[[387472]]

本文轉載自微信公眾號「JAVA前線」，作者IT徐胖子 。轉載本文請聯系JAVA前線公眾號。

 1 日志規約

《阿里巴巴開發手冊》日志規約章節有一條強制規定：應用中不可直接使用日志系統(Log4j、Logback)API，而應依賴使用日志框架SLF4J中的API。使用門面模式的日志框架，有利于維護和各個類的日志處理方式統一：

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

我們在使用日志框架過程中會發現，日志框架種類很多如slf4j、log4j、logback等等，在引入依賴時很容易混淆。那么這些框架是什么關系、應該如何使用就是本文需要回答的問題。

2 實例分析

在編寫代碼之前我們首先了解slf4j全稱，我認為這會對理解這個框架有所幫助：

Simple Logging Facade for Java 

全稱的含義就是Java簡單日志門面，我們知道有一種設計模式被稱為門面模式，其本質是化零為整，通過一個對象將散落在各處的功能整合在一起，這樣外部只要通過與這個對象交互，由該對象選擇具體實現細節。slf4j就是這樣一個門面，應用程序只需要和slf4j進行交互，slf4j選擇使用哪一個日志框架的具體實現。

2.1 slf4j-jdk14

(1) 引入依賴

<dependencies> 
  <!-- slf4j --> 
  <dependency> 
    <groupId>org.slf4j</groupId> 
    <artifactId>slf4j-api</artifactId> 
    <version>1.7.30</version> 
  </dependency> 
   
  <!-- jdk14 --> 
  <dependency> 
    <groupId>org.slf4j</groupId> 
    <artifactId>slf4j-jdk14</artifactId> 
    <version>1.7.30</version> 
  </dependency> 
</dependencies> 

 

 

(2) 代碼實例

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) 輸出日志

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 
嚴重: error message 

2.2 slf4j-simple

(1) 引入依賴

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

 

 

(2) 代碼實例

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) 輸出日志

[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) 引入依賴

<dependencies> 
  <!-- slf4j --> 
  <dependency> 
    <groupId>org.slf4j</groupId> 
    <artifactId>slf4j-api</artifactId> 
    <version>1.7.30</version> 
  </dependency> 
   
  <!-- logback --> 
  <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) 代碼實例

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) 輸出日志

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) 引入依賴

<dependencies> 
  <!-- slf4j --> 
  <dependency> 
    <groupId>org.slf4j</groupId> 
    <artifactId>slf4j-api</artifactId> 
    <version>1.7.30</version> 
  </dependency> 
   
  <!-- log4j12 --> 
  <dependency> 
    <groupId>org.slf4j</groupId> 
    <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId> 
    <version>1.7.30</version> 
  </dependency> 
</dependencies> 

 

 

(2) 代碼實例

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) 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> 
    <!--過濾器設置輸出級別 --> 
    <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) 輸出日志

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

3 源碼分析

我們發現上述實例中Java代碼并沒有變化，只是將引用具體日志框架實現進行了替換，例如依賴從simple替換為log4j，具體日志服務實現就替換成了log4j，這到底是怎么實現的?我們通過閱讀源碼回答這個問題。

3.1 閱讀準備

(1) 源碼地址

目前最新版本2.0.0-alpha2-SNAPSHOT

https://github.com/qos-ch/slf4j 

(2) 項目結構

我們從項目結構可以看出一些信息：門面是api模塊，具體實現包括jdk14、log4j12、simple模塊，需要注意logback是同一個作者的另一個項目不在本項目。

(3) 閱讀入口

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 源碼分析

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 { 
            // 核心代碼 
            List<SLF4JServiceProvider> providersList = findServiceProviders(); 
            reportMultipleBindingAmbiguity(providersList); 
            if (providersList != null && !providersList.isEmpty()) { 
             PROVIDER = providersList.get(0); 
             PROVIDER.initialize(); 
             INITIALIZATION_STATE = SUCCESSFUL_INITIALIZATION; 
                reportActualBinding(providersList); 
            } 
            // 省略代碼 
        } catch (Exception e) { 
            failedBinding(e); 
            throw new IllegalStateException("Unexpected initialization failure", e); 
        } 
    } 
} 

findServiceProviders()

這是加載具體日志實現的核心方法，使用SPI機制加載所有SLF4JServiceProvider實現類：

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)是一種服務發現機制，本質是將接口實現類的全限定名配置在文件中，并由服務加載器讀取配置文件加載實現類，這樣可以在運行時動態為接口替換實現類，通過SPI機制可以為程序提供拓展功能。本文以log4j為例說明使用SPI功能的三個步驟：

(a) 實現接口

public class Log4j12ServiceProvider implements SLF4JServiceProvider 

(b) 配置文件

文件位置：src/main/resources/META-INF/services/ 
文件名稱：org.slf4j.spi.SLF4JServiceProvider 
文件內容：org.slf4j.log4j12.Log4j12ServiceProvider 

(c) 服務加載

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; 
    } 
} 

只要各種日志實現框架按照SPI約定進行代碼編寫和配置文件聲明，即可以被LoggerFactory加載，slf4j會獲取第一個作為實現。

public final class LoggerFactory { 
    private final static void bind() { 
        try { 
            // 使用SPI機制加載具體日志實現 
            List<SLF4JServiceProvider> providersList = findServiceProviders(); 
            reportMultipleBindingAmbiguity(providersList); 
            if (providersList != null && !providersList.isEmpty()) { 
                // 獲取第一個實現 
                PROVIDER = providersList.get(0); 
                PROVIDER.initialize(); 
                INITIALIZATION_STATE = SUCCESSFUL_INITIALIZATION; 
                reportActualBinding(providersList); 
            } 
            // 省略代碼 
        } catch (Exception e) { 
            failedBinding(e); 
            throw new IllegalStateException("Unexpected initialization failure", e); 
        } 
    } 
} 

分析到這里我們的問題應該可以得到解答：假設我們項目只引入了slf4j和log4j，相當于只有log4j這一個具體實現，那么本項目就會使用log4j框架。如果將log4j依賴換為logback，那么項目在不改動代碼的情況下會使用logback框架。

4 文章總結

本文我們從阿里開發手冊日志規約出發，首先分析了如何使用不同的日志框架，然后我們從問題出發(不修改代碼即可替換具體日志框架)進行slf4j源碼閱讀，從源碼中我們知道實現核心是SPI機制，這個機制可以動態加載具體日志實現。關于SPI源碼分析請參看筆者文章JDK SPI機制，希望本文對大家有所幫助。