一起重新认识一下Log4j2，感受异步性能的无敌

电玩女神 2022-08-31 00:56 179阅读 0赞

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*  Log4j2简介
 *  最牛逼的性能
 *  更强大的参数格式化
 *  更简化的配置
 *  与其他日志抽象/门面适配
 *  其他的特点
 *  基本用法
 *  总结

--------------------

**Logback**  算是JAVA 里一个老牌的日志框架，从06年开始第一个版本，迭代至今也十几年了。不过logback最近一个稳定版本还停留在 2017 年，好几年都没有更新；logback的兄弟 slf4j 最近一个稳定版也是2017年，有点凉凉的意思。

而且 logback的异步性能实在拉跨，功能简陋，配置又繁琐，远不及Apache 的新一代日志框架 - **Log4j2**

**目前来看，Log4j2 就是王者，其他日志框架都不是对手**

# Log4j2简介 #

Apache Log4j 2是 Log4j(1) 的升级版，比它的祖先 Log4j 1. x 有了很大的改进，和logback对比有很大的改进。除了内部设计的调整外，主要有以下几点的大升级：

*  更简化的配置
 *  更强大的参数格式化
 *  最夸张的异步性能

Log4j 2中，分为**API(log4j-api）** 和**实现(log4j-core)** 两个模块。API 和slf4j 是一个类型，属于日志抽象/门面，而实现部分，才是Log4j 2的核心。

*  org.apache.logging.log4j » log4j-api
 *  org.apache.logging.log4j » log4j-core

# 最牛逼的性能 #

## 最强的异步性能 ##

这个特性，算是Log4j2最强之处了。log4j2 在目前JAVA中的日志框架里，异步日志的性能是最高的，没有之一。

先来看一下，几种日志框架benchmark对比结果（log4j2官方测试结果）：![1370687fdf79b8bba543ccac54c41199.png][]从图上可以看出，log4j2的异步（全异步，非混合模式）下的性能，远超log4j1和logback，简直吊打。压力越大的情况下，吞吐上的差距就越大。**在64线程测试下，log4j2的吞吐达到了180w+/s，而logback/log4j1只有不到20w，相差近十倍**

## 零GC（Garbage-free） ##

从2.6版本开始（2016年），log4j2 默认就以零GC模式运行了。什么叫零GC呢？就是不会由于log4j2而导致GC。

log4j2 中**各种Message对象，字符串数组，字节数组等全部复用** ，不重复创建，大大减少了无用对象的创建，从而做到“零GC”。

## 更高性能 I/O 写入的支持 ##

log4j 还提供了一个MemoryMappedFileAppender，I/O 部分使用MemoryMappedFile来实现，可以得到极高的I/O性能。**不过在使用MemoryMappedFileAppender之前，得确定你足够了解MemoryMappedFile的相关知识，否则不要轻易使用呦。**

# 更强大的参数格式化 #

API模块和slf4j相比，提供了更丰富的参数格式化功能。

## 使用`{}`占位符格式化参数 ##

在slf4j里，我们可以用`{}`的方式来实现“format”的功能（参数会直接toString替换占位符），像下面这样：

logger.debug("Logging in user {} with birthday {}", user.getName(), user.getBirthdayCalendar());

## 使用String.format的形式格式化参数 ##

log4j2 中除了支持`{}`的参数占位符，还支持String.format的形式：

public static Logger logger = LogManager.getFormatterLogger("Foo");
    
    logger.debug("Logging in user %s with birthday %s", user.getName(), user.getBirthdayCalendar());
    logger.debug("Logging in user %1$s with birthday %2$tm %2$te,%2$tY", user.getName(), user.getBirthdayCalendar());
    logger.debug("Integer.MAX_VALUE = %,d", Integer.MAX_VALUE);
    logger.debug("Long.MAX_VALUE = %,d", Long.MAX_VALUE);

**注意，如果想使用String.format的形式，需要使用`LogManager.getFormatterLogger`而不是`LogManager.getLogger`**

## 使用logger.printf格式化参数 ##

log4j2 的 Logger接口中，还有一个`printf`方法，无需创建`LogManager.getFormatterLogger`，就可以使用`String.format`的形式

logger.printf(Level.INFO, "Logging in user %1$s with birthday %2$tm %2$te,%2$tY", user.getName(), user.getBirthdayCalendar());
    
    logger.debug("Opening connection to {}...", someDataSource);

## “惰性”打日志（lazy logging） ##

这个功能虽然小，但非常实用。

在某些业务流程里，为了留根或追溯问题，需要完整的打印入参，一般是把入参给用JSON/XML序列化后用**debug** 级别打印：

logger.debug("入参报文：{}",JSON.toJSONString(policyDTO));

如果需要追溯问题时，会将系统的日志级别调到debug/trace，这样就可以打印。但是这里有个问题，**虽然在info级别下debug不会输出内容，但JSON.toJSONString()这个序列化的代码一定会执行，严重影响正常流程下的执行效率。**

我们期望的结果是info级别下，连序列化都不执行。这里可以通过`isDebugEnable`来判断当前配置下debug级别是否可以输出：

if(logger.isDebugEnabled()){
        logger.debug("入参报文：{}",JSON.toJSONString(policyDTO));
    }

这样虽然可以避免不必要的序列化，但每个地方都这么写还是有点难受的，一行变成了三行。

log4j2 的 logger 对象，提供了一系列lambda的支持，通过这些接口可以实现“惰性”打日志：

void debug(String message, Supplier<?>... paramSuppliers);
    void info(String message, Supplier<?>... paramSuppliers);
    void trace(String message, Supplier<?>... paramSuppliers);
    void error(String message, Supplier<?>... paramSuppliers);
    
    //等同于下面的先判断，后打印
    logger.debug("入参报文：{}",() -> JSON.toJSONString(policyDTO));
    
    if(logger.isDebugEnabled()){
        logger.debug("入参报文：{}",JSON.toJSONString(policyDTO));
    }

这种 Supplier + Lambda 的形式，等同于上面的先判断 isDebugEnable 然后打印，三行的代码变成了一行。嗯，真香。

# 更简化的配置 #

Log4j 2 同时支持XML/JSON/YML/Properties 四种形式的配置文件，不过最主流的还是XML的方式，最直观。

来看一下logback和log4j2的配置文件对比，同样功能的配置下：

## logback.xml ##

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <configuration>
     <appender name = "File" class= "ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
            <file>logs/app.log</file>
            <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
                <fileNamePattern>logs/archives/app-%d{yyyy-MM-dd}.log.gz</fileNamePattern>
          
               <maxFileSize>1 GB</maxFileSize>
            </rollingPolicy>
        </appender>
        <root level="info">
          <appender-ref ref="File"/>
        </root>
    </configuration>

## log4j2.xml ##

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <Configuration xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude"
                   status="warn" name="XInclude">
        <Appenders>
              <RollingFile name="File" fileName="logs/app.log" filePattern="logs/archives/app-%d{yyyy-MM-dd}-%i.log.gz">
                  <PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} %5p [%t] %-40.40c{1.} : %m%n"/>
                  <Policies>
                      <TimeBasedTriggeringPolicy />
                      
                      <SizeBasedTriggeringPolicy size="1 GB"/>
                  </Policies>
              </RollingFile>
        </Appenders>
        <Loggers>
            <Root level="INFO">
                <AppenderRef ref="File"/>
            </Root>
        </Loggers>
    </Configuration>

在log4j2中，appender的配置从使用 Appender 实现名即标签名的形式，语法上更简洁一些：

<RollingFile name="File">
      
    <appender name = "File" class= "ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">

# 与其他日志抽象/门面适配 #

log4j2 由于拆分为 API 和 实现两部分，所以可能也需要和其他日志框架进行适配，详细的日志框架适配方案请参考我的另一篇文章《【可能是全网最全的】JAVA日志框架适配/冲突解决方案》![9da0749e728dd91a7e0ec552bba7cfdf.png][]

# 其他的特点 #

1.  异步队列使用高性能队列 - **LMAX Disruptor**
2.  Appender丰富，有**JMS/JPA/KAFKA/Http/MONGODB/CouchDB/Socket/Script** 等各种Appender的支持
3.  支持自定义日志级别
4.  ……

# 基本用法 #

终于介绍完了Log4j2的强大，现在来介绍下Log4j2的基本使用。

## 引用log4j2的maven依赖 ##

log4j-api在log4j-core中已经有依赖了，直接依赖core即可

<dependency>
        <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
        <artifactId>log4j-core</artifactId>
        <version>2.14.1</version>
    </dependency>

注意，引用log4j2时，需要注意项目中是否有多套日志框架共存/冲突，需要适配的问题。细节请参考上面的**与其他日志抽象/门面适配**

## 配置文件示例 ##

首先是配置文件，默认的配置文件路径为：`classpath:log4j2.xml`（推荐使用xml）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <Configuration xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude"
                   status="warn" name="XInclude">
        <Properties>
          <Property name="PATTERN" value="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} %5p [%t] %-40.40c{1.} : %m%n"/>
        </Properties>
        <Appenders>
            
              <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
                <PatternLayout pattern="${PATTERN}"/>
              </Console>
            
              <RollingFile name="File" fileName="logs/app.log" filePattern="logs/archives/app-%d{yyyy-MM-dd}-%i.log.gz">
                  <PatternLayout pattern="${PATTERN}"/>
                  <Policies>
                     
                      <TimeBasedTriggeringPolicy />
                      
                      <SizeBasedTriggeringPolicy size="1 GB"/>
                  </Policies>
              </RollingFile>
        </Appenders>
        <Loggers>
           
           
           <Logger name="your logger/package name" level="debug" additivity="false"/>
           
            <Root level="INFO">
               
               
                <AppenderRef ref="Console"/>
               <AppenderRef ref="File"/>
            </Root>
        </Loggers>
    </Configuration>

## XML配置文件语法 ##

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>;
    <Configuration>
      <Properties>
        <Property name="name1">value</property>
        <Property name="name2" value="value2"/>
      </Properties>
      <filter  ... />
      <Appenders>
        <appender ... >
          <filter  ... />
        </appender>
        ...
      </Appenders>
      <Loggers>
        <Logger name="name1">
          <filter  ... />
        </Logger>
        ...
        <Root level="level">
          <AppenderRef ref="name"/>
        </Root>
      </Loggers>
    </Configuration>

## 创建Logger ##

直接使用log4j2的api：

import org.apache.logging.log4j.LogManager;
    import org.apache.logging.log4j.Logger;
    
    Logger logger = LogManager.getLogger(Log4j2Test.class);
    logger.error(...);
    logger.warn(...);
    logger.info(...);
    logger.debug(...);
    logger.trace(...);

如果是配合slf4j使用也是可以的，只需要按照前面说的，提前做好适配，然后使用slf4j的api即可。不过如果是新系统的话，建议直接上log4j2的api吧，可以享受所有log4j2的功能，使用slf4j之类的api时，上面说的参数格式化之类的功能就无法使用了。

## 全异步配置（重要！！） ##

推荐配置**log4j2** **全异步（all async），在你的启动脚本中增加一个系统变量的配置：**

-Dlog4j2.contextSelector=org.apache.logging.log4j.core.async.AsyncLoggerContextSelector

# 总结 #

Log4j2 如今性能最强，功能最强，而且持续更新维护。还在等什么？是时候替换你的logback/log4j1了！

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