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使用Log4j进行日志操作
葵贞祥 (chinesemars@)
2002 年 6 月
1. 概述
1.1. 背景
在应用程序中添加日志记录总的来说基于三个目的：监视代码中变量的变化情况，周期性的记录到文件中供其他应用进行统计分析工作；跟踪代码运行时轨迹，作为日后审计的依据；担当集成开发环境中的调试器的作用，向文件或控制台打印代码的调试信息。
最普通的做法就是在代码中嵌入许多的打印语句，这些打印语句可以输出到控制台或文件中，比较好的做法就是构造一个日志操作类来封装此类操作，而不是让一系列的打印语句充斥了代码的主体。
1.2. Log4j简介
在强调可重用组件开发的今天，除了自己从头到尾开发一个可重用的日志操作类外，Apache为我们提供了一个强有力的日志操作包-Log4j。
Log4j是Apache的一个开放源代码项目，通过使用Log4j，我们可以控制日志信息输送的目的地是控制台、文件、GUI组件、甚至是套接口服务器、NT的事件记录器、UNIX Syslog守护进程等；我们也可以控制每一条日志的输出格式；通过定义每一条日志信息的级别，我们能够更加细致地控制日志的生成过程。最令人感兴趣的就是，这些可以通过一个配置文件来灵活地进行配置，而不需要修改应用的代码。
此外，通过Log4j其他语言接口，您可以在C、C++、.Net、PL/SQL程序中使用Log4j，其语法和用法与在Java程序中一样，使得多语言分布式系统得到一个统一一致的日志组件模块。而且，通过使用各种第三方扩展，您可以很方便地将Log4j集成到J2EE、JINI甚至是SNMP应用中。
本文介绍的Log4j版本是1.2.3。作者试图通过一个简单的客户/服务器Java程序例子对比使用与不使用Log4j 1.2.3的差别，并详细讲解了在实践中最常使用Log4j的方法和步骤。在强调可重用组件开发的今天，相信Log4j将会给广大的设计开发人员带来方便。加入到Log4j的队伍来吧！
2. 一个简单的例子
我们先来看一个简单的例子，它是一个用Java实现的客户/服务器网络程序。刚开始我们不使用Log4j，而是使用了一系列的打印语句，然后我们将使用Log4j来实现它的日志功能。这样，大家就可以清楚地比较出前后两个代码的差别。
2.1. 不使用Log4j
2.1.1. 客户程序
package log4j ;

import java.io.* ;
import .* ;

/**
*
*
*
* @param args
*/
public static void main ( String args [] ) {

String welcome = null;
String response = null;
BufferedReader reader = null;
PrintWriter writer = null;
InputStream in = null;
OutputStream out = null;
Socket client = null;

try {
client = new Socket ( "localhost", 8001 ) ;
System.out.println ( "info: Client socket: " + client ) ;
in = client.getInputStream () ;
out = client.getOutputStream () ;
} catch ( IOException e ) {
System.out.println ( "error: IOException : " + e ) ;
System.exit ( 0 ) ;
}

try{
reader = new BufferedReader( new InputStreamReader ( in ) ) ;
writer = new PrintWriter ( new OutputStreamWriter ( out ), true ) ;

welcome = reader.readLine () ;
System.out.println ( "debug: Server says: '" + welcome + "'" ) ;

System.out.println ( "debug: HELLO" ) ;
writer.println ( "HELLO" ) ;
response = reader.readLine () ;
System.out.println ( "debug: Server responds: '" + response + "'") ;

System.out.println ( "debug: HELP" ) ;
writer.println ( "HELP" ) ;
response = reader.readLine () ;
System.out.println ( "debug: Server responds: '" + response + "'" ) ;

System.out.println ( "debug: QUIT" ) ;
writer.println ( "QUIT" ) ;
} catch ( IOException e ) {
System.out.println ( "warn: IOException in client.in.readln()" ) ;
System.out.println ( e ) ;
}
try{
Thread.sleep ( 2000 ) ;
} catch ( Exception ignored ) {}
}
}
2.1.2. 服务器程序
package log4j ;

import java.util.* ;
import java.io.* ;
import .* ;

/**
*
* // this server's port

/**
*
* @param args
*/
public static void main ( String args [] ) {
String clientRequest = null;
BufferedReader reader = null;
PrintWriter writer = null;
ServerSocket server = null;
Socket socket = null;
InputStream in = null;
OutputStream out = null;

try {
server = new ServerSocket ( SERVER_PORT ) ;
System.out.println ( "info: ServerSocket before accept: " + server ) ;
System.out.println ( "info: Java server without log4j, on-line" ) ;

// wait for client's connection
socket = server.accept () ;
System.out.println ( "info: ServerSocket after accept: " + server ) ;

in = socket.getInputStream () ;
out = socket.getOutputStream () ;

} catch ( IOException e ) {
System.out.println( "error: Server constructor IOException: " + e ) ;
System.exit ( 0 ) ;
}
reader = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( in ) ) ;
writer = new PrintWriter ( new OutputStreamWriter ( out ) , true ) ;

// send welcome string to client
writer.println ( "Java server without log4j, " + new Date () ) ;

while ( true ) {
try {
// read from client
clientRequest = reader.readLine () ;
System.out.println ( "debug: Client says: " + clientRequest ) ;
if ( clientRequest.startsWith ( "HELP" ) ) {
System.out.println ( "debug: OK!" ) ;
writer.println ( "Vocabulary: HELP QUIT" ) ;
}
else {
if ( clientRequest.startsWith ( "QUIT" ) ) {
System.out.println ( "debug: OK!" ) ;
System.exit ( 0 ) ;
}
else{
System.out.println ( "warn: Command '" +
clientRequest + "' not understood." ) ;
writer.println ( "Command '" + clientRequest
+ "' not understood." ) ;
}
}
} catch ( IOException e ) {
System.out.println ( "error: IOException in Server " + e ) ;
System.exit ( 0 ) ;
}
}
}
}
2.2. 迁移到Log4j
2.2.1. 客户程序
package log4j ;

import java.io.* ;
import .* ;

// add for log4j: import some package
import org.apache.log4j.PropertyConfigurator ;
import org.apache.log4j.Logger ;
import org.apache.log4j.Level ;

/**
*
* og4j gger by name, if not then create for it.
*/
static Logger logger = Logger.getLogger
( ClientWithLog4j.class.getName () ) ;

/**
*
* @param args : configuration file name
*/
public static void main ( String args [] ) {

String welcome = null ;
String response = null ;
BufferedReader reader = null ;
PrintWriter writer = null ;
InputStream in = null ;
OutputStream out = null ;
Socket client = null ;

/*
add for log4j: class BasicConfigurator can quickly configure the package.
print the information to console.
*/
PropertyConfigurator.configure ( "ClientWithLog4j.properties" ) ;

// add for log4j: set the level
// logger.setLevel ( ( Level ) Level.DEBUG ) ;

try{
client = new Socket( "localhost" , 8001 ) ;

// add for log4j: log a message with the info level
logger.info ( "Client socket: " + client ) ;

in = client.getInputStream () ;
out = client.getOutputStream () ;
} catch ( IOException e ) {

// add for log4j: log a message with the error level
logger.error ( "IOException : " + e ) ;

System.exit ( 0 ) ;
}

try{
reader = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( in ) ) ;
writer = new PrintWriter ( new OutputStreamWriter ( out ), true ) ;

welcome = reader.readLine () ;

// add for log4j: log a message with the debug level
logger.debug ( "Server says: '" + welcome + "'" ) ;

// add for log4j: log a message with the debug level
logger.debug ( "HELLO" ) ;

writer.println ( "HELLO" ) ;
response = reader.readLine () ;

// add for log4j: log a message with the debug level
logger.debug ( "Server responds: '" + response + "'" ) ;

// add for log4j: log a message with the debug level
logger.debug ( "HELP" ) ;

writer.println ( "HELP" ) ;
response = reader.readLine () ;

// add for log4j: log a message with the debug level
logger.debug ( "Server responds: '" + response + "'") ;

// add for log4j: log a message with the debug level
logger.debug ( "QUIT" ) ;

writer.println ( "QUIT" ) ;
} catch ( IOException e ) {

// add for log4j: log a message with the warn level
logger.warn ( "IOException in client.in.readln()" ) ;

System.out.println ( e ) ;
}
try {
Thread.sleep ( 2000 ) ;
} catch ( Exception ignored ) {}
}
}
2.2.2. 服务器程序
package log4j;

import java.util.* ;
import java.io.* ;
import .* ;

// add for log4j: import some package
import org.apache.log4j.PropertyConfigurator ;

import org.apache.log4j.Logger ;
import org.apache.log4j.Level ;

/**
*
* g4j: class Logger is the central class in the log4j package.
we can do most logging operations by Logger except configuration.
getLogger(...): retrieve a logger by name, if not then create for it.
*/
static Logger logger = Logger.getLogger
( ServerWithLog4j.class.getName () )

/**
*
* @param args
*/
public static void main ( String args[]) {
String clientRequest = null ;
BufferedReader reader = null ;
PrintWriter writer = null ;
ServerSocket server = null ;
Socket socket = null ;

InputStream in = null ;
OutputStream out = null ;

/*
add for log4j: class BasicConfigurator can quickly configure the package.
print the information to console.
*/
PropertyConfigurator.configure ( "ServerWithLog4j.properties" ) ;

// add for log4j: set the level
// logger.setLevel ( ( Level ) Level.DEBUG ) ;

try{
server = new ServerSocket ( SERVER_PORT ) ;

// add for log4j: log a message with the info level
logger.info ( "ServerSocket before accept: " + server ) ;

// add for log4j: log a message with the info level
logger.info ( "Java server with log4j, on-line!" ) ;

// wait for client's connection
socket = server.accept() ;

// add for log4j: log a message with the info level
logger.info ( "ServerSocket after accept: " + server ) ;

in = socket.getInputStream() ;
out = socket.getOutputStream() ;

} catch ( IOException e ) {

// add for log4j: log a message with the error level
logger.error ( "Server constructor IOException: " + e ) ;
System.exit ( 0 ) ;
}
reader = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( in ) ) ;
writer = new PrintWriter ( new OutputStreamWriter ( out ), true ) ;

// send welcome string to client
writer.println ( "Java server with log4j, " + new Date () ) ;

while ( true ) {
try {
// read from client
clientRequest = reader.readLine () ;

// add for log4j: log a message with the debug level
logger.debug ( "Client says: " + clientRequest ) ;

if ( clientRequest.startsWith ( "HELP" ) ) {

// add for log4j: log a message with the debug level
logger.debug ( "OK!" ) ;

writer.println ( "Vocabulary: HELP QUIT" ) ;
}
else {

if ( clientRequest.startsWith ( "QUIT" ) ) {

// add for log4j: log a message with the debug level
logger.debug ( "OK!" ) ;

System.exit ( 0 ) ;
}
else {

// add for log4j: log a message with the warn level
logger.warn ( "Command '"
+ clientRequest + "' not understood." ) ;

writer.println ( "Command '"
+ clientRequest + "' not understood." ) ;
}
}
} catch ( IOException e ) {

// add for log4j: log a message with the error level
logger.error( "IOException in Server " + e ) ;

System.exit ( 0 ) ;
}
}
}
}
2.2.3. 配置文件
2.2.3.1. 客户程序配置文件
log4j.rootLogger=INFO, A1

log4j.appender.A1=org.apache.log4j.ConsoleAppender

log4j.appender.A1.layout=org.apache.log4j.PatternLayout

log4j.appender.A1.layout.ConversionPattern=%-4r %-5p [%t] %37c %3x - %m%n
2.2.3.2. 服务器程序配置文件
log4j.rootLogger=INFO, A1

log4j.appender.A1=org.apachelog4j.ConsoleAppender

log4j.appender.A1.layout=org.apache.log4j.PatternLayout

log4j.appender.A1.layout.ConversionPattern=%-4r %-5p [%t] %37c %3x - %m%n
2.3. 比较
比较这两个应用可以看出，采用Log4j进行日志操作的整个过程相当简单明了，与直接使用System.out.println语句进行日志信息输出的方式相比，基本上没有增加代码量，同时能够清楚地理解每一条日志信息的重要程度。通过控制配置文件，我们还可以灵活地修改日志信息的格式，输出目的地等等方面，而单纯依靠System.out.println语句，显然需要做更多的工作。
下面我们将以前面使用Log4j的应用作为例子，详细讲解使用Log4j的主要步骤。
3. Log4j基本使用方法
Log4j由三个重要的组件构成：日志信息的优先级，日志信息的输出目的地，日志信息的输出格式。日志信息的优先级从高到低有ERROR、WARN、INFO、DEBUG，分别用来指定这条日志信息的重要程度；日志信息的输出目的地指定了日志将打印到控制台还是文件中；而输出格式则控制了日志信息的显示内容。
3.1.定义配置文件
其实您也可以完全不使用配置文件，而是在代码中配置Log4j环境。但是，使用配置文件将使您的应用程序更加灵活。
Log4j支持两种配置文件格式，一种是XML格式的文件，一种是Java特性文件（键=值）。下面我们介绍使用Java特性文件做为配置文件的方法：
1. 配置根Logger，其语法为：
log4j.rootLogger = [ level ] , appenderName, appenderName, …
其中，level 是日志记录的优先级，分为OFF、FATAL、ERROR、WARN、INFO、DEBUG、ALL或者您定义的级别。Log4j建议只使用四个级别，优先级从高到低分别是ERROR、WARN、INFO、DEBUG。通过在这里定义的级别，您可以控制到应用程序中相应级别的日志信息的开关。比如在这里定义了INFO级别，则应用程序中所有DEBUG级别的日志信息将不被打印出来。
appenderName就是指定日志信息输出到哪个地方。您可以同时指定多个输出目的地。
2. 配置日志信息输出目的地Appender，其语法为
3. log4j.appender.appenderName = fully.qualified.name.of.appender.class
4. log4j.appender.appenderName.option1 = value1
5. …
log4j.appender.appenderName.option = valueN
其中，Log4j提供的appender有以下几种：
org.apache.log4j.ConsoleAppender（控制台），
org.apache.log4j.FileAppender（文件），
org.apache.log4j.DailyRollingFileAppender（每天产生一个日志文件），org.apache.log4j.RollingFileAppender（文件大小到达指定尺寸的时候产生一个新的文件），
org.apache.log4j