Java日志框架介绍

Log4j Apache Log4j是一个基于Java的日志记录工具。它是由Ceki Gülcü首创的,现在则是Apache软件基金会的一个项目。 Log4j是几种Java日志框架之一。

Log4j 2 Apache Log4j 2是apache开发的一款Log4j的升级产品。

Commons Logging Apache基金会所属的项目,是一套Java日志接口,之前叫Jakarta Commons Logging,后更名为Commons Logging。

Slf4j 类似于Commons Logging,是一套简易Java日志门面,本身并无日志的实现。(Simple Logging Facade for Java,缩写Slf4j)。

Logback 一套日志组件的实现(Slf4j阵营)。

Jul (Java Util Logging),自Java1.4以来的官方日志实现。

看了上面的介绍是否会觉得比较混乱,这些日志框架之间有什么异同,都是由谁在维护,在项目中应该如何选择日志框架,应该如何使用? 下文会逐一介绍。

Java常用日志框架历史

1996年早期,欧洲安全电子市场项目组决定编写它自己的程序跟踪API(Tracing API)。经过不断的完善,这个API终于成为一个十分受欢迎的Java日志软件包,即Log4j。后来Log4j成为Apache基金会项目中的一员。

期间Log4j近乎成了Java社区的日志标准。据说Apache基金会还曾经建议Sun引入Log4j到java的标准库中,但Sun拒绝了。

2002年Java1.4发布,Sun推出了自己的日志库JUL(Java Util Logging),其实现基本模仿了Log4j的实现。在JUL出来以前,Log4j就已经成为一项成熟的技术,使得Log4j在选择上占据了一定的优势。

接着,Apache推出了Jakarta Commons Logging,JCL只是定义了一套日志接口(其内部也提供一个Simple Log的简单实现),支持运行时动态加载日志组件的实现,也就是说,在你应用代码里,只需调用Commons Logging的接口,底层实现可以是Log4j,也可以是Java Util Logging。

后来(2006年),Ceki Gülcü不适应Apache的工作方式,离开了Apache。然后先后创建了Slf4j(日志门面接口,类似于Commons Logging)和Logback(Slf4j的实现)两个项目,并回瑞典创建了QOS公司,QOS官网上是这样描述Logback的:The Generic,Reliable Fast&Flexible Logging Framework(一个通用,可靠,快速且灵活的日志框架)。

现今,Java日志领域被划分为两大阵营:Commons Logging阵营和Slf4j阵营。

Commons Logging在Apache大树的笼罩下,有很大的用户基数。但有证据表明,形式正在发生变化。2013年底有人分析了GitHub上30000个项目,统计出了最流行的100个Libraries,可以看出Slf4j的发展趋势更好:

java_populor_jar

Apache眼看有被Logback反超的势头,于2012-07重写了Log4j 1.x,成立了新的项目Log4j 2, Log4j 2具有Logback的所有特性。

java常用日志框架关系

Log4j 2与Log4j 1发生了很大的变化,Log4j 2不兼容Log4j 1。

Commons Logging和Slf4j是日志门面(门面模式是软件工程中常用的一种软件设计模式,也被称为正面模式、外观模式。它为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口,使得子系统更容易使用)。Log4j和Logback则是具体的日志实现方案。可以简单的理解为接口与接口的实现,调用者只需要关注接口而无需关注具体的实现,做到解耦。

比较常用的组合使用方式是Slf4j与Logback组合使用,Commons Logging与Log4j组合使用。

Logback必须配合Slf4j使用。由于Logback和Slf4j是同一个作者,其兼容性不言而喻。

Commons Logging与Slf4j实现机制对比

Commons Logging实现机制

Commons Logging是通过动态查找机制,在程序运行时,使用自己的ClassLoader寻找和载入本地具体的实现。详细策略可以查看commons-logging-*.jar包中的org.apache.commons.logging.impl.LogFactoryImpl.java文件。由于Osgi不同的插件使用独立的ClassLoader,Osgi的这种机制保证了插件互相独立, 其机制限制了Commons Logging在Osgi中的正常使用。

Slf4j实现机制

Slf4j在编译期间,静态绑定本地的Log库,因此可以在Osgi中正常使用。它是通过查找类路径下org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder,然后在StaticLoggerBinder中进行绑定。

项目中选择日志框架选择

如果是在一个新的项目中建议使用Slf4j与Logback组合,这样有如下的几个优点。

Slf4j实现机制决定Slf4j限制较少,使用范围更广。由于Slf4j在编译期间,静态绑定本地的LOG库使得通用性要比Commons Logging要好。

Logback拥有更好的性能。Logback声称:某些关键操作,比如判定是否记录一条日志语句的操作,其性能得到了显著的提高。这个操作在Logback中需要3纳秒,而在Log4J中则需要30纳秒。LogBack创建记录器(logger)的速度也更快:13毫秒,而在Log4J中需要23毫秒。更重要的是,它获取已存在的记录器只需94纳秒,而Log4J需要2234纳秒,时间减少到了1/23。跟JUL相比的性能提高也是显著的。

Commons Logging开销更高

# 在使Commons Logging时为了减少构建日志信息的开销,通常的做法是

if(log.isDebugEnabled()){

  log.debug("User name: " +

    user.getName() + " buy goods id :" + good.getId());

}

# 在Slf4j阵营,你只需这么做:

log.debug("User name:{} ,buy goods id :{}", user.getName(),good.getId());

# 也就是说,Slf4j把构建日志的开销放在了它确认需要显示这条日志之后,减少内存和Cup的开销,使用占位符号,代码也更为简洁

Logback文档免费。Logback的所有文档是全面免费提供的,不象Log4J那样只提供部分免费文档而需要用户去购买付费文档。

Slf4j用法

Slf4j与其它日志组件的关系说明

Slf4j的设计思想比较简洁,使用了Facade设计模式,Slf4j本身只提供了一个slf4j-api-version.jar包,这个jar中主要是日志的抽象接口,jar中本身并没有对抽象出来的接口做实现。

对于不同的日志实现方案(例如Logback,Log4j...),封装出不同的桥接组件(例如logback-classic-version.jar,slf4j-log4j12-version.jar),这样使用过程中可以灵活的选取自己项目里的日志实现。

Slf4j与其它日志组件调用关系图

slf4j-bind

Slf4j与其他各种日志组件的桥接说明

jar包名 说明

slf4j-log4j12-1.7.13.jar Log4j1.2版本的桥接器,你需要将Log4j.jar加入Classpath。

slf4j-jdk14-1.7.13.jar java.util.logging的桥接器,Jdk原生日志框架。

slf4j-nop-1.7.13.jar NOP桥接器,默默丢弃一切日志。

slf4j-simple-1.7.13.jar 一个简单实现的桥接器,该实现输出所有事件到System.err. 只有Info以及高于该级别的消息被打印,在小型应用中它也许是有用的。

slf4j-jcl-1.7.13.jar Jakarta Commons Logging 的桥接器. 这个桥接器将Slf4j所有日志委派给Jcl。

logback-classic-1.0.13.jar(requires logback-core-1.0.13.jar) Slf4j的原生实现,Logback直接实现了Slf4j的接口,因此使用Slf4j与Logback的结合使用也意味更小的内存与计算开销

具体的接入方式参见下图

slf4j-concrete-bindings1

Slf4j源码分析

slf4j-api-version.jar中几个核心类与接口

类与接口 用途

org.slf4j.LoggerFactory(class) 给调用方提供的创建Logger的工厂类,在编译时绑定具体的日志实现组件

org.slf4j.Logger(interface) 给调用方提供的日志记录抽象方法,例如debug(String msg),info(String msg)等方法

org.slf4j.ILoggerFactory(interface) 获取的Logger的工厂接口,具体的日志组件实现此接口

org.slf4j.helpers.NOPLogger(class) 对org.slf4j.Logger接口的一个没有任何操作的实现,也是Slf4j的默认日志实现

org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder(class) 与具体的日志实现组件实现的桥接类,具体的日志实现组件需要定义org.slf4j.impl包,并在org.slf4j.impl包下提供此类,注意在slf4j-api-version.jar中不存在org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder,在源码包slf4j-api-version-source.jar中才存在此类

Slf4j调用过程源码分析,只加入slf4j-api-version.jar,不加入任何实现包

示例代码

pom核心配置如下

  <dependencies>

    <!--只有slf4j-api依赖-->

    <dependency>

      <groupId>org.slf4j</groupId>

      <artifactId>slf4j-api</artifactId>

      <version>1.7.13</version>

    </dependency>

  </dependencies>

程序入口类如下

slf4j-0

源码追踪分析

1)调用LoggerFactory的getLogger()方法创建Logger

slf4j-1-getLogger

2)调用LoggerFactory的getILoggerFactory方法来创建ILoggerFactory

slf4j-2-getILoggerFactory

3)调用LoggerFactory的performInitialization方法来进行初始化

slf4j-3-performInitialization

4)调用LoggerFactory的bind()方法

slf4j-4-bind

5)调用LoggerFactory的findPossibleStaticLoggerBinderPathSet()方法获取StaticLoggerBinderPath集合

slf4j-5-findPossibleStaticLoggerBinderPathSet

6)调用LoggerFactory的rep

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