跟我一起学.NetCore之日志(Log)模型核心

前言

鲁迅都说：没有日志的系统不能上线(鲁迅说：这句我没说过，但是在理)！日志对于一个系统而言，特别重要，不管是用于事务审计，还是用于系统排错，还是用于安全追踪.....都扮演了很重要的角色；之前有很多第三方的日志框架也很给力，如Log4Net、NLog和Serilog等，在.NetCore中也集成了日志模型，使用便捷，同时很方便的与第三方日志框架进行集成扩展；

正文

实例演示之前，先了解一下日志级别，后续如果不想输出全部日志，可以通过日志级别进行过滤，同时通过日志级别可以标注日志内容的重要程度：

namespace Microsoft.Extensions.Logging
{// 日志级别从下往上递增，所以根据级别可以过滤掉低级别的日志信息public enum LogLevel{Trace,Debug,Information,Warning,Error,Critical,None}
}

来一个控制台程序实例演示：

运行结果：

咋样，使用还是依旧简单，这里是控制台程序，还需要写配置框架和依赖注入相关的代码逻辑，如果在WebAPI项目，直接就可以使用日志记录了，如下：

对于WebAPI项目而言，在项目启动流程分析的时候，就提到内部已经注册了相关服务了，所以才能这样如此简单的使用；

难道日志就这样结束了吗？猜想看到这的小伙伴也不甘心，是的，得进一步了解，不需要特别深入，但至少得知道关键嘛，对不对？

老规矩，程序中能看到日志相关点，当然就从这开始，看看是如何注册日志啊相关服务的：

对应代码：

namespace Microsoft.Extensions.DependencyInjection
{// IServiceCollection的扩展方法，用于注册日志相关服务public static class LoggingServiceCollectionExtensions{public static IServiceCollection AddLogging(this IServiceCollection services){return services.AddLogging(delegate{});}// 核心方法，上面的方法就是调用下面这个public static IServiceCollection AddLogging(this IServiceCollection services, Action<ILoggingBuilder> configure){if (services == null){throw new ArgumentNullException("services");}// 为了支持Options选项，得注册Options相关服务，上篇讲过services.AddOptions();// 注册ILoggerFactoryservices.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton<ILoggerFactory, LoggerFactory>());// 注册ILoggerservices.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton(typeof(ILogger<>), typeof(Logger<>)));// 注册日志级别过滤，并默认设置级别为Informationservices.TryAddEnumerable(ServiceDescriptor.Singleton((IConfigureOptions<LoggerFilterOptions>)new DefaultLoggerLevelConfigureOptions(LogLevel.Information)));// 执行传入的委托方法configure(new LoggingBuilder(services));return services;}}
}

日志相关服务注册了解了，那接着看看关键实现，其实日志记录有三个核心类型：ILogger、ILoggerFactory和ILoggerProvider，对应的实现分别是Logger、LoggerFactory、xxxLoggerProvider；

xxxLoggerProvider：针对于不同的目的地创建对应的xxxLogger，这里的xxxLogger负责在目的地(文件、数据库、控制台等)写入内容;
LoggerFactory：负责创建Logger，其中包含所有注册的xxxLoggerProvider对应Logger；
Logger：以上两种;

扒开这三个类型的定义，简单看看都定义了什么....

ILogger/Logger

namespace Microsoft.Extensions.Logging
{public interface ILogger{// 记录日志方法，其中包含日志级别、事件ID、写入的内容、格式化内容等void Log<TState>(LogLevel logLevel, EventId eventId, TState state, Exception exception, Func<TState, Exception, string> formatter);// 判断对应的日志级别是否可用bool IsEnabled(LogLevel logLevel);// 日志作用域IDisposable BeginScope<TState>(TState state);}
}

Logger中挑了比较关键的属性和方法简单说说

internal class Logger : ILogger
{// 用于缓存真正Logger记录器的public LoggerInformation[] Loggers { get; set; }public MessageLogger[] MessageLoggers { get; set; }// 这个用于缓存日志作用域Loggers    public ScopeLogger[] ScopeLoggers { get; set; }// Log日志记录方法    public void Log<TState>(LogLevel logLevel, EventId eventId, TState state, Exception exception, Func<TState, Exception, string> formatter){var loggers = MessageLoggers;if (loggers == null){return;}List<Exception> exceptions = null;// 遍历对应的Loggers        for (var i = 0; i < loggers.Length; i++){ref readonly var loggerInfo = ref loggers[i];if (!loggerInfo.IsEnabled(logLevel)){continue;}// 执行内部方法LoggerLog(logLevel, eventId, loggerInfo.Logger, exception, formatter, ref exceptions, state);}if (exceptions != null && exceptions.Count > 0){ThrowLoggingError(exceptions);}static void LoggerLog(LogLevel logLevel, EventId eventId, ILogger logger, Exception exception, Func<TState, Exception, string> formatter, ref List<Exception> exceptions, in TState state){try{// 记录日志内容            logger.Log(logLevel, eventId, state, exception, formatter);}catch (Exception ex){if (exceptions == null){exceptions = new List<Exception>();}exceptions.Add(ex);}}}
}

ILoggerFactory/LoggerFactory

namespace Microsoft.Extensions.Logging
{// 创建 ILogger和注册LoggerProviderpublic interface ILoggerFactory : IDisposable{// 根据名称创建ILogger    ILogger CreateLogger(string categoryName);// 注册ILoggerProvidervoid AddProvider(ILoggerProvider provider);}
}
........省略方法-私下研究......

// LoggerFactory挑了几个关键方法进行说明
// 创建Logger
public ILogger CreateLogger(string categoryName)
{if (CheckDisposed()){throw new ObjectDisposedException(nameof(LoggerFactory));}lock (_sync){if (!_loggers.TryGetValue(categoryName, out var logger)){// new一个Logger，这是LoggerFactory管理的Logger        logger = new Logger{// 根据注册的xxxLoggerProvider创建具体的xxxLogger// 并将其缓存到LoggerFactory创建的Logger对应的Loggers属性中                            Loggers = CreateLoggers(categoryName),};// 根据消息级别和作用域范围，赋值对应的MessageLoggers、ScopeLoggers(logger.MessageLoggers, logger.ScopeLoggers) = ApplyFilters(logger.Loggers);// 同时将创建出来的logger缓存在字典中_loggers[categoryName] = logger;}return logger;}
}
// 这个用于注册具体的xxxLoggerProvider
public void AddProvider(ILoggerProvider provider)
{if (CheckDisposed()){throw new ObjectDisposedException(nameof(LoggerFactory));}lock (_sync){// 将传入的provider封装了结构体进行缓存   AddProviderRegistration(provider, dispose: true);// 同时创建对应的logger,创建过程和上面一样foreach (var existingLogger in _loggers){var logger = existingLogger.Value;var loggerInformation = logger.Loggers;// 在原来基础上增加具体的xxxLoggervar newLoggerIndex = loggerInformation.Length;Array.Resize(ref loggerInformation, loggerInformation.Length + 1);loggerInformation[newLoggerIndex] = new LoggerInformation(provider, existingLogger.Key);logger.Loggers = loggerInformation;(logger.MessageLoggers, logger.ScopeLoggers) = ApplyFilters(logger.Loggers);}}
}
// 封装对应的xxxLoggerProvider，然后进行缓存
private void AddProviderRegistration(ILoggerProvider provider, bool dispose)
{// 先封装成结构体，然后在缓存，方便后续生命周期管理_providerRegistrations.Add(new ProviderRegistration{Provider = provider,ShouldDispose = dispose});// 判断是否继承了ISupportExternalScope if (provider is ISupportExternalScope supportsExternalScope){if (_scopeProvider == null){_scopeProvider = new LoggerExternalScopeProvider();}supportsExternalScope.SetScopeProvider(_scopeProvider);}
}
// 创建具体的xxxLogger
private LoggerInformation[] CreateLoggers(string categoryName)
{// 根据注册的xxxLoggerProvider个数初始化一个数组var loggers = new LoggerInformation[_providerRegistrations.Count];// 遍历注册的xxxLoggerProvider，创建具体的xxxLogger   for (var i = 0; i < _providerRegistrations.Count; i++){// 创建具体的xxxLogger    loggers[i] = new LoggerInformation(_providerRegistrations[i].Provider, categoryName);}return loggers;
}
........省略方法-私下研究......

ILoggerProvider/xxxLoggerProvider

namespace Microsoft.Extensions.Logging
{public interface ILoggerProvider : IDisposable{// 根据名称创建对应的LoggerILogger CreateLogger(string categoryName);}
}
namespace Microsoft.Extensions.Logging
{public interface ILoggerProvider : IDisposable{// 根据名称创建对应的LoggerILogger CreateLogger(string categoryName);}
}

namespace Microsoft.Extensions.Logging.Console
{[ProviderAlias("Console")]public class ConsoleLoggerProvider : ILoggerProvider, ISupportExternalScope{// 支持Options动态监听  private readonly IOptionsMonitor<ConsoleLoggerOptions> _options;// 缓存对应的xxxLogger        private readonly ConcurrentDictionary<string, ConsoleLogger> _loggers;// 日志处理        private readonly ConsoleLoggerProcessor _messageQueue;private IDisposable _optionsReloadToken;private IExternalScopeProvider _scopeProvider = NullExternalScopeProvider.Instance;// 构造函数，初始化public ConsoleLoggerProvider(IOptionsMonitor<ConsoleLoggerOptions> options){_options = options;_loggers = new ConcurrentDictionary<string, ConsoleLogger>();ReloadLoggerOptions(options.CurrentValue);_optionsReloadToken = _options.OnChange(ReloadLoggerOptions);_messageQueue = new ConsoleLoggerProcessor();// 判断是否是Windows系统，因为即日至的方式不一样            if (RuntimeInformation.IsOSPlatform(OSPlatform.Windows)){  // 如果是windows_messageQueue.Console = new WindowsLogConsole();_messageQueue.ErrorConsole = new WindowsLogConsole(stdErr: true);}else{  // 如果是其他平台_messageQueue.Console = new AnsiLogConsole(new AnsiSystemConsole());_messageQueue.ErrorConsole = new AnsiLogConsole(new AnsiSystemConsole(stdErr: true));}}private void ReloadLoggerOptions(ConsoleLoggerOptions options){foreach (var logger in _loggers){logger.Value.Options = options;}}// 根据名称获取或创建对应xxxLoggerpublic ILogger CreateLogger(string name){// 根据名称获取，如果没有，则根据传入的委托方法进行创建        return _loggers.GetOrAdd(name, loggerName => new ConsoleLogger(name, _messageQueue){Options = _options.CurrentValue,ScopeProvider = _scopeProvider});}......省略一些方法,私下研究.......}
}

想了想，这里就不一一针对不同目的地(比如Trace、EventLog)扒代码看了，不然说着说着就变成了代码解读了，如果有兴趣，可以私下照着以下思路去看看代码：

每一个目的地日志记录都会有一个实现xxxLoggerProvider和对应的记录器xxxLogger(真实记录日志内容)，LoggerFactory创建的Logger(暴露给程序员使用的)包含了对应的具体的记录器，比如以写入日志控制台为例：

有一个ConsoleLoggerProvider的实现和对应的ConsoleLogger，ConsoleLoggerProvider负责通过名称创建对应的ConsoleLogger，而LoggerFactory创建出来的Logger就是包含已注册ConsoleLoggerProvider创建出来的ConsoleLogger；从而我们调用记录日志方法的时候，其实最终是调用ConsoleLoggerProvider创建的ConsoleLogger对象方法；

总结

本来想着日志应该用的很频繁了，直接举例演示就OK了，但是写着写着，用的多不一定清除关键步骤，于是又扒了下代码，挑出了几个关键方法简单的说说，希望使用的小伙伴不困惑，深入研究就靠私下好好瞅瞅代码了；

下一节实例演示日志的使用、日志的作用域、集成第三方日志框架进行日志扩展.....

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一个被程序搞丑的帅小伙，关注"Code综艺圈"，识别关注跟我一起学~~~