Logback 快速入门

一、简介

Java 开源日志框架，以继承改善 log4j 为目的而生，是 log4j 创始人 Ceki Gülcü 的开源产品。
它声称有极佳的性能，占用空间更小，且提供其他日志系统缺失但很有用的特性。
其一大特色是，在 logback-classic 中本地(native)实现了 SLF4J API（也表示依赖 slf4j-api）

二、架构 / Logback知识

1. 项目分为三个模块：

  • logback-core：其他俩模块基础模块，作为通用模块 其中没有 logger 的概念
  • logback-classic：日志模块，完整实现了 SLF4J API
  • logback-access：配合Servlet容器，提供 http 访问日志功能

2. 在 logback 中主要概念（Logger、Appender、Layout、Encoder）

· Logger

日志记录器，logback-classic 的部分
每个 Logger 都附加到一个 LoggerContext 上，该 Context 负责构造 Logger 以及将其安排在层级结构中。

  1. 命名及层级关系
    Logger 名称区分大小写，并遵循层级命名规则。
    层级关系用 “.” 表示，如：“com.foo” 是 “com.foo.Bar” 的父Logger

    且所有 Logger 都可通过LoggerFactory#getlogger(String name)来获取，且相同名称返回的实例相同

  2. 根 Logger
    是所有层级结构的顶部Logger，可通过名称检索获取
    Logger rootLogger = LoggerFactory.getLogger(org.slf4j.Logger.ROOT_LOGGER_NAME);

  3. Level 与 继承关系
    Logger 可以被分配级别（TRACE、DEBUG、INFO、WARN、ERROR），可在 ch.qos.logback.classic 中查看
    若没有给 Logger 分配级别，则它将从最近的分配了等级的祖先处继承等级
    例：

    Logger nameAssigned levelEffective level
    rootDEBUGDEBUG
    XINFOINFO
    X.YnoneINFO
    X.Y.ZERRORERROR

  4. Level 与 log 规则（basic selection rule）
    Logger 只会启用等级 ≥ Logger等级的日志请求
    等级排序（严重程度，而非优先级）：TRACE < DEBUG < INFO < WARN < ERROR
    如：

    Logger logger = LoggerFactory.getLogger("com.foo");
logger.setLevel(Level. INFO);// 启用，因为 WARN >= INFO
logger.warn("Low fuel level.");
// 禁用, 因为 DEBUG < INFO. 
logger.debug("Starting search for nearest gas station.");
· Appender

Logback 通过Appender#doAppend(E event)将日志事件打印到目的地（允许附加多个Appender即即多个目的地
目前官方已提供 console、文件、远程socket服务、JMS、远程UNIX Syslog进程、MySQL/PostgreSQL/Orcale等数据库的 appender 支持.
注意：

  • 一个 Logger 可以通过Logger#addAppender方法可被附加多个 appender
  • appender 同样适用于继承结构，且是以追加的方式而非覆盖；
    但继承行为可被 Logger 的 additivity 标志影响是否继承（通过Logger#setAdditive设置)
  • additivity 标志本身也是可继承的

继承示例如下：

Logger NameAttached AppendersAdditivity FlagOutput Targets
rootA1not applicableA1
xA-x1, A-x2trueA1, A-x1, A-x2
x.ynonetrueA1, A-x1, A-x2
x.y.zA-xyz1trueA1, A-x1, A-x2, A-xyz1
securityA-secfalseA-sec
security.accessnonetrueA-sec
· Layout

表示日志输出格式，其通过接口ch.qos.logback.core#doLayout(E event): String将日志事件格式化为String 返回。
Logback 官方提供 PatternLayout，允许以类似c语言printf来指定输出格式。
可通过将 layout 与 appender 关联，来实现自定义输出格式和目的地；但并不是每个 appender 都需要 layout，比如负责序列化的 SocketAppender 自然不需要 doLayout 转字符串

· Encoder

Encoder的概念在 Logback 0.9.19 中被引入，通过Encoder#encode可将 LoggingEvent 转为 byte[]
目前 Logback 仅提供了 PatternLayoutEncoder 这一个可用的实现，其逻辑很简单：内部构造/包装了 PatternLayout 实例，调用PatternLayout#doLayout得到格式化字串后，再调用String#getBytes返回 byte[]

引入原因：因为Layout#doLayout接口只能将 LoggingEvent 转为 String，这在某些情况下不太灵活，而现在 Encoder 能完全控制字节格式。
比如，在以前的版本中常在FileAppender中嵌套PatternLayout来使用，但现在仅需依赖Encoder

三、使用

1) 使用示例

  1. 引入依赖（ logback-classic 背后会自动引入 logback-core、slf4j 等依赖包
<dependency><groupId>ch.qos.logback</groupId><artifactId>logback-classic</artifactId><version>1.2.10</version>
</dependency>
  1. 基于slf4j用法，获取并使用Logger
public class Sample {private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Sample.class);public static void main(String[] args){LOGGER.info("A Message From LOGGER：{}", "Hello World");}
}

输出：

16:55:54.091 [main] INFO logbacktest.Sample - A Message From LOGBACK：Hello World

2) logback 配置

Logback 初始化时，根据以下顺序尝试配置：

  1. 类路径下尝试寻找 logback-test.xml

  2. 若没有，类路径下尝试寻找 logback.groovy

  3. 若没有，类路径下尝试寻找 logback.xml

  4. 若没有，尝试基于 Java SPI 机制寻找 com.qos.logback.classic.spi.Configurator 接口的实现

  5. 若以上都没有，Logback 会使用最基本的 BasicConfigurator 配置自己。

    这将使用 TTLLLayout（类似 PatternLayout） 以"%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n"模式格式化日志，并将 ConsoleAppender 附加到 root Logger，这会输出到控制台，且 root 被指定为 DEBUG 等级。

    默认配置等效为以下xml配置：

    <configuration>
<appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
<!-- encoders are assigned the type
ch.qos.logback.classic.encoder.PatternLayoutEncoder by default -->
<encoder>
<pattern>%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern>
</encoder>
</appender><root level="debug">
<appender-ref ref="STDOUT" />
</root>
</configuration>

可通过以下代码打印当前配置：StatusPrinter.print((LoggerContext) LoggerFactory.getILoggerFactory())
输出：

15:25:46,635 |-INFO in ch.qos.logback.classic.LoggerContext[default] - Could NOT find resource [logback-test.xml]
15:25:46,635 |-INFO in ch.qos.logback.classic.LoggerContext[default] - Could NOT find resource [logback.groovy]
15:25:46,636 |-INFO in ch.qos.logback.classic.LoggerContext[default] - Could NOT find resource [logback.xml]
15:25:46,647 |-INFO in ch.qos.logback.classic.BasicConfigurator@5f16132a - Setting up default configuration.

四、log 整体流程

  1. 获取 filter 链决策
  2. 应用 basic selection rule
  3. 创建 LoggingEvent 对象
  4. 调用 appenders
  5. 调 Layout 格式化
  6. 输出到目的地

五、配置详解

1.配置文件

一些写法/背景知识：

  1. 可在值中以 ${KEY:-defaultValue} 的形式引入属性，查找顺序如下：

    • 首先在本地作用域查找（详见<property>）
    • 若没有，在上下文作用域查找
    • 若没有，在JVM系统属性查找
    • 最后，在系统环境变量中查找

    既支持名称(KEY)中的嵌套，也支持值/默认值的嵌套引用

  2. 预定义属性：

    • HOSTNAME：系统hostname，是配置时在 context 域中被定义被定义
    • CONTEXT_NAME：上下文名

  3. 一些标签涉及到类的标签（如<definer>、<appender>、<encoder>），其子标签除了规定之外，还可定义与 JavaBean 属性同名，这将调用相应setter注入。

顶级标签
属性：

  • debug：获知 Logback 内部状态，官方推荐在上设置

    debug

    属性，而非在代码中调用 StatusPrinter。例：

    <configuration debug="true">

    这也等同于设置状态监听器 OnConsoleStatusListener

    例：

    <configuration><statusListener class="ch.qos.logback.core.status.OnConsoleStatusListener" />  <!-- … -->
</configuration>

  • scan / scanPeriod：可定期扫描配置文件的更改，并在更改时自动应用。默认每分钟一次
    例：<configuration scan="true" scanPeriod="30 seconds" >

  • packagingData：可令每一行StackTrace输出其对应jar包。需注意，其计算成本高昂

    例：

    <configuration packagingData="true">

    输出示例：

    14:28:48.835 [btpool0-7] INFO  c.q.l.demo.prime.PrimeAction - 99 is not a valid value
java.lang.Exception: 99 is invalid
at ch.qos.logback.demo.prime.PrimeAction.execute(PrimeAction.java:28) [classes/:na]
at org.apache.struts.action.RequestProcessor.processActionPerform(RequestProcessor.java:431) [struts-1.2.9.jar:1.2.9]
at org.apache.struts.action.RequestProcessor.process(RequestProcessor.java:236) [struts-1.2.9.jar:1.2.9]
at org.apache.struts.action.ActionServlet.doPost(ActionServlet.java:432) [struts-1.2.9.jar:1.2.9]
子标签
  • ：从另外的文件引入配置，目标文件必须将其标签放入下。（SpringBoot基础配置便是如此，可参考spring-boot:2.4.0包中base.xml）
    • file
    • resource
    • url
    • optional：[true | false]，默认若找不到目标文件，将输出警告；可设置为可选避免该行为
  • ：设置上下文名称，可作为区分不同多个应用程序到同一target的区分，默认为"default"
    示例：
<contextName>myAppName</contextName>
<appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender"><encoder><pattern>%d %contextName [%t] %level %logger{36} - %msg%n</pattern>
</encoder>
</appender>
  • ：配置或引入外部属性，别名
    • name
    • value
    • file：引用文件系统的 .properties 文件
    • resource：引用类路径上的 variables.properties 文件
    • scope：
      • local：默认，会在配置解释时定义，并在结束后清除。
      • context：上下文作用域，属性将插入到LoggerContext中直到LoggerContext被清除，因此在所有日志事件中都可用。
      • system：系统作用域，属性将插入到JVM系统属性中
  • ：代码动态定义属性，以 PropertyDefiner#getPropertyValue 方法返回其值
    • name
    • class：PropertyDefiner实现全类名
  • ：自定义转换词
    • conversionWord：转换词
    • converterClass：ClassicConverter 实现类全类名
  • - *name：声明Appender名称 - *class：要使用的Appender的完全限定名 - 、子标签： - ：0或1个 - class：若未声明，表示 PatternLayout - ：0或多个 - class：若未声明，表示 PatternLayoutEncoder - ：0或多个
  • ：0或多个，配置 Logger
    • name（必须）
    • level：[TRACE | DEBUG | INFO | WARN | ERROR | ALL | OFF]，或者 INHERITED / NULL 表示从上级继承。
    • additivity：[true | false]
    • 子标签：
      • ：0或多个，表附加appender
        • ref：指定先前的名称
  • ：配置根Logger
    • level：根Logger级别不能设置为 INHERITED / NULL
    • 子标签：

2.JVM系统属性

  • logback.configurationFile：指定配置文件位置，可以是 URL、类路径资源或外部文件系统。也可以在代码中设置（System#setProperty），但必须在创建任意Logger实例之前。
    文件扩展名必须是 .xml 或 .groovy
  • logback.statusListenerClass：可设置为希望注册的 StatusListener 名称

3. PatternLayout 的格式化消息编写规则

基础规则

  • 转换符 ‘%’ 可后跟规定的word，来获取数据字段，如 logger名称，日期，线程名等

  • 转换符可后接格式修饰符(Format modifiers)来指定每个字段最小、最大宽度 以及 是否左对齐
    示例：

    写法左对齐最小宽度最大宽度
    %20loggerfalse20none
    %.30loggerNAnone30
    %-20.30loggertrue2030

  • 括号"()" 可将部分内容分组，常配合格式修饰符使用
    如:
    %d{HH:mm:ss.SSS} [%thread]

    输出：
13:09:30 [main] DEBUG c.q.logback.demo.ContextListener - Trying platform Mbean server
13:09:30 [pool-1-thread-1] INFO  ch.qos.logback.demo.LoggingTask - Howdydy-diddly-ho - 0

    %-30(%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread])
    image

  • 一些关键词可使用转义符\来输出

常用转换词

  • 日志事件的消息：m / msg / messages

  • 日志级别：p / le / level

  • Logger 名
    语法：

    c{length}
lo{length}
logger{length}

    含义/示例： length表示推荐最大长度，logback会根据该长度适当缩写Logger名，但始终会保证最右段不会缩写

    示例Logger原名称打印结果
    %loggermainPackage.sub.sample.BarmainPackage.sub.sample.Bar
    %loggermainPackage.sub.sample.BarBar
    %loggermainPackage.sub.sample.Barm.s.s.Bar
    %loggermainPackage.sub.sample.Barm.sub.sample.Bar

  • 上下文名：contextName

  • 日志事件的线程名： t / thread

  • 从"应用启动"到"产生该日志事件"经过的毫秒数：r / relative

  • 日期
    语法：

    d{pattern}
date{pattern}
d{pattern, timezone}
date{pattern, timezone}

    含义/示例：输出日志事件的日期，其 pattern 语法与 java.text.SimpleDateFormat 格式兼容
    在没有 timezone 的情况下，使用 Java 平台默认时区

    示例结果
    %d2006-10-20 14:06:49,812
    %date14:06:49.812
    %date20 oct. 2006;14:06:49.812
    %date

  • 换行符：n

  • 异常：
    语法：

    ex{depth}
exception{depth}
throwable{depth}ex{depth, evaluator-1, ..., evaluator-n}
exception{depth, evaluator-1, ..., evaluator-n}
throwable{depth, evaluator-1, ..., evaluator-n}

    含义/示例：输出与日志事件关联的异常的stacktrace信息，默认输出完整的stacktrace
    image

  • 属性：property

  • 正则替换：replace§{r,t} 将消息模式p中的r替换为t
    如：%replace(%logger %msg){'\.', '/'}将所有".“替换为”/"

  • MDC（Mapped Diagnostic Contex）字段：%X{filedName}

  • 自定义转换词：

    1. 自定义实现 ClassicConverter，重写 convert(ILoggingEvent) 方法

      public class MySampleConverter extends ClassicConverter {long start = System.nanoTime();@Overridepublic String convert(ILoggingEvent event) {long nowInNanos = System.nanoTime();return Long.toString(nowInNanos-start);}
}

    2. 声明转换词

      <configuration><conversionRule conversionWord="nanos" converterClass="chapters.layouts.MySampleConverter" /><!-- … -->
</configuration>
性能考虑，应避免使用的转换词
  • 类名：C{length} / class
  • 文件名：F / file
  • 行号：L / line
  • 方法名：M / method
  • 包含jar包信息的异常stacktrace：xEx{depth} / xException{depth}…
    及root异常顺序反转的 rEx{depth} / rootException{depth}…

4. 着色（Coloring）

基于ANSI颜色代码，Logback可使用颜色关键词来为分组设置颜色。内置了：“%highlight”,“%black”, “%red”, “%green”,“%yellow”,“%blue”, “%magenta”,“%cyan”, “%white”, “%gray”, “%boldRed”,“%boldGreen”, “%boldYellow”, “%boldBlue”, “%boldMagenta”“%boldCyan”, “%boldWhite”
例：
<pattern>%d ${HOSTNAME} [%t] %highlight(%level) %logger{36} - %msg%n %ex{full}</pattern>

踩坑：官方说明使用 jansi 可以做到兼容不兼容ANSI的终端，但 Windows 下始终报错，即便引入了推荐版本 仍然报错

<dependency><groupId>org.fusesource.jansi</groupId><artifactId>jansi</artifactId><version>1.17</version>
</dependency>

5.异步Appender

可通过声明AsyncAppender来执行异步日志打印，它只进行日志事件分发，因此必须引用另一个实际Appender才有意义

六、常见需求

  1. 根据环境变量动态附加Appender

    参考：

    How to select Logback appender based on property file or environment variable

    1. 使用 logback 官方支持的 语法，但同样需要引入 Janino library。参考：configuration

    2. 为 Appender 设置 ，并使用环境变量语法动态配置Filter的Level【有些曲线救国，应该仍有性能损耗

    3. 使用 SpringProfile

      例：

      application.yaml
spring:profiles:active:- ${ENV:classiclogs}

      logback.xml
<configuration><!-- appender conf…--><springProfile name="jsonlogs"><root level="info"><appender-ref ref="stdout-json" /></root></springProfile><springProfile name="classiclogs"><root level="info"><appender-ref ref="stdout-classic" /></root></springProfile>
</configuration>

七、踩坑

  1. 对于嵌套 .xml 配置文件，默认域"local"重复声明的话是无效的，不会覆盖。
    比如在我的logback.xml中声明，无法覆盖Spring自带的配置。

撰文参考：
http://logback.qos.ch/manual/index.html

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