Log4j日志级别及使用规范

迷南。 2023-10-04 12:37 60阅读 0赞

**目录**

1、日志存储

2、日志工具的选择

3、日志输出级别

4、Log4j配置

5、什么时候应该打日志

6、日志API规范

6.1、Log4j、slf4j对象的声明和初始化，仅以下代码是符合规范的

6.2、参数格式化

6.3、打印错误异常的详细堆栈信息

6.4、log4j代码示例

7、小结

8、不同级别的使用

8.1、ERROR

8.2、WARN

8.3、 INFO

8.4 、DEBUG

8.5 、TRACE

9、规范示例说明

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

在开发后端接口，服务搭建时，对于日志记录，不仅要有，还要做好，刚好项目团队对于这块疏于管理，对问题排查带来极大困扰，又是老项目，只能用用log4j，简单的记录下日志，减少后期运维工作量，借次，记录log4j用法规范，用于内部参考

> 1.  日志的作用是让方便后期运维，快速定位问题，或监控系统等
> 2.  日志输出,有序有理且不杂乱，有规范
> 3.  业务流程关键环节日志记录，方便排查设计逻辑上的不合理之处
> 4.  下文示例，涉及到参数格式化的地方，无特殊说明，都是用的slf4j，log4j参数格式化

### **1、日志存储** ###

目前的日志存储，一般分为两种：

**本地日志**：存储在应用服务容器下，指定路径

**远程日志**：elk loki日志管理平台

### **2、日志工具的选择** ###

**Log4j:不支持参数格式化**

**SLF4J**：SLF4J提供了一个名为参数化日志的高级特性，可以显著提高在配置为关闭日志的情况下的日志语句性能

//slf4j
    log.debug("Found {} records matching filter: '{}'", records, filter);
    
    //log4j
    log.debug("Found " + records + " records matching filter: '" + filter + "'");

可以看出SLF4J的方式一方面更简略易读，另一方面少了字符串拼接的开销,并且在日志级别达不到时（这里例子即为设置级别为debug以上），不会调用对象的toString方法。

### **3、日志输出级别** ###

**ERROR：**系统中发生了非常严重的问题，必须马上有人进行处理。没有系统可以忍受这个级别的问题的存在。比如：NPEs（空指针异常），数据库不可用，关键业务流程中断等等

**WARN：**发生这个级别问题时，处理过程可以继续，但必须对这个问题给予额外关注。这个问题又可以细分成两种情况：一种是存在严重的问题但有应急措施（比如数据库不可用，使用Cache）；第二种是潜在问题及建议（ATTENTION），比如生产环境的应用运行在Development模式下、管理控制台没有密码保护等。系统可以允许这种错误的存在，但必须及时做跟踪检查

**INFO：**重要的业务处理已经结束。在实际环境中，系统管理员或者高级用户要能理解INFO输出的信息并能很快的了解应用正在做什么。比如，一个和处理机票预订的系统，对每一张票要有且只有一条INFO信息描述 "\[Who\] booked ticket from \[Where\] to \[Where\]"。另外一种对INFO信息的定义是：记录显著改变应用状态的每一个action，比如：数据库更新、外部系统请求

**DEBUG：**用于开发人员使用。将在TRACE章节中一起说明这个级别该输出什么信息

**TRACE：**非常具体的信息，只能用于开发调试使用。部署到生产环境后，这个级别的信息只能保持很短的时间。这些信息只能临时存在，并将最终被关闭。要区分DEBUG和TRACE会比较困难，对一个在开发及测试完成后将被删除的LOG输出，可能会比较适合定义为TRACE级别

### **4、Log4j配置** ###

常用log4j配置，一般可以采用两种方式，.properties和.xml，下边以.properties为例：

#Log4j建议使用四个级别。优先级从高到底error、warn、info、debug
    ### 配置根Logger ###
    log4j.rootLogger=INFO,C,I,D,E
    
    ###控制台(console)###
    ### 输出的四种形式： ###
    #org.apache.log4j.ConsoleAppender（控制台）
    #org.apache.log4j.FileAppender（文件）
    #org.apache.log4j.DailyRollingFileAppender（每天产生一个日志文件）
    #org.apache.log4j.RollingFileAppender（文件大小到达指定尺寸的时候产生一个新的文件）
    log4j.appender.C=org.apache.log4j.ConsoleAppender
    ### 用流的方式输出
    log4j.appender.C.Target=System.out 
    ###日志布局
    log4j.appender.C.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
    # %L 输出代码中的行号
    # %l 输出日志事件的发生位置，包括类目名、发生的线程，以及在代码中的行数
    #    如：Testlog.main(TestLog.java:10)
    # %m 输出代码中指定的消息
    # %p 输出优先级，即DEBUG,INFO,WARN,ERROR,FATAL
    # %c 输出所属的类目,通常就是所在类的全名
    # %t 输出产生该日志事件的线程名
    # %n 输出一个回车换行符，Windows平台为“\r\n”，Unix平台为“\n”
    # %d 输出日志时间点的日期或时间，默认格式为ISO8601，也可以在其后指定格式
    #    如：%d{yyyy年MM月dd日 HH:mm:ss,SSS}，输出类似：2012年01月05日 22:10:28,921
    log4j.appender.C.layout.ConversionPattern=%d{yyyy-MM-dd HH\:mm\:ss,SSS} %-5p(%10c{1}) [%L] %m%n 
    
    
    ###定期回滚日志文件(dailyFile)###
    ###	输出DEBUG级别以上的日志文件设置	### 
    log4j.appender.D = org.apache.log4j.DailyRollingFileAppender
    ###日志文件的路径
    log4j.appender.D.File = ${catalina.home}/logs/axis/axis_debug.log 
    ###日志是否追加 
    log4j.appender.D.Append = true
    ##它的作用是输出DEBUG级别以上的内容到${catalina.home}/logs/axis/中，所以info.log文件中包含了ERROR级别的文件
    log4j.appender.D.Threshold = DEBUG 
    log4j.appender.D.DatePattern='.'yyyy-MM-dd
    log4j.appender.D.layout = org.apache.log4j.PatternLayout
    log4j.appender.D.layout.ConversionPattern =%-5p-[%d{yyyy-MM-dd HH\:mm\:ss,SSS}] \: %m%n 
    
    ###	输出INFO级别以上的日志文件设置	### 
    log4j.appender.I=org.apache.log4j.DailyRollingFileAppender
    log4j.appender.I.Append=true
    log4j.appender.I.Threshold=INFO
    log4j.appender.I.File=${catalina.home}/logs/axis/axis_info.log 
    log4j.appender.I.DatePattern='.'yyyy-MM-dd
    log4j.appender.I.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
    log4j.appender.I.layout.ConversionPattern=%-5p-[%d{yyyy-MM-dd HH\:mm\:ss,SSS}] \: %m%n 
    
    ###	输出DEBUG级别以上的日志文件设置	### 
    log4j.appender.D = org.apache.log4j.DailyRollingFileAppender
    log4j.appender.D.File = ${catalina.home}/logs/axis/axis_warn.log 
    log4j.appender.D.Append = true
    log4j.appender.D.Threshold = WARN 
    log4j.appender.D.DatePattern='.'yyyy-MM-dd
    log4j.appender.D.layout = org.apache.log4j.PatternLayout
    log4j.appender.D.layout.ConversionPattern =%-5p-[%d{yyyy-MM-dd HH\:mm\:ss,SSS}] \: %m%n 
    
    ### 输出ERROR 级别以上的日志文件设置 ###
    log4j.appender.E = org.apache.log4j.DailyRollingFileAppender
    log4j.appender.E.File = ${catalina.home}/logs/axis/axis_error.log 
    log4j.appender.E.Append = true
    log4j.appender.E.Threshold = ERROR 
    log4j.appender.E.DatePattern='.'yyyy-MM-dd
    log4j.appender.E.layout = org.apache.log4j.PatternLayout
    log4j.appender.E.layout.ConversionPattern =%-5p-[%d{yyyy-MM-dd HH\:mm\:ss,SSS}] \: %m%n 
    
    
    
    ### 输出到数据库 ###
    #（指定输出到数据库）   
    log4j.appender.DATABASE=org.apache.log4j.jdbc.JDBCAppender
    #（指定数据库URL）   
    log4j.appender.DATABASE.URL=jdbc:mysql://localhost:3306/test
    #（指定数据库driver）   
    log4j.appender.DATABASE.driver=com.mysql.jdbc.Driver
    #（指定数据库用户）   
    log4j.appender.DATABASE.user=root
    #（指定数据库用户密码）   
    log4j.appender.DATABASE.password=123456
    #（组织SQL语句）   
    log4j.appender.DATABASE.sql=INSERT INTO LOG4J (Message) VALUES ('[framework] %d - %c -%-4r [%t] %-5p %c %x - %m%n')
    #（布局）
    log4j.appender.DATABASE.layout=org.apache.log4j.PatternLayout   
    #（格式）
    log4j.appender.DATABASE.layout.ConversionPattern=[framework] %d - %c -%-4r [%t] %-5p %c %x - %m%n

除此之外，还支持输出到socket,邮件，数据库等

### 5、什么时候应该打日志 ###

1.  当你遇到问题的时候，只能通过debug功能来确定问题，你应该考虑打日志，良好的系统，是可以通过日志进行问题定为的。
2.  当你碰到if…else 或者 switch这样的分支时，要在分支的首行打印日志，用来确定进入了哪个分支
3.  经常以功能为核心进行开发，你应该在提交代码前，可以确定通过日志可以看到整个流程

### **6、日志API规范** ###

#### **6.1、Log4j、slf4j对象的声明和初始化，仅以下代码是符合规范的** ####

log4j：
    import org.apache.log4j.Logger;
     
    public class Test {
     
        private static final Logger log = Logger.getLogger(Test.class);
        
        private static final Logger log = Logger.getLogger(this.getClass());
    
        private static final Logger LOGGER = LogManager.getLogger(Test.class);
    }
    
    slf4j：
    
    
    import org.slf4j.Logger;
    import org.slf4j.LoggerFactory;
     
    public class Test {
        private static final  Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Test.class);
    }

1.  设置为private是为了防止其他类使用当前类的日志对象；
2.  设置为static是为了让每个类中的日志对象只生成一份，日志对象是属于类的，不是属于具体的实例的；
3.  设置成final是为了避免日志对象在运行时被修改

#### **6.2、****参数格式化** ####

**log4j**可以使用MessageFormat.format实现参数格式化，或结合slf4j实现参数格式化，如下：

service.test("1001", "操作站点", "操作人");
    public void test(String opStation, String operCode, String operName) {
      log.info(MessageFormat.format("opStation={0},operCode={1},operName={2}",  opStation,  operCode, operName));	
    }

运行效果：

2021-05-08 09:26:50,362 INFO (NetSaleService) [95] opStation=1001,operCode=操作站点,operName=操作人

![20210508093310227.png][]

log4j这些传统的日志系统里面并没有占位符的概念，当我们需要打印信息的时候，我们就不得不创建无用String对象来进行输出信息的拼接。

**slf4j：**

slf4j可以使用占位符，这样日志输出的时候就可以避免无用字符串对象的创建

logger.info("Test opStation:[{}] and operCode : [{}] ",  opStation,  operCode);

**对于debug日志，必须判断是否为debug级别后，才进行使用:**

if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Test opStation:[{}] and operCode : [{}] ",  opStation,  operCode);
    }

不要进行字符串拼接,那样会产生很多String对象，占用空间，影响性能。反例(不要这么做):

logger.debug("Test opStation: " + opStation+ " operCode: " + operCode);

使用\[\]进行参数变量隔离，如有参数变量，应该写成如下写法:

logger.debug("Test opStation:[{}] and operCode : [{}] ",  opStation,  operCode));

这样的格式写法，可读性更好，对于排查问题更有帮助。

> 1.  不得使用System.out, System.err进行日志记录 
> 2.  正确的记录异常信息

#### **6.3、打印错误异常的详细堆栈信息** ####

记录异常信息是“记录所有信息”中的一个重要组成，但很多开发人员只是把logging当做处理异常的一种方式。他们通常返回缺省值，然后当做什么都没发生。 其他时候，他们先log异常信息，然后再抛出包装过的异常。如：

log.error("IO exception", e);
    
    throw new MyCustomException(e);

这种方法总是会打印两次相同的 stack trace信息，因为有些地方会捕捉MyCustomException异常，然后输出导致问题的日志信息。  
但有时基于某些原因我们真的想log异常信息怎么办？很过见多的log语句有一半以上都是错的，  
以log4j为例，如：

try {
    			Integer x = null;
    			++x;
    		} catch (Exception e) {
    
    			// A
    			LOGGER.error(e);
    
    			// B
    			LOGGER.error(e, e);
    
    			// C
    			LOGGER.error("" + e);
    
    			// D
    			LOGGER.error(e.toString());
    
    			// E
    			LOGGER.error(e.getMessage());
    
    			// F
    			LOGGER.error(null, e);
    
    			// G
    			LOGGER.error("", e);
    
    			// H
    			LOGGER.error("{}", e);
    
    			// J
    			LOGGER.error("Error reading configuration file: " + e);
    
    			// K
    			LOGGER.error("Error reading configuration file: " + e.getMessage());
    
    			// L
    			LOGGER.error("Error reading configuration file", e);
    
    		}

上面只有G、L是对的，L的处理方式更好一些

#### **6.4、log4j代码示例** ####

package com.netSale.test;
    import org.apache.log4j.LogManager;
    import org.apache.log4j.Logger;
    
    public class TestLogError {
    
    	public static final Logger LOGGER = LogManager.getLogger(TestLogError.class);
    
    	public static void main(String[] args) {
    
    		try {
    
    			// 模拟空指针异常
    
    			// Integer nullInt = Integer.valueOf(null);
    
    			int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    
    			int outBoundInt = array[5];
    
    		} catch (Exception e) {
    
    			// 直接打印，则只输出异常类型
    
    			LOGGER.error(e);
    
    			// 使用字符串拼接
    
    			LOGGER.error("使用 + 号连接直接输出 e : " + e);
    
    			LOGGER.error("使用 + 号连接直接输出 e.getMessage() : " + e.getMessage());
    
    			LOGGER.error("使用 + 号连接直接输出 e.toString() : " + e.toString());
    
    			// 使用逗号分隔，调用两个参数的error方法
    
    			LOGGER.error("使用 , 号 使第二个参数作为Throwable : ", e);
    
    			// 尝试使用分隔符,第二个参数为Throwable,会发现分隔符没有起作用，第二个参数的不同据，调用不同的重载方法
    
    			LOGGER.error("第二个参数为Throwable，使用分隔符打印 {} : ", e);
    
    		}
    
    	}
    
    }

运行效果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwOTU3NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

### **7、小结** ###

使用Logger.error(e)、Logger.error(e.getMessage())、Logger.error("some msg" + e)、Logger.error("some msg" + e.getMessage()) 都是调用的error(Object message)，这个方法都会将入参当作Object输出，不会打印堆栈信息。  
在使用**Logger.error("first param ",e)**时会调用error(String message, Throwable t)，此方法会完整的打印出错误堆栈信息

> 注意：捕获异常后不处理也不输出log是一种非常不负责任的行为，这会造成问题很难被定位，极大地提高debug成本！

**1）Log的内容一定要确保不会因为Log语句的问题而抛出异常造成中断**

log.debug("Processing request with id: {}", request.getId());

你能确保request对象不是NULL吗？如果request为null，就会抛出NullPointerException。

**2）避免拖慢应用系统**  
输出太多日志信息：通常每小时输出到disk的数据量达到几百MiB就已经是上限了不正确使用toString() 或字符串拼接方法。

try {
        log.trace("Id=" + request.getUser().getId() + " accesses" + manager.getPage().getUrl().toString())
    } catch(NullPointerException e) {
    }

**3）日志信息中尽量包含数据和描述**

日志信息中尽量包含数据和描述easy to read, easy to parse  
一些反模式的例子：

log.debug("Message processed");
    
    log.debug(message.getJMSMessageID());
    
    log.debug("Message with id '{}' processed", message.getJMSMessageID());
    
    if (message instanceof TextMessage){
    
    //...
    }else {
        log.warn("Unknown message type");
    }

为什么不包含 message type, message id, etc，包含个message content很难吗？另一个anti-pattern是magic-log。  
有些开发人员为了自己查找信息方便，输出类似“&&&!\#”的Log，而不是“Message with XYZ id received”。  
最后，Log 不要涉及密码及个人信息（身份证、银行卡号etc）

**5）关键业务系统日志的要求**

>  *  **用户浏览日志**  
>     使用WEB服务器或应用服务器实现日志输出，关键信息包括：访问时间、用户IP、访问的URL、用户浏览器信息、HTTP状态码、请求处理时间
>  *  **用户登录日志**  
>     用于记录用户的Login、Logout、CheckLogin请求情况，关键信息如下：  
>     **`Login`**：请求时间、用户IP、用户名、渠道信息、用户浏览器信息、登录处理结果、请求花费时间、tokenId、sessionid  
>     **`Logout`**：请求时间、用户IP、用户名、渠道信息、用户浏览器信息、登出结果、请求花费时间、tokenid、sessionid  
>     **`CheckLogin`**：请求时间、用户IP、用户名、渠道信息、用户浏览器信息、检查结果、检查花费时间、tokenid、sessionId
>  *  **服务接口调用日志**  
>     所有外部接口的调用需要记录接口访问信息，关键信息如下：  
>     请求时间、接口URL、接口方法、调用结果、执行时间

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

**6）配置规范**

*  统一使用log4j.xml、log4j2.xml、logback配置。
 *  所有的jar包中不推荐包含log4j.xml、log4j.properties、logback.xml文件，避免干扰实际的业务系统。
 *  注意Logger间的继承关系，如：

>  *  log4j的继承是通过命名来实现的。
>  *  子logger会默认继承父logger的appender，将它们加入到自己的Appender中；除非加上了additivity="false"，则不再继承父logger的appender。
>  *  子logger只在自己未定义输出级别的情况下，才会继承父logger的输出级别。

*  Log文件位置和命名，目前Log文件的位置统一放在相同目录下面，Log名字通常以业务名开头，如xxx.log.2015-11-19等。
 *  日志格式：必选打印数据项: 发生时间、日志级别、日志内容,可选文件和行号。
 *  远程日志的输出需要注意host和port，区分cagegory。

### 8、不同级别的使用 ###

#### 8.1、ERROR ####

*  **基本概念**

影响到程序正常运行、当前请求正常运行的异常情况:

1.  打开配置文件失败
2.  所有第三方对接的异常(包括第三方返回错误码)
3.  所有影响功能使用的异常，包括:SQLException和除了业务异常之外的所有异常(RuntimeException和Exception)

*  **不应该出现的情况:**

1.  比如要使用Azure传图片，但是Azure未响应。  
    如果有Throwable信息，需要记录完成的堆栈信息:

log.error("获取用户[{}]的用户信息时出错",userName,e);

*  **说明**

1.  如果进行了抛出异常操作，请不要记录error日志，由最终处理方进行处理：

反例(不要这么做):

try{
        ....
    }catch(Exception ex){
      String errorMessage=String.format("Error while reading information of user [%s]",userName);
      logger.error(errorMessage,ex);
      throw new UserServiceException(errorMessage,ex);
    }

#### 8.2、WARN ####

**基本概念**

不应该出现但是不影响程序、当前请求正常运行的异常情况:

1.  有容错机制的时候出现的错误情况
2.  找不到配置文件，但是系统能自动创建配置文件

即将接近临界值的时候，例如：

1.  缓存池占用达到警告线  
    业务异常的记录,比如:
2.  当接口抛出业务异常时，应该记录此异常

#### 8.3、 INFO ####

**基本概念**

系统运行信息

1.  Service方法中对于系统/业务状态的变更
2.  主要逻辑中的分步骤

外部接口部分

1.  客户端请求参数(REST/WS)
2.  调用第三方时的调用参数和调用结果

**说明**

1.  并不是所有的service都进行出入口打点记录,单一、简单service是没有意义的(job除外,job需要记录开始和结束,)。反例(不要这么做):

public List listByBaseType(Integer baseTypeId) {
       log.info("开始查询基地");
       BaseExample ex=new BaseExample();
       BaseExample.Criteria ctr = ex.createCriteria();
       ctr.andIsDeleteEqualTo(IsDelete.USE.getValue());
       Optionals.doIfPresent(baseTypeId, ctr::andBaseTypeIdEqualTo);
       log.info("查询基地结束");
       return baseRepository.selectByExample(ex);
    }

1.  对于复杂的业务逻辑，需要进行日志打点，以及埋点记录，比如电商系统中的下订单逻辑，以及OrderAction操作(业务状态变更)。
2.  对于整个系统的提供出的接口(REST/WS)，使用info记录入参
3.  如果所有的service为SOA架构，那么可以看成是一个外部接口提供方，那么必须记录入参。
4.  调用其他第三方服务时，所有的出参和入参是必须要记录的(因为你很难追溯第三方模块发生的问题)

#### 8.4 、DEBUG ####

**基本概念**

1.  可以填写所有的想知道的相关信息(但不代表可以随便写，debug信息要有意义,最好有相关参数)
2.  生产环境需要关闭DEBUG信息
3.  如果在生产情况下需要开启DEBUG,需要使用开关进行管理，不能一直开启。

**说明**

示例：

logger.debug("开始获取员工[{}] [{}]年基本薪资",employee,year);
    
    logger.debug("获取员工[{}] [{}]年的基本薪资为[{}]",employee,year,basicSalary);
    
    logger.debug("开始获取员工[{}] [{}]年[{}]月休假情况",employee,year,month);
    
    logger.debug("员工[{}][{}]年[{}]月年假/病假/事假为[{}]/[{}]/[{}]",employee,year,month,annualLeaveDays,sickLeaveDays,noPayLeaveDays);
    
    logger.debug("开始计算员工[{}][{}]年[{}]月应得薪资",employee,year,month);
    
    logger.debug("员工[{}] [{}]年[{}]月应得薪资为[{}]",employee,year,month,actualSalary);

#### 8.5 、TRACE ####

**基本概念**

特别详细的系统运行完成信息，业务代码中，不要使用.(除非有特殊用意，否则请使用DEBUG级别替代)

### 9、规范示例说明 ###

@Override
    @Transactional
    public void createUserAndBindMobile(@NotBlank String mobile, @NotNull User user) throws CreateConflictException{
        boolean debug = log.isDebugEnabled();
        if(debug){
            log.debug("开始创建用户并绑定手机号. args[mobile=[{}],user=[{}]]", mobile, LogObjects.toString(user));
        }
        try {
            user.setCreateTime(new Date());
            user.setUpdateTime(new Date());
            userRepository.insertSelective(user);
            if(debug){
                log.debug("创建用户信息成功. insertedUser=[{}]",LogObjects.toString(user));
            }
            UserMobileRelationship relationship = new UserMobileRelationship();
            relationship.setMobile(mobile);
            relationship.setOpenId(user.getOpenId());
            relationship.setCreateTime(new Date());
            relationship.setUpdateTime(new Date());
            userMobileRelationshipRepository.insertOnDuplicateKey(relationship);
            if(debug){
                log.debug("绑定手机成功. relationship=[{}]",LogObjects.toString(relationship));
            }
            log.info("创建用户并绑定手机号. userId=[{}],openId=[{}],mobile=[{}]",user.getId(),user.getOpenId(),mobile); // 如果考虑安全，手机号记得脱敏
        }catch(DuplicateKeyException e){
            log.info("创建用户并绑定手机号失败,已存在相同的用户. openId=[{}],mobile=[{}]",user.getOpenId(),mobile);
            throw new CreateConflictException("创建用户发生冲突, openid=[%s]",user.getOpenId());
        }
    }

> 参考链接  
> https://www.jianshu.com/p/f42730a2a91d  
> https://www.jianshu.com/p/8551fe9c6354

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