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如何封装SLF4J和Log4j

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自从开始使用日志组件后， 每个类都是这样子的结构:

public class A {   public static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(A.class);  }

这是一件相当烦人事，必须对他进行封装，使得我们能够通过这样的方法来调用：

public class A {     public void methodA() {         Logger.debug("Nice!");     } }

最简单的版本

开始动手后，用最简单的方法封装出了***个版本:

// cn.hjktech.slf4j.Logger public class Logger {     private static final org.slf4j.Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Logger.class);;     ...     public static void debug(...) {         logger.debug(...);         ...     }     ... }

看起来很美好， 但测试后发现这种方法会有一个很严重的问题： 我们打印的日志通畅都带有调用方的信息，  如类名、方法名、行数、时间等，其中类名、方法名、行数都是极其关键的信息，但是使用上述的方法来输出日志的话，这三个信息都变成Logger这个类的信息，而不是调用方的信息，  这显然是无法忍受的事。

当然不能就这样了事，既然正常使用的方法能输出正确的信息，那么肯定是有办法可以实现的，我们希望最终的结果是调用Logger.debug(..)打印出来的信息都是完全正确的。

分析源码

此时写个demo来debug跟进一下：

public class TestLog {     @Test     public void logTest() {         // 在此处打断点         LoggerFactory.getLogger(TestLog.class).debug("看看执行流程");     } }

发现最终输出的日志字符串是在PatternLayout.format方法(Logback则是PatternLayoutBase.writeLoopOnConverters方法)中生成的，方法代码如下：

// Log4j public String format(LoggingEvent event) {     // Reset working stringbuffer     if(sbuf.capacity() > MAX_CAPACITY) {         sbuf = new StringBuffer(BUF_SIZE);     } else {         sbuf.setLength(0);     }      PatternConverter c = head;      while(c != null) {         c.format(sbuf, event);         c = c.next;     }     return sbuf.toString(); }

其中head指向一个类型为PatternConverter(Logback中是:  Converter)的链表，这个链表的节点是在日志类初始化的时候，根据你日志配置文件里的ConversionPattern生成的，比如我的log4j.properties中是这样配置的:

log4j.appender.SOUT_LOGGER.layout.ConversionPattern=%d{yyyy-MM-dd-HH-mm,SSS} %p [%c] [%t] (%F:%L) %l - %m%n

那么这个链表的结构就是(括号中代表存储的信息):

DatePatternConverter(时间点)           -> LiteralPatternConverter(" ")   ->  BasicPatternConverter(LEVEL)          -> LiteralPatternConverter("[")   ->  CategoryPatternConverter(LoggerName)  -> LiteralPatternConverter("] [") ->  BasicPatternConverter(线程名)          -> LiteralPatternConverter("] (") -> LocationPatternConverter(所在类)       -> LiteralPatternConverter(":")   ->  LocationPatternConverter(所在行)       -> LiteralPatternConverter(") -") ->  BasicPatternConverter(日志串)          -> LiteralPatternConverter("\n")  ->

根据这个链表生成日志字符串类似这样:

2016-10-17-13-42,449 DEBUG [TestLog] [main] (TestLog.java:14) - Excuse me?

那么现在目标很明确了，我们要使LocationPatternConverter的输出为我们真正打印纸日的类的信息，继续跟进到PatternConverter.format(LocationPatternConverter的父类)方法，其内部生成了一个LocationInfo对象，该类的构造方法中如下：

for(int i = elements.length - 1; i >= 0; i--) {     // 获取第i帧的类名     String thisClass = (String) getClassNameMethod.invoke(elements[i], noArgs);     if(fqnOfCallingClass.equals(thisClass)) {         // 如果类名和fqnOfCallingClass相等，则认为i + 1帧是代码中实际调用方法的         int caller = i + 1;         if (caller < elements.length) {             // 记录实际调用类的类名             className = prevClass;             // 记录实际调用的方法名             methodName = (String) getMethodNameMethod.invoke(elements[caller], noArgs);             // 记录实际调用类所在的文件名             fileName = (String) getFileNameMethod.invoke(elements[caller], noArgs);             if (fileName == null) {                 fileName = NA;             }             // 记录调用日志方法的行数             int line = ((Integer) getLineNumberMethod.invoke(elements[caller], noArgs)).intValue();             if (line < 0) {                 lineNumber = NA;             } else {                 lineNumber = String.valueOf(line);             }             // 拼接成最终要输出到日志的字符串， 如：TestLog.logTest(TestLog.java:14)             StringBuffer buf = new StringBuffer();             buf.append(className);             buf.append(".");             buf.append(methodName);             buf.append("(");             buf.append(fileName);             buf.append(":");             buf.append(lineNumber);             buf.append(")");             this.fullInfo = buf.toString();         }         return;     }     // 记录上一帧的类名     prevClass = thisClass; }

其中elements是当前方法调用栈的堆栈轨迹，这段代码通过遍历堆栈轨迹每一帧的类名并和fqnOfCallingClass比较，如果相符的话，则认为它的上一帧是实际调用方法。

如下图中，fqnOfCallingClass的值是org.slf4j.impl.Log4jLoggerAdapter，而在堆栈轨迹总可以发现类的上一个帧正好是我们的实际调用类TestLog.logTest：

如何封装SLF4J和Log4j

因此，我们现在只需要让fqnOfCallingClass的值变成我们封装的日志类cn.hjktech.slf4j.Logger就大功告成了。fqnOfCallingClass是LoggingEvent.getLocationInformation创建LocationInfo时传入的参数，而LoggingEvent又是在Category.forcedLog方法中创建的，并且继续网上追踪，会发现fqnOfCallingClass的值最终来源于org.slf4j.impl.Log4jLoggerAdapter这个类:

public final class Log4jLoggerAdapter extends MarkerIgnoringBase implements LocationAwareLogger, Serializable {     ...     static final String FQCN = Log4jLoggerAdapter.class.getName();     ... }

而如果没有配合SLF4J使用时，fqnOfCallingClass的值则来源于org.apache.log4j.Logger类：

public class Logger extends Category {     ...     private static final String FQCN = Logger.class.getName();     .... }

代理Logger类来修改FQCN

好了，现在我们只需要修改这个值就行了。***反应是使用反射去掉final修饰符，然后修改它的值，这种方法虽然对我们自己的代码可行，但是当引入其它框架，并且其它框架也使用的Log4j时，就会导致它们的日志信息出错，因为它们并不是调用的我们封装的Logger工具类，它们日志的堆栈轨迹中不会有我们工具类(如cn.hjktech.slf4j.Logger)，因此我们需要另寻它法。

既然通过反射行不通，  那么我们可以通过动态代理的方式，在构造LoggingEvent对象之前将FQCN这个参数的值给替换掉，在跟踪过程中发现Log4jLoggerAdapter最终都是调用的org.apache.log4j.Logger.log方法并将FQCN最为参数传入，因此org.apache.log4j.Logger这个类就是我们要代理的类了。

了解JDK代理的人都知道，使用的条件是被代理类必须实现某一个接口，而org.apache.log4j.Logger.log这个方法并不是来自于某一个接口，所以我们选择使用Cglib：

// cn.hjktech.slf4j.Logger public class Logger {     private static org.slf4j.Logger logger;     private static final String FQCN = Logger.class.getName();      static {         try {             Enhancer eh = new Enhancer();             eh.setSuperclass(org.apache.log4j.Logger.class);             eh.setCallbackType(LogInterceptor.class);             Class c = eh.createClass();             Enhancer.registerCallbacks(c, new LogInterceptor[]{new LogInterceptor()});             Constructor constructor = c.getConstructor(String.class);             org.apache.log4j.Logger loggerProxy= constructor.newInstance(Logger.class.getName());             ...         } catch (...) {             throw new RuntimeException("初始化Logger失败", e);         }     }      private static class LogInterceptor implements MethodInterceptor {         public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {             // 只拦截log方法。             if (objects.length != 4 || !method.getName().equals("log"))                 return methodProxy.invokeSuper(o, objects);             // 替换传给log方法的***个参数为我们自定义的FQCN             objects[0] = FQCN;             return methodProxy.invokeSuper(o, objects);         }     } }

代理defaultFactory

现在我们已经有了被代理的loggerProxy对象了，我们还需要将这个对象赋值给Log4jLoggerAdapter的logger成员变量，

logger成员变量是在Log4jLoggerAdapter的构造方法中被作为参数传入的，它的来源如下图：

如何封装SLF4J和Log4j

从上图中可以看到，LogManager.getLoggerRepository方法返回的对象中持有defaultFactory对象，因此我还需要代理这个对象，将它产生的'logger'对象替换成我们的'logger'就大功告成了，并且makeNewLoggerInstance方法是在LoggerFactory接口中定义的，所以我们只需要使用JDK的动态代理就可以完成了。实现代码如下：

static {     try {         ...         LoggerRepository loggerRepository = LogManager.getLoggerRepository();         org.apache.log4j.spi.LoggerFactory lf = ReflectionUtil.getFieldValue(loggerRepository, "defaultFactory");         Object loggerFactoryProxy = Proxy.newProxyInstance(             LoggerFactory.class.getClassLoader(),             new Class[]{LoggerFactory.class},             new NewLoggerHandler(loggerProxy)         );          ReflectionUtil.setFieldValue(loggerRepository, "defaultFactory", loggerFactoryProxy);             logger = org.slf4j.LoggerFactory.getLogger(Logger.class.getName());         ReflectionUtil.setFieldValue(loggerRepository, "defaultFactory", lf);     } catch (...) {         throw new RuntimeException("初始化Logger失败", e);     } }  private static class NewLoggerHandler implements InvocationHandler {     private final org.apache.log4j.Logger proxyLogger;      public NewLoggerHandler(org.apache.log4j.Logger proxyLogger) {         this.proxyLogger = proxyLogger;     }      @Override     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {         return proxyLogger;     } }

实现流程和最终代码

我们最终实现方案如下：

如何封装SLF4J和Log4j

Logger的代码如下:

public class Logger {     private static org.slf4j.Logger logger;     private static final String FQCN = Logger.class.getName();          static {         try {             Enhancer eh = new Enhancer();             eh.setSuperclass(org.apache.log4j.Logger.class);             eh.setCallbackType(LogInterceptor.class);             Class c = eh.createClass();             Enhancer.registerCallbacks(c, new LogInterceptor[]{new LogInterceptor()});              Constructor constructor = c.getConstructor(String.class);             org.apache.log4j.Logger loggerProxy = constructor.newInstance(Logger.class.getName());              LoggerRepository loggerRepository = LogManager.getLoggerRepository();             org.apache.log4j.spi.LoggerFactory lf = ReflectionUtil.getFieldValue(loggerRepository, "defaultFactory");             Object loggerFactoryProxy = Proxy.newProxyInstance(                 LoggerFactory.class.getClassLoader(),                 new Class[]{LoggerFactory.class},                 new NewLoggerHandler(loggerProxy)             );              ReflectionUtil.setFieldValue(loggerRepository, "defaultFactory", loggerFactoryProxy);             logger = org.slf4j.LoggerFactory.getLogger(Logger.class.getName());             ReflectionUtil.setFieldValue(loggerRepository, "defaultFactory", lf);         } catch (             IllegalAccessException |                 NoSuchMethodException |                 InvocationTargetException |                 InstantiationException e) {             throw new RuntimeException("初始化Logger失败", e);         }     }      private static class LogInterceptor implements MethodInterceptor {         public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {             // 只拦截log方法。             if (objects.length != 4 || !method.getName().equals("log"))                 return methodProxy.invokeSuper(o, objects);             objects[0] = FQCN;             return methodProxy.invokeSuper(o, objects);         }     }      private static class NewLoggerHandler implements InvocationHandler {         private final org.apache.log4j.Logger proxyLogger;          public NewLoggerHandler(org.apache.log4j.Logger proxyLogger) {             this.proxyLogger = proxyLogger;         }          @Override         public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {             return proxyLogger;         }     }      // 剩下的Logger需要封装的方法可以根据自己的需要来实现     // 我个人认为slf4j的api足够好用了，所以大部分只是写了一些类似下面的代码     public static void debug(String msg) {         logger.debug(msg);     } }

ReflectionUtil的代码如下：

public class ReflectionUtil {     public static  T getFieldValue(@NotNull Object object,                                       @NotNull String fullName) throws IllegalAccessException {         return getFieldValue(object, fullName, false);     }      public static  T getFieldValue(@NotNull Object object,                                       @NotNull String fieldName,                                       boolean traceable) throws IllegalAccessException {         Field field;         String[] fieldNames = fieldName.split("\\.");         for (String targetField : fieldNames) {             field = searchField(object.getClass(), targetField, traceable);             if (field == null)                 return null;              object = getValue(object, field);         }          return (T) object;     }      private static Field searchField(Class c, String targetField, boolean traceable) {         do {             Field[] fields = c.getDeclaredFields();             for (Field f : fields) {                 if (f.getName().equals(targetField)) {                     return f;                 }             }             c = c.getSuperclass();             traceable = traceable && c != Object.class;         } while (traceable);          return null;     }      private static  T getValue(Object target, Field field) throws IllegalAccessException {         if (!field.isAccessible())             field.setAccessible(true);         return (T) field.get(target);     }      public static boolean setFieldValue(@NotNull Object target,                                         @NotNull String fieldName,                                         @NotNull Object value) throws IllegalAccessException {         return setFieldValue(target, fieldName, value, false);     }      public static boolean setFieldValue(@NotNull Object target,                                         @NotNull String fieldName,                                         @NotNull Object value,                                         boolean traceable) throws IllegalAccessException {         Field field = searchField(target.getClass(), fieldName, traceable);         if (field != null)             return setValue(field, target, value);         return false;     }      private static boolean setValue(Field field, Object target, Object value) throws IllegalAccessException {         if (!field.isAccessible())             field.setAccessible(true);         field.set(target, value);         return true;     } }

测试

public class TestLog {      @Test     public void logTest() {         Logger.debug((Marker)null, "这是调用封装的Logger输出日志");         LoggerFactory.getLogger(TestLog.class).info("常规方法输出日志");     } }

输出结果：

2016-10-19-15-00,308 DEBUG [cn.hjktech.slf4j.Logger] [main] (TestLog.java:13) TestLog.logTest(TestLog.java:13) - 这是调用封装的Logger输出日志  2016-10-19-15-00,311 INFO [TestLog] [main] (TestLog.java:14) TestLog.logTest(TestLog.java:14) - 常规方法输出日志

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当前名称：如何封装SLF4J和Log4j
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