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日志门面技术（4）：slf4j

young_d807 2022-04-06 阅读 155
java

前言：JCL日志门面淘汰史

JCL设计缺陷

当时只考虑了主流的日志框架JUL、Log4j，随着技术的发展，后面会出现很多优秀的日志，这些技术我们要使用的话，它默认是不支持的，就表示我们需要在开发时修改源代码进行扩展，一般在企业开发时我们是不会这么做的，因此JCL就被淘汰了

☁ JCL被淘汰了，那么还有谁能站出来帮我们统一管理和维护所有的API呢？答：slf4j，它可以支持现在所有的主流日志框架，以及未来出现新的日志技术进行扩展的接口
 

SL4J 的使用

SL4J 主要是为了给Java日志访问提供一个标准、规范的API框架，其主要意义在于提供接口，具体的实现可以交由其他日志框架，例如log4j 和 logback等，当然slf4j自己也提供了功能较为简单的实现，但是一般很少用到，对于一般的Java项目而言，日志框架会选择slf4j-api作为门面，配上具体的实现框架（log4j、logback等），中间试验桥接器完成桥接

★ 描述

SL4J 是目前市面上最流行的日志门面，现在的项目中，基本都是使用SL4J作为我们的日志系统。SL4J日志门面主要提供两大功能：

  1. 日志框架的绑定
  2. 日志框架的桥接

▎入门案例

1. 导入相关slf4j依赖

    <dependencies>
        <!--junit测试类 -->
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.13.2</version>
        </dependency>

        <!--slf4j 日志门面 -->
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>1.7.30</version>
        </dependency>

        <!--slf4j内置的日志实现（功能较为简单，一般使用桥接第三方的日志实现） -->
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-simple</artifactId>
            <version>1.7.30</version>
        </dependency>
    </dependencies>

2. 测试用例

public class Demo {
    // 全局logger对象
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Demo.class);

    @Test
    public void testQuick(){
        // 1.普通输出（级别依次由高到低）
        logger.error("error msg");
        logger.warn("warn msg");
        logger.info("info msg"); // 默认级别
        logger.debug("debug msg");
        logger.trace("trace msg");

        // 2.占位符输出，用{}括号表示占位符
        String name = "梅花十三";
        int age = 18;
        logger.info("用户：{},{}",name,age);

        // 3.将系统的异常输出
        try {
            int i = 1/0;
        }catch (Exception e){
            //e.printStackTrace();
            logger.error("异常信息：",e);
        }
    }
}

3. 测试结果

➳ 说明：slf4j不仅提供普通的日志信息打印，还包含了很多重载方法，比如对系统异常的输出

slf4j 日志绑定（Binding）

它是如何绑定其他日志主流框架呢？

如果只引入日志门面依赖，而未引入相关日志实现框架，则功能默认处于关闭状态。

1. 我们可以打开sf4j官网：SLF4J，点击用户手册，查看具体的流程，如下：

2. 滑至最下方，可以看到官网提供的绑定日志实现的具体流程图 

➳ 绑定说明

情况一：图中最左侧第一个显示的 /dev/null表示，如果只引入slf4j-api 日志门面依赖，而不引入具体的日志实现框架，日志功能默认处于关闭状态，无法进行任何的日志输出。

情况二：图中三个深蓝色模块分别是：logback、slf4j 内置的简单日志实现框架、nop。这三个日志框架设计是比slf4j晚的，因此默认就支持slf4j的API规范，只需要导入其实现即可

情况三：中间两个湖绿色的模块是 log4j、jdk14（JUL： java.util.logging）。这两个日志实现框架设计比较早，默认是没有遵循slf4j的API规范，无法进行直接绑定，中间需要加一层适配层 Adaptation layer，通过这个适配器来适配具体的实现，间接的遵循了slf4j的API规范

一、绑定logback

1. 导入两个实现包依赖（在上述入门案例中的pom.xml 基础上，增加logback的依赖即可）

    <dependencies>
        <!--junit测试类 -->
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.13.2</version>
        </dependency>

        <!--slf4j 日志门面 -->
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>1.7.30</version>
        </dependency>

        <!--slf4j 内置的简单实现 -->
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-simple</artifactId>
            <version>1.7.30</version>
        </dependency>

        <!-- logback 日志实现框架-->
        <dependency>
            <groupId>ch.qos.logback</groupId>
            <artifactId>logback-classic</artifactId>
            <version>1.2.9</version>
        </dependency>
    </dependencies>

❥ 小知识：导入logback-classic.jar 一个依赖即可，因为maven有传递思想，会自动传递core包

2. 测试用例输出结果如下

3. 把slf4j的内置实现框架给注释掉

4. 继续运行测试用例：控制台的输出字体颜色变成了黑色，simple的日志实现框架字体是红色的

!! 注意：默认日志级别是debug，图中注释说明有误

二、绑定slf4j-simple

在上述入门案例代码中，用的就是simple的日志实现依赖，这里就不再二次贴出演示了

三、绑定slf4j-nop

与不绑定具体的日志实现框架的效果是一样的，日志功能将被关闭。

1. 引入slf4j-nop依赖

<!--slf4j 日志门面 -->
<dependency>
       <groupId>org.slf4j</groupId>
       <artifactId>slf4j-api</artifactId>
       <version>1.7.30</version>
</dependency>

<!--slf4j-nop 日志开关，一旦引入依赖，所有日志实现框架将失效-->
<dependency>
      <groupId>org.slf4j</groupId>
      <artifactId>slf4j-nop</artifactId>
      <version>1.7.36</version>
</dependency>

2. 测试用例执行效果

!! 注意：如果引入sf4j-api 不引入其他具体实现日志，虽然日志也会失效，但是控制台会报警告， 引入sf4j-nop需要注释掉其他具体实现日志，否则会报警告，并且还会正常打印日志

四、绑定log4j

前面也说了，log4j 和 jdk14（JUL： java.util.logging）这两个日志实现框架设计比较早，默认是没有遵循slf4j的API规范，无法进行直接绑定，中间需要加一层适配层 Adaptation layer

♦ 要点：通过这个适配器来适配具体的实现，间接遵循slf4j的API规范

1. 增加Adaptation layer适配器依赖 + log4j依赖

<!--slf4j 日志门面 -->
<dependency>
       <groupId>org.slf4j</groupId>
       <artifactId>slf4j-api</artifactId>
       <version>1.7.30</version>
</dependency>


<!-- 绑定log4j日志实现框架，需要导入适配器 -->
<dependency>
      <groupId>org.slf4j</groupId>
      <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
      <version>1.7.36</version>
</dependency>

<!-- log4j 日志实现 -->
<dependency>
      <groupId>log4j</groupId>
      <artifactId>log4j</artifactId>
      <version>1.2.13</version>
</dependency>

2. 运行测试用例如下

可以看到log4j日志实现绑定成功了，上述警告提示找不到该logger对象的appenders处理器，它希望我们设置并初始化一个系统配置信息 ，这个问题我在《日志实现框架（1）：Log4j》章节讲过，这里不再解释，我们把之前搭建的配置文件，复制到当前项目的资源目录下

3. 搭建log4j.properties配置文件 

4. 再次运行测试用例：可以看到日志信息正常输出，表示log4j绑定成功了，当前使用的是log4j

五、绑定JUL

♦ 要点：通过这个适配器来适配具体的实现，间接遵循slf4j的API规范

1.  JUL是JDK自带的，无需引入依赖就能使用，但是采用的是slf4j技术门面，默认不支持JUL，因此需要引入Adaptation layer适配器依赖

<!--slf4j 日志门面 -->
<dependency>
       <groupId>org.slf4j</groupId>
       <artifactId>slf4j-api</artifactId>
       <version>1.7.30</version>
</dependency>

<!-- 绑定jul 日志实现，需要导入适配器 -->
<dependency>
      <groupId>org.slf4j</groupId>
      <artifactId>slf4j-jdk14</artifactId>
      <version>1.7.36</version>
</dependency>

2. 测试用例运行结果：成功绑定并使用的日志实现框架是JUL

▎绑定日志的实现（Binding）

☛ 使用 slf4j 的日志绑定流程

  ① .添加 slf4j-api 的依赖
  ②.使用slf4j的API在项目中进行统一的日志记录
  ③.绑定具体的日志实现框架
       a.绑定已经实现了slf4j的日志框架，直接添加对应依赖
       b.绑定没有实现slf4j的日志框架， 先添加日志的适配器，再添加实现类的依赖
  ④.slf4j有且仅有一个日志实现框架的绑定（如果出现多个默认使用第一个依赖日志实现）


 

1. 查看LoggerFactory 日志工厂获取logger日志记录器的源码实现

// 全局logger对象
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Demo.class);

提示：logger对象是从日志工厂中获取的，因此来查看下日志工厂是如何初始化进行logger装载的

2. 在getILoggerFactory获取工厂方法中，包含了 performInitialization() 初始化工厂方法，如下

 这里涉及到一个名为INITIALIZATION_STATE 的静态变量，用来记录当前初始化的状态。默认是UNINITIALIZED，第一次调用getILoggerFactory()方法时，检查到INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED，就会调用performInitialization()方法来进行初始化。

performInitialization()方法在初始化完成时，会设置INITIALIZATION_STATE为SUCCESSFUL_INITIALIZATION。这样后面的switch语句就会调用StaticLoggerBinder.getSingleton().getLoggerFactory()来返回需要的ILoggerFactory。

3. 日志工厂是通过bind()方法，来绑定具体的日志实现类

4. findPossibleStaticLoggerBinderPathSet () 作用是查找当前classpath下的StaticLoggerBinder的实现，如果有多个的话，则reportMultipleBindingAmbiguity()和reportActualBinding()方法会在绑定前后打印相应的信息。

5. 我们再回来看bind()方法，其实真正绑定的代码只有一行 

这里调用了StaticLoggerBinder.getSingleton()方法。StaticLoggerBinder类的权限定名，恰好和findPossibleStaticLoggerBinderPathSet()方法中查找的一致。

思考：StaticLoggerBinder类从哪里来？ 具体的log api实现要如何做才能和slf4j绑定和装载？

在slf4j-api的源代码中，的确有对应的package和类存在

但是打开打包好的slf4j-api.jar，却发现根本没有这个impl 的包。

在slf4j-api项目的pom.xml文件中，我们可以找到下面的内容：

这里通过调用ant在打包为jar文件前，将package org.slf4j.impl和其下的class都删除掉了。

6. 我们再来看，具体的log api实现要如何做才能和slf4j绑定和装载

7. 继续看回StaticLoggerBinder的代码

8. 以slf4j-simple为例：这里的getLoggerFactory()方法会返回slf4j-simple实现的SimpleLoggerFactory。

9. SimpleLoggerFactory实现slf4j定义的 ILoggerFactory接口，getLogger()方法中负责创建SimpleLogger对象并返回 (为了提高性能做了cache)。

➳ 结论：因此从这里就能得出，slf4j 绑定的具体实现类接口，是在bind() 方法完整绑定的。

其他日志实现框架流程也是如此，类似的slf4j-log4j12中会返回Log4jLoggerFactory，而Log4jLoggerFactory中通过调用log4j的LogManager来创建log4j的Logger对象并通过Log4jLoggerAdapter类来包装为slf4j的Logger(adapter模式)。

log4jLogger = LogManager.getLogger(name);
Logger newInstance = new Log4jLoggerAdapter(log4jLogger);

★ SLF4J 绑定日志框架原理解析

  1. SLF4J 通过LoggerFactory 加载日志具体的实现对象
  2. LoggerFactory在初始化的过程中，会通过performinitialization()方法绑定具体的日志实现
  3. 在绑定具体实现的时候，通过类加载器，加载org/slf4g/impl/StaticLoggerBinder.class
  4. 所以，只要是一个日志实现框架，在org/slf4g/impl 包中提供一个自己的StaticLoggerBinder类，在其中提供具体日志实现的LoggerFactory就可以被SLF4J 所加载

Logger 和 LoggerFactory是slf4j定义好的。LoggerFactory通过装载StaticLoggerBinder类来绑定具体的日志实现框架，得到其日志实现框架中ILoggerFactory接口的实现类。该LoggerFactory的实现类会创建其对应日志实现框架的logger对象。并调用logger对象来写日志。

➳ 结论：业务代码此时不知道底层是哪个日志实现框架，从而摆脱对具体日志实现框架的依赖

桥接旧的日志框架（Bridging）

slf4j桥接说明官网：Log4j Bridge

通常，您所依赖的某些组件依赖于 SLF4J 以外的日志记录 API。您还可以假设这些组件在不久的将来不会切换到 SLF4J。为了处理这种情况，SLF4J 附带了几个桥接模块，这些模块将对 log4j、JCL 和 java.util.logging API 的调用重定向到好像它们是对 SLF4J API 进行的。

➳ 操作流程

  1. 先去除之前老的日志框架的依赖
  2. 添加SLF4J提供的桥接组件
  3. 为项目添加SLF4J的具体实现

▎举例说明

诉求：我们希望是不想修改原有log4j原有代码！

➳ 操作步骤：

  1. 去除原有log4j依赖
  2. 引入log4j-over-slf4j.jar 桥接依赖（作用：将应用程序迁移到 SLF4J，而无需更改一行代码）
  3. 引入slf4j-api.jar 日志门面依赖
  4. 引入目标使用日志框架 logback-classic.jar 依赖

1. 假设现在的项目采用的是log4j ，依赖如下

<dependencies>
     <!--junit测试类 -->
     <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.13.2</version>
     </dependency>


     <!-- log4j 日志实现 -->
     <dependency>
            <groupId>log4j</groupId>
            <artifactId>log4j</artifactId>
            <version>1.2.13</version>
     </dependency>
</dependencies>

测试用例执行结果

2. 更换日志实现框架为logback

<dependencies>
     <!--junit测试类 -->
     <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.13.2</version>
     </dependency>


     <!-- log4j 日志实现 -->
     <!-- 1. 去除log4j依赖
     <dependency>
            <groupId>log4j</groupId>
            <artifactId>log4j</artifactId>
            <version>1.2.13</version>
     </dependency>-->

    <!-- 2.引入新的日志框架 -->
     <!--slf4j 日志门面 -->
     <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>1.7.30</version>
     </dependency>

     <!-- logback 日志实现框架-->
     <dependency>
            <groupId>ch.qos.logback</groupId>
            <artifactId>logback-classic</artifactId>
            <version>1.2.9</version>
     </dependency>
</dependencies>

✷ 问题：如果仅仅只是把原log4j 依赖去除，加上新的logback日志框架依赖，那么原log4j的代码会出现 报红异常，导致代码不可运行


➳ 解决：只需要再引入slf4j提供的log4j的桥接依赖即可，无需调整代码

<!-- log4j 桥接器 -->
<dependency>
        <groupId>org.slf4j</groupId>
        <artifactId>log4j-over-slf4j</artifactId>
        <version>1.7.36</version>
</dependency>

3. 测试代码用例 

➳ 结论：增加了log4j的桥接依赖后，无需修改原log4j的代码，虽然是log4j的代码，但控制台日志输出框架为logback

▎桥接旧的日志框架注意事项

例如，假设我引入了slf4j技术门面，并绑定了log4j日志实现框架，但是我又引入了log4j桥接器

<dependencies>
     <!--junit测试类 -->
     <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.13.2</version>
     </dependency>

     <!--slf4j 日志门面 -->
     <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>1.7.30</version>
     </dependency>

     <!-- 绑定log4j日志实现框架，需要导入适配器 -->
     <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
            <version>1.7.36</version>
     </dependency>

     <!-- log4j 日志实现 -->
     <dependency>
            <groupId>log4j</groupId>
            <artifactId>log4j</artifactId>
            <version>1.2.13</version>
     </dependency>

     <!-- log4j 桥接器 -->
     <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>log4j-over-slf4j</artifactId>
            <version>1.7.36</version>
      </dependency>

</dependencies>

运行测试用例，报栈溢出


➳ 注意问题总结

  1. jcl-over-slf4j.jar 桥接依赖 和 slf4j-jcl.jar 适配器不能同时部署，前一个jar文件将导致JCL将日志系统的选择委托给SLF4J，后一个jar文件将导致SLF4J将日志系统的选择委托给JCL，从而导致无限循环
  2. Log4j-over-slf4j.jar 桥接依赖 和 slf4j-log4j12.jar (SLF4J 绑定的log4j日志实现) 不能同时出现
  3. Jul-to-slf4j.jar桥接依赖 和 slf4j-jdk14.jar (SLF4J 绑定的JUL日志实现) 不能同时出现
  4. 所有的桥接都只对Logger日志记录器对象有效，如果程序中调用了内部的配置类或者是Appender，Filter等对象，将无法产生效果

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