch (Exception e) { 
                failedBinding(e);
                throw new IllegalStateException("Unexpected initialization failure", e);
            }
        }
    }

分析到这里我们的问题应该可以获得解答，假设我们项目只引入了slf4j和log4j，相当于只有log4j这一个具体实现，那么项目打印日志就会使用log4j框架。

# 4 文章总结 #

本文我们从阿里开发手册日志规约出发，首先分析了如何使用不同的日志框架，然后我们从问题出发（不修改代码即可替换具体日志框架）进行slf4j源码阅读，从源码中我们知道实现核心是SPI机制，这个机制可以动态加载具体日志实现。关于SPI源码分析请参看笔者文章[「DUBBO系列」JDK SPI机制原理  
][DUBBO_JDK SPI_]，希望本文对大家有所帮助。

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[DUBBO_JDK SPI_]: https://juejin.cn/post/6898116011019468808