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摘要: 原创出处 wudashan.com/2018/02/15/Log-Request-In-MutiThread 「Wudashan」欢迎转载,保留摘要,谢谢!


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01、前言

在现网出现故障时,我们经常需要获取一次请求流程里的所有日志进行定位。如果请求只在一个线程里处理,则我们可以通过线程ID来过滤**日志**,但如果请求包含异步线程的处理,那么光靠线程ID就显得捉襟见肘了。

华为IoT平台,提供了接收设备上报数据的能力, 当数据到达平台后,平台会进行一些复杂的业务逻辑处理,如数据存储,规则引擎,数据推送,命令下发等等。由于这个逻辑之间没有强耦合的关系,所以通常是异步处理。如何将一次数据上报请求中包含的所有业务日志快速过滤出来,就是本文要介绍的。

02、正文

SLF4J日志框架提供了一个MDC(Mapped Diagnostic Contexts)工具类,谷歌翻译为映射的诊断上下文 ,从字面上很难理解,我们可以先实战一把。

public class Main {

private static final String KEY = "requestId";
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Main.class);

public static void main(String[] args) {

// 入口传入请求ID
MDC.put(KEY, UUID.randomUUID().toString());

// 打印日志
logger.debug("log in main thread 1");
logger.debug("log in main thread 2");
logger.debug("log in main thread 3");

// 出口移除请求ID
MDC.remove(KEY);

}

}

我们在main函数的入口调用MDC.put()方法传入请求ID,在出口调用MDC.remove()方法移除请求ID。配置好log4j2.xml 文件后,运行main函数,可以在控制台看到以下日志输出:

2018-02-17 13:19:52.606 {requestId=f97ea0fb-2a43-40f4-a3e8-711f776857d0} [main] DEBUG cn.wudashan.Main - log in main thread 1
2018-02-17 13:19:52.609 {requestId=f97ea0fb-2a43-40f4-a3e8-711f776857d0} [main] DEBUG cn.wudashan.Main - log in main thread 2
2018-02-17 13:19:52.609 {requestId=f97ea0fb-2a43-40f4-a3e8-711f776857d0} [main] DEBUG cn.wudashan.Main - log in main thread 3

从日志中可以明显地看到花括号中包含了 (映射的)\请求ID(requestId),这其实就是我们定位*(诊断)**问题的关键字**(上下文)** 。有了MDC工具,只要在接口或切面植入put()remove()代码,在现网定位问题时,我们就可以通过`grep requestId=xxx .log`快速的过滤出某次请求的所有日志。

03、进阶

然而,MDC工具真的有我们所想的这么方便吗?回到我们开头,一次请求可能涉及多线程异步处理,那么在多线程异步的场景下,它是否还能正常运作呢?Talk is cheap, show me the code。

public class Main {

private static final String KEY = "requestId";
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Main.class);

public static void main(String[] args) {

// 入口传入请求ID
MDC.put(KEY, UUID.randomUUID().toString());

// 主线程打印<font style="color: #1e6bb8;word-wrap: break-word;font-weight: bold;border-bottom: 1px solid">日志</font>
logger.debug("log in main thread");

// 异步线程打印<font style="color: #1e6bb8;word-wrap: break-word;font-weight: bold;border-bottom: 1px solid">日志</font>
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
logger.debug("log in other thread");
}
}).start();

// 出口移除请求ID
MDC.remove(KEY);

}

}

代码里我们新起了一个异步线程,并在匿名对象Runnable的run()方法打印日志。运行main函数,可以在控制台看到以下日志输出:

2018-02-17 14:05:43.487 {requestId=e6099c85-72be-4986-8a28-de6bb2e52b01} [main] DEBUG cn.wudashan.Main - log in main thread
2018-02-17 14:05:43.490 {} [Thread-1] DEBUG cn.wudashan.Main - log in other thread

不幸的是,请求ID在异步线程里不打印了。这是怎么回事呢?要解决这个问题,我们就得知道MDC的实现原理。由于篇幅有限,这里就暂不详细介绍,MDC之所以在异步线程中不生效是因为底层采用ThreadLocal 作为数据结构,我们调用MDC.put()方法传入的请求ID只在当前线程有效。感兴趣的小伙伴可以自己深入一下代码细节。

知道了原理那么解决这个问题就轻而易举了,我们可以使用装饰器模式 ,新写一个MDCRunnable类Runnable接口进行一层装饰。在创建MDCRunnable类时保存当前线程的MDC值,在执行run()方法时再将保存的MDC值拷贝到异步线程中去。代码实现如下:

public class MDCRunnable implements Runnable {

private final Runnable runnable;

private final Map<String, String> map;

public MDCRunnable(Runnable runnable) {
this.runnable = runnable;
// 保存当前线程的MDC值
this.map = MDC.getCopyOfContextMap();
}

@Override
public void run() {
// 传入已保存的MDC值
for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
MDC.put(entry.getKey(), entry.getValue());
}
// 装饰器模式,执行run方法
runnable.run();
// 移除已保存的MDC值
for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
MDC.remove(entry.getKey());
}
}

}

接着,我们需要对main函数里创建的Runnable实现类进行装饰:

public class Main {

private static final String KEY = "requestId";
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Main.class);
private static final ExecutorService EXECUTOR = Executors.newSingleThreadExecutor();

public static void main(String[] args) {

// 入口传入请求ID
MDC.put(KEY, UUID.randomUUID().toString());

// 主线程打印<font style="color: #1e6bb8;word-wrap: break-word;font-weight: bold;border-bottom: 1px solid">日志</font>
logger.debug("log in main thread");

// 异步线程打印<font style="color: #1e6bb8;word-wrap: break-word;font-weight: bold;border-bottom: 1px solid">日志</font>,用MDCRunnable装饰Runnable
new Thread(new MDCRunnable(new Runnable() {
@Override
public void run() {
logger.debug("log in other thread");
}
})).start();

// 异步线程池打印日志,用MDCRunnable装饰Runnable
EXECUTOR.execute(new MDCRunnable(new Runnable() {
@Override
public void run() {
logger.debug("log in other thread pool");
}
}));
EXECUTOR.shutdown();

// 出口移除请求ID
MDC.remove(KEY);

}

}

执行main函数,将会输出以下日志

2018-03-04 23:44:05.343 {requestId=5ee2a117-e090-41d8-977b-cef5dea09d34} [main] DEBUG cn.wudashan.Main - log in main thread
2018-03-04 23:44:05.346 {requestId=5ee2a117-e090-41d8-977b-cef5dea09d34} [Thread-1] DEBUG cn.wudashan.Main - log in other thread
2018-03-04 23:44:05.347 {requestId=5ee2a117-e090-41d8-977b-cef5dea09d34} [pool-2-thread-1] DEBUG cn.wudashan.Main - log in other thread pool

Congratulations! 经过我们的努力,最终在异步线程和线程池中都有requestId打印了!

04、总结

本文讲述了如何使用MDC工具来快速过滤一次请求的所有日志,并通过装饰器模式使得MDC工具在异步线程里也能生效。有了MDC,再通过AOP技术对所有的切面植入requestId,就可以将整个系统的任意流程的日志过滤出来。使用MDC工具,在开发自测阶段,可以极大地节省定位问题的时间,提升开发效率;在运维维护阶段,可以快速地收集相关日志信息,加快分析速度。

文章目录
  1. 1. 01、前言
  2. 2. 02、正文
  3. 3. 03、进阶
  4. 4. 04、总结