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Golang:手撸一个支持六个级别的日志库

发布时间:2022年5月15日 / 分类:Go / 479 次浏览 / 评论

Golang标准日志库提供的日志输出方法有Print、Fatal、Panic等,没有常见的Debug、Info、Error等日志级别,用起来不太顺手。这篇文章就来手撸一个自己的日志库,可以记录不同级别的日志。

其实对于追求简单来说,Golang标准日志库的三个输出方法也够用了,理解起来也很容易:

  • Print用于记录一个普通的程序日志,开发者想记点什么都可以。
  • Fatal用于记录一个导致程序崩溃的日志,并会退出程序。
  • Panic用于记录一个异常日志,并触发panic。

不过对于用惯了Debug、Info、Error的人来说,还是有点不习惯;对于想更细致的区分日志级别的需求,标准日志库还提供了一个通用的Output方法,开发者在要输出的字符串中加入级别也是可以的,但总是有点别扭,不够直接。

目前市面上也已经有很多优秀的三方日志库,比如uber开源的zap,常见的还有zerolog、logrus等。不过我这里还是想自己手撸一个,因为大多数开源产品都不会完全贴合自己的需求,有很多自己用不上的功能,这会增加系统的复杂性,有没有隐藏的坑也很难说,当然自己入坑的可能性也很大;再者看了官方日志库的实现之后,感觉可以简单封装下即可实现自己想要的功能,能够hold住。

初始需求

我这里的初始需求是:

  • 将日志写入磁盘文件,每个月一个文件夹,每个小时一个文件。
  • 支持常见日志级别:Trace、Debug、Info、Warn、Error、Fatal,并且程序能够设置日志级别。

我给这个日志库取名为ylog,预期的使用方法如下:

ylog.SetLevel(LevelInfo)
ylog.Debug("I am a debug log.")
ylog.Info("I am a Info log.")

技术实现

类型定义

需要定义一个结构体,保存日志级别、要写入的文件等信息。

type FileLogger struct {
    lastHour int64
    file     *os.File
    Level    LogLevel
    mu       sync.Mutex
    iLogger  *log.Logger
    Path     string
}

来看一下这几个参数:

lastHour 用来记录创建日志文件时的小时数,如果小时变了,就要创建新的日志文件。

file 当前使用的日志文件。

Level 当前使用的日志级别。

mu 因为可能在不同的go routine中写日志,需要一个互斥体保证日志文件不会重复创建。

iLogger 标准日志库实例,因为这里是封装了标准日志库。

Path 日志输出的最上层目录,比如程序根目录下的logs目录,这里就保存一个字符串:logs。

日志级别

先把日志级别定义出来,这里日志级别其实是int类型,从0到5,级别不断升高。

如果设置为ToInfo,则Info级别及比Info级别高的日志都能输出。

type LogLevel int
const (
    LevelTrace LogLevel = iota
    LevelDebug
    LevelInfo
    LevelWarn
    LevelError
    LevelFatal
)

上文提到可以在Output方法的参数中加入日志级别,这里就通过封装Output方法来实现不同级别的日志记录方法。这里贴出其中一个方法,封装的方式都一样,就不全都贴出来了:

func (l *FileLogger) CanInfo() bool {
    return l.Level <= LevelInfo 
}

func (l *FileLogger) Info(v ...any) {
    if l.CanInfo() {
        l.ensureFile()
        v = append([]any{"Info "}, v...)
        l.iLogger.Output(2, fmt.Sprintln(v...))
    }
}

输出日志前做了三件事:

  • 判断日志级别,如果设置的日志级别小于等于当前输出级别,则可以输出。
  • 确保日志文件已经创建好,后边会讲如何确保。
  • 将日志级别前插到日志字符串中。

然后调用标准库的Output函数输出日志,这里第一个参数是为了获取到当前正在写日志的程序文件名,传入的是在程序调用栈中进行查找的深度值,这里用2就正好。

写到文件

标准库的log是支持输出到多种目标的,只要实现了io.Write接口:

type Writer interface {
    Write(p []byte) (n int, err error)
}

因为文件对象也实现了这个接口,所以这里可以创建os.File的实例,并把它设置到内嵌的标准日志库实例,也就是设置到前边创建的FileLogger中的iLogger中。这个操作在ensureFile方法中,看一下这个文件的实现:

func (l *FileLogger) ensureFile() (err error) {
	curTime := time.Now()
	curHour := getTimeHour(curTime)
	if atomic.LoadInt64(&l.lastHour) != curHour {
		return l.ensureFileSlow(curTime, curHour)
	}

	return
}

func (l *FileLogger) ensureFileSlow(curTime time.Time, curHour int64) (err error) {
	l.mu.Lock()
	defer l.mu.Unlock()
	if l.lastHour != curHour {
		defer atomic.StoreInt64(&l.lastHour, curHour)
		l.createFile(curTime, curHour)
	}
	return
}

func (l *FileLogger) createFile(curTime time.Time, curHour int64) (err error) {
	if l.file == nil {
		l.file, err = createFile(l.Path, curTime)
		if err != nil {
			return err
		}
		l.iLogger.SetOutput(l.file)
		l.iLogger.SetFlags(log.Lshortfile | log.Ldate | log.Ltime | log.Lmicroseconds)
	} else {
		_ = l.file.Close()
		l.file, err = createFile(l.Path, curTime)
		if err != nil {
			return err
		}
		l.iLogger.SetOutput(l.file)
		l.iLogger.SetFlags(log.Lshortfile | log.Ldate | log.Ltime | log.Lmicroseconds)
	}

	return
}

这里稍微有点复杂,基本逻辑是:如果文件实例不存在,则创建;如果需要创建新的文件,则先关闭旧的文件再创建新的文件。

这里使用了双检锁的模式,避免了每次访问都使用互斥锁的开销,同时考虑到Golang中对变量的读写也不是协程安全的,会出现同时读写的情况,所以使用了原子操作,写法参考了sync.Once的源码。

设置输出到文件后,标准log库的Output方法就会将日志输出到这个文件了。

默认实现

经过上边一系列操作,这个FileLogger就可以使用了:

var logger = NewFileLogger(LevelInfo, "logs")
logger.Info("This is a info.")

不过和最初设想的用法有点差别: ylog.Info(“xxxx”)

这需要在ylog包中再定义一个名为Info的公开函数,可以在这个公开函数中调用一个默认创建的FileLogger实例,代码是这样的:

var stdPath = "logs"
var std = NewFileLogger(LevelInfo, stdPath)

func Trace(v ...any) {
    if std.CanTrace() {
        std.ensureFile()
        v = append([]any{"Trace"}, v...)
        std.iLogger.Output(2, fmt.Sprintln(v...))
    }
}

注意这里没有调用std的Trace方法,这是因为Output中的第一个参数,如果嵌套调用std.Trace,则多了一层,这个参数就得设置为3,但是自己创建实例调用Trace时这个参数需要为2,这就产生冲突了。


经过以上这些操作,就可以实现预期的日志操作了:

ylog.SetLevel(LevelInfo)
ylog.Debug("I am a debug log.")
ylog.Info("I am a Info log.")

完整的程序已经上传到Github,欢迎访问:https://github.com/bosima/ylog/tree/v1.0.2

下篇文章将继续改造这个日志库,支持输出Json格式的日志,以及输出日志到Kafka。

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