Spring Boot 系列：日志动态配置详解

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开源项目：

分布式监控（Gitee GVP最有价值开源项目）：https://gitee.com/sanjiankethree/cubic
摄像头视频流采集：https://gitee.com/sanjiankethree/cubic-video

一、简介

Spring Boot 版本： 2.3.4.RELEASE

不知道大家有没有过当线上出现问题的时候，需要某些DEBUG日志，但奈何当前使用时INFO。

如果想启用DEBUG就需要重新打包发版，但某些场景下重启有可能问题就不会复现了，真是脑阔疼啊。

今天我们就来说下Spring Boot 下的日志配置动态调整，让你的日志级别随心而动。

Spring Boot的日志

在Spring Boot 内部使用的其实是Commons Logging, 而基于Spring Boot的配置加载机制为我们提供了Java Util Logging、Log4j2、Logback几种日志方式。

Logback是其默认的日志框架，如果没有特殊的必要真不建议更换了。（不要说性能了）

日志格式

不要小瞧格式这种东西，在实际应用的时候是贼拉重要的一件事。

不知道大家的公司有没有统一的日志基础组件，当然没有也大概会有统一的日志配置文件吧。

想想如果你的日志格式不统一的话，如果每个项目都有自己的风格的话，你叫你的运维小伙伴怎么帮你切分日志？帮你报警呢？那真是正则写到死，完全靠爱发电了。（比如我们使用的Loghub 不统一要被运维打死的）

来看下我们的日志格式配置，这里只放PATTERN

-|%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}|%-5level|%X{tid}|%thread|%logger{36}.%M:%L-%msg%n

先解释下各个位置：

%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} ：时间
%-5level ：日志级别
%X{tid} ：我们自定义的分布式追踪ID
%thread ：线程
%logger{36}.%M:%L ：class的全名（36代表最长字符）.信息行号
%msg%n ：输出信息换行

这里不知道大家能否理解前面有一个 -|是为了什么？其实是为了在正则切分的时候方便区分换行的日志，如异常堆栈的信息。

几个知识点

再说几个其他Spring Boot使用的小点，我们就来进入正题

在这里Logback 没有FATAL 级别，被归到ERROR里面了
可以在application.properties 里面配置 debug=true来开启debug模式，你也可以配置trace=true 开启 trace模式
可以再application.properties里使用logging.level.<logger-name>=<level>这种格式来配置各种日志级别，比如org.hibernate级别被设置为ERROR logging.level.org.hibernate=error
日志组的概念，如果这么一个个配置烦死了，可以设定一个组给它整体配置。如：logging.group.tomcat=org.apache.catalina, org.apache.coyote配置级别为TRACE logging.level.tomcat=TRACE
如果使用Logback配置文件，官方建议使用logback-spring.xml这样的名称，如果使用logback.xml这样的，Spring的日志初始化就该有问题了。
如果你控制日志配置，但又不想用logback.xml作为Logback配置的名字，可以在application.properties配置文件里面通过logging.config属性指定自定义的名字：logging.config=classpath:xxx-log.xml

二、动态修改日志级别

下面我们就来说说在运行状态下的Spring Boot应用是怎么进行动态日志级别变更的

Spring Boot Actuator

Actuator 想必了解过Spring Boot的都知道它的大名，监控、审计、度量信息等等。我们使用的优雅停机、健康检查、日志信息都是通过这玩意来实现的。

在我们使用了Actuator 后，我们就可以使用其Logger的REST接口来操作我们的日志了，有如下三个

GET http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers 返回当前应用全部的日志级别信息（想要啥有啥）
GET http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers/{name} 返回{name}的日志级别
POST http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers/{name} 配置参数{"configuredLevel":"INFO","effectiveLevel":"INFO"} 修改日志级别

使用Actuator 机制动态修改级别

1）、依赖必要的配置 Spring Boot Actuator (如果你继承了parent是不需要version的)

<dependency>

    <groupId>org.springframework.boot</groupId>

    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>

    <version>2.3.4.RELEASE</version>

</dependency>

2）、配置文件

#注意，这里我只开启了loggers,health两个Actuator

management.endpoints.web.exposure.include=loggers,health

management.endpoint.loggers.enabled=true

3）、创建一个Controller

@RestController

@RequestMapping("/log")

public class TestLogController {

    private Logger log = LoggerFactory.getLogger(TestLogController.class);

    @GetMapping

    public String log() {

        log.trace("This is a TRACE level message");

        log.debug("This is a DEBUG level message");

        log.info("This is an INFO level message");

        log.warn("This is a WARN level message");

        log.error("This is an ERROR level message");

        return "See the log for details";

    }

}

4）、启动应用

此时在你启动应用后，如果你使用IDEA，就可以看到如下Mapping,有三个关于logger的REST接口

5）、测试

此时，我先执行GET http://127.0.0.1:6080/log,控制台打印如下信息

2020-10-15 23:14:51.204  INFO 52628 --- [nio-6080-exec-7] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is an INFO level message

2020-10-15 23:14:51.220  WARN 52628 --- [nio-6080-exec-7] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is a WARN level message

2020-10-15 23:14:51.221 ERROR 52628 --- [nio-6080-exec-7] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is an ERROR level message

此时我们执行GET http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers/ROOT返回{"configuredLevel":"INFO","effectiveLevel":"INFO"}，代表此时我们应用的日志级别是INFO，ROOT表示的是根节点。

6)、修改级别

此时我们不想再看INFO信息，想将整个应用日志级别换位WARN的话，我们来执行POST http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers/ROOT 参数为{"configuredLevel":"TRACE","effectiveLevel":"TRACE"}

此时我们再来执行GET http://127.0.0.1:6080/log,控制台打印如下信息

2020-10-15 23:24:11.481 TRACE 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is a TRACE level message

2020-10-15 23:24:11.481 DEBUG 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is a DEBUG level message

2020-10-15 23:24:11.481  INFO 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is an INFO level message

2020-10-15 23:24:11.481  WARN 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is a WARN level message

2020-10-15 23:24:11.481 ERROR 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is an ERROR level message

另几种方法

配置文件扫描: 就是Logback 自动扫描的特性修改级别，配合logback-spring.xml 开启<configuration scan="true" scanPeriod="15 seconds">就可以实现动态修改logback-spring.xml内部日志级别的目的了，有兴趣可以自己试试。
arthas 动态修改
结合远程配置中心，如Apollo实现级别动态修改

三、实现原理

这里我们主要使用的是Spring Boot Actuator Log ,所以我们也就来说说它的原理。

Endpoint的加载

首先我们从依赖spring-boot-actuator中找到我们的LoggersEndpoint（所有的Actuator都是这一个路数），如图：

熟悉Spring Boot加载机制的朋友都了解，在每个actuator Endpoint的背后，必然还会存在一个xxxEndpointAutoConfiguration 来为我们进行Endpoint 的加载。

而这些加载机制就都存放在spring-boot-actuator-autoconfigure中，我们在其中可以找到LoggersEndpointAutoConfiguration用于加载LoggersEndpoint的配置类。

来看下它的核心：

@Bean

	@ConditionalOnBean(LoggingSystem.class)

	@Conditional(OnEnabledLoggingSystemCondition.class)

	@ConditionalOnMissingBean

	public LoggersEndpoint loggersEndpoint(LoggingSystem loggingSystem,

			ObjectProvider<LoggerGroups> springBootLoggerGroups) {

		return new LoggersEndpoint(loggingSystem, springBootLoggerGroups.getIfAvailable(LoggerGroups::new));

	}

可以看到两个重要的参数：

LoggingSystem：一个抽象顶级类
springBootLoggerGroups：存储了当前日志分组数据

总结下：

1、我们依赖了spring-boot-starter-actuator 包后，里面依赖了spring-boot-actuator-autoconfigure

2、在启动扫描到spring-boot-actuator-autoconfigure 下的META-INF/spring.factories 时，LoggersEndpointAutoConfiguration会被加载到

3、LoggersEndpointAutoConfiguration 内又声明了LoggersEndpoin 并赋值LoggingSystem 和springBootLoggerGroups 作为其参数

4、项目启动后我们通过LoggersEndpoint 接口进行日志数据访问

LoggingSystem

LoggingSystem的继承关系

通过上面可以了解到 LoggingSystem就是日志操作管理的核心了，所以我们先来看下他的Diagrams

通过继承关系一眼可以看到，LogbackLoggingSystem就是我们的正主了,虽然说知道了正主那我们的LoggingSystem到底是怎么加载的呢？

LoggingSystem的加载

主要参与类说下：

LoggingApplicationListener
ApplicationStartingEvent
LogbackLoggingSystem
LoggingSystem

不多说，先上图

1、应用使用SpringApplication.run(Chapter1Application.class, args);启动

2、发送启动事件ApplicationStartingEvent、ApplicationEnvironmentPreparedEvent等

3、LoggingApplicationListener接收事件进行事件分发

4、LoggingApplicationListener接收事件ApplicationStartingEvent

5、LoggingApplicationListener调用内部onApplicationStartingEvent(ApplicationStartingEvent event) 方法，使用LoggingSystem.get(classloader)初始化LoggingSystem。

6、然后调用LogbackLoggingSystem.beforeInitialize()(因为这里我们用的是logback)

7、LoggingApplicationListener接收事件ApplicationEnvironmentPreparedEvent

8、LoggingApplicationListener调用内部onApplicationEnvironmentPreparedEvent(ApplicationEnvironmentPreparedEvent event) 方法

9、onApplicationEnvironmentPreparedEvent调用initialize(ConfigurableEnvironment environment, ClassLoader classLoader)方法，会根据环境变量配置进行logging system的初始化

LoggersEndpoint

最后，我们就来看看LoggersEndpoint就可以了,这里为了方便解读我就不全拷贝过来了，需要哪里选哪里

首先看我们对日志操作的三个接口：

GET /actuator/loggers 对应 public Map<String, Object> loggers() 方法
GET /actuator/loggers/{name} 对应 public LoggerLevels loggerLevels(@Selector String name) 方法
POST /actuator/loggers/{name} 对应 public void configureLogLevel(@Selector String name, @Nullable LogLevel configuredLevel) 方法

这里拿一个public Map<String, Object> loggers() 方法举例说明，其他的差不多

@ReadOperation

	public LoggerLevels loggerLevels(@Selector String name) {

		Assert.notNull(name, "Name must not be null");

		LoggerGroup group = this.loggerGroups.get(name);

		if (group != null) {

			return new GroupLoggerLevels(group.getConfiguredLevel(), group.getMembers());

		}

		LoggerConfiguration configuration = this.loggingSystem.getLoggerConfiguration(name);

		return (configuration != null) ? new SingleLoggerLevels(configuration) : null;

	}

代码其实很简单，就不做过多解读了。

四、絮叨

其实日志在我们的系统应用中很重要，对于问题的排查也是重要的凭证。根据经验我们系统的日志最好能做到几个点：

日志格式统一化
最好提供统一的日志组件，比如我们就使用了公共的logback-spring.xml组件。如果我们需要修改日志某些特性，比如加APM日志等等，只需要改一个点，我们系统的所以日志状态都会发生改变。
最好使用动态配置，调整日志配置，比如Apollo

世界上最快的捷径，就是脚踏实地，本文已收录架构技术专栏关注这个喜欢分享的地方。

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