Log4js原理解析

基于log4js 0.6.14版本

    Log4js总共三篇博客

    《Log4js原理解析》http://write.blog.csdn.net/postedit/42844085

    《Log4js配置详解》http://blog.csdn.net/hfty290/article/details/42843737

    《Log4js多进程陷阱与避免》http://blog.csdn.net/hfty290/article/details/42843303

一、概述

    网络上有不少关于Log4j的源码解析文章，但是到目前为止还未见到一个log4js的源码解析，虽然这两者有其共同之处，但是在实现原理是存在显著的差别。作为在node.js世界里最流行的日志模块，了解其内部设计与实现还是挺有意义的。本篇将描述log4js的架构与实现，先简要说明log4js中出现的元素，接着为每个元素做详细说明，最后分析元素的协同工作。

二、设计元素简述

    在log4js中出现的设计元素包括：level、layout、appender、logger；请看下面表格：

三、色彩缤纷的Appender

    不同的Appender实现不同的日志写入方式，所有的Appender都在源码的 lib/appenders目录下，目前log4js提供了很多种的写入方式，有file、datefile、multiprocess、console、clustered、gelf、hookio、loggly、smtp。本文将依次介绍前五种Appender。每个Appender的js文件都会导出appender和configure两个函数，file与dateFile还会导出shutdown函数。

appender函数返回的是一个闭包函数，该闭包函数实现将内容写入到日志。典型的appender函数实现如下：

function fileAppender (file, layout, logSize, numBackups) {
       …….
       var logFile = openTheStream(file, logSize, numBackups); 
return function(loggingEvent) {
  logFile.write(layout(loggingEvent) + eol, "utf8");
};
}

    而configure函数根据参数提供配置信息，去调用对应的appender函数，将appender函数的返回值作为自己的返回值，如下：

function configure(config, options) {
  ……
  return fileAppender(config.filename, layout, config.maxLogSize, config.backups);
}

    因此configure返回值是一个闭包函数，通过该函数可以实现将日志写入到文件之中。

    下面将依次介绍每个Appender的实现：

1、file：实现将日志写入到文本文件之中，同时支持日志文件按照大小滚动。

2、datefile：实现将日志写入到文本文件之中，日志按照日期进行滚动。

3、console：实现将日志写入到控制台。

4、multiprocess：实现多进程同步方式写日志，具体是在master（自主配置）进程上开启一个监听端口，所有的worker进程将日志通过tcp发送给master，由master将日志写入到文件中。注意：这种模式只支持配置一个appender，不能配置多个。

Master配置参数：

Worker配置参数：

5、clustered：用于node的cluster环境之中，实现方式与multiprocess类似，真正的写日志是在Master中，Worker只是将日志发送给Master。Worker和Master的配置一样，内部根据cluster.isMaster可以自动判断。

配置参数：

四、布局Layout

    Layout实现每条日志记录的格式化，log4js提供了多种的格式化样式可供选择，有basicLayout、messagePassThroughLayout、patternLayout、colouredLayout、coloredLayout，默认情况下会使用basicLayout。所有的Layout都在源码的lib/layouts.js中定义。layouts.js文件除了导出上述说到的这些Layout，还导出一个layout函数，定义如下：

layout: function(name, config) {
    return layoutMakers[name] && layoutMakers[name](config);
}
 
layoutMakers = {
  "messagePassThrough": function() { return messagePassThroughLayout; }, 
  "basic": function() { return basicLayout; }, 
  "colored": function() { return colouredLayout; }, 
  "coloured": function() { return colouredLayout; }, 
  "pattern": function (config) {
    return patternLayout(config && config.pattern, config && config.tokens);
  }
}

实现将一个文本描述的Layout转换成内部定义的Layout函数。使用起来就像这样：
layout = layouts.layout(config.layout.type, config.layout);
其中的config.layout.type字段表示Layout的名称，而config.layout中的其他字段为对应Layout的配置信息。只有创建pattern类型的Layout时才需要其他配置。

下面依次介绍每种Layout的功能。

1、basicLayout：最基础的Layout，一个message通过该basicLayout会变成如下样子：

[startTime] [logLevel] categoryName - message\n

[startTime] [logLevel] categoryName - message\n

message\n

4、patternLayout：实现日志按照配置进行格式化，该Layout需要两个参数，pattern、tokens；其中的pattern表示格式化字符串，tokens表示自定义函数。

预定义格式化有：

  var replacers = {
    'c': categoryName,
    'd': formatAsDate,
    'h': hostname,
    'm': formatMessage,
    'n': endOfLine,
    'p': logLevel,
    'r': startTime,
    '[': startColour,
    ']': endColour,
    '%': percent,
    'x': userDefined
  };

例如，一个patternLayout的配置如下：

"pattern": "%[%r (%x{pid}) %p %c -%] %m%n",

"tokens": {

"pid" : function() { return process.pid; }

}

    其中自定义了tokens为pid，通过%x{pid}来引用。注意pattern的的 %[ 与 %] 表示颜色的开始于结束。上述配置打印出来的日志如下：

18:13:39 (19556) INFO app - Test log message

五、Logger对象

    Logger对象实现对日志Level的管理，并定义了对外的写日志接口。客户端通过log4js.getLogger()获取的就是该Logger对象。Logger类从events.EventEmitter继承，因此Logger对象具有发生事件的能力。在log4js之中，写日志是通过在log事件上注册对应的appender来实现的。

Logger对象的组成：

六、log4js

    log4js源码文件为lib/log4js.js，里面包含了一些函数来实现对appender的加载，日志的管理等操作。所有外面要使用log4js中的对象，都采用export的方式导出，可以直接引用，导出的成员如下：

1、日志管理

    log4js中为日志进行类别划分，每个类别下最多可以创建一个Logger。同样每个appender实例也有归属的类别，但是一个appender实例可以同时属于多个类别。如图1：

    图1：有两个category分别为cheese与bread；每个category最多对应着一个logger对象。图中有三个appender，cheese.log与cheese1.log类型为file，另外还有一个console。console这个appender同时指向了cheese和bread，也就是这两个日志都会使用到console。另外cheese有三个appender指向它，意味着，如果想cheese分类的日志中写日志，会同时向三个地方写入，cheese.log, cheese1.log, console.

2、log事件

    前面已经说明，调用Logger实例的写日志操作，会触发log事件。appender在log事件中被调用，从而实现记录写入到日志文件中。如图1中类型为Cheese的Logger，关联着三个appender实例，fileAppender-cheese.log，fileAppender-cheese1.log，console。那么当调用该logger写日志函数，如logger.info时，触发了log事件，与其关联的三个appender实例被调用，最终这条日志内容被写入到三个地方。

     图2：Logger的事件监听机制；用户在调用logger.info(‘hello‘); 触发了Logger实例的log事件，所有类别为Cheese的Appender实例（有三个），都会监听到该事件，实现将日志记录写入到三个位置。另外还有一种为all的分类，如果指定一个appender的类型为all，那么将收到所有logger的log事件，log4js默认加载的console就是类型为all的appender。

3、替换console

    在开发的过程中，为了方便可能直接将日志直接以console.log方式打印出来，使用log4js可以将console的日志重定向到日志文件中。log4js导出了两个函数：

4、日志配置定期检查更新

    log4js提供了自动重新加载日志配置，更新所有的appender与日志级别的信息，是一项非常使用的功能。log4js导出的configure函数中，第二个参数如果设置了reloadSecs，则会在指定的间隔秒数之后，重载配置。如下：

log4js.configure('file.json', { reloadSecs: 300 });

5、其他导出函数说明

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