详解.Net Core中的日志组件(Logging)

1、介绍

Logging组件是微软实现的日志记录组件包括控制台(Console)、调试(Debug)、事件日志(EventLog)和TraceSource，但是没有实现最常用用的文件记录日志功能(可以用其他第三方的如NLog、Log4Net。之前写过NLog使用的文章)。

2、默认配置

新建.Net Core Web Api项目，添加下面代码。

  [Route("api/[controller]")]
  public class ValuesController : Controller
  {
    ILogger<ValuesController> logger;
　　　　 //构造函数注入Logger
    public ValuesController(ILogger<ValuesController> logger)
    {
      this.logger = logger;
    }
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> Get()
    {
      logger.LogWarning("Warning");
      return new string[] { "value1", "value2" };
    }
  }

运行结果如下：

我刚开始接触的时候，我就有一个疑问我根本没有配置关于Logger的任何代码，仅仅写了注入，为什么会起作用呢？最后我发现其实是在Program类中使用了微软默认的配置。

public class Program
  {
    public static void Main(string[] args)
    {
      BuildWebHost(args).Run();
    }
    public static IWebHost BuildWebHost(string[] args) =>
      WebHost.CreateDefaultBuilder(args)//在这里使用了默认配置
        .UseStartup<Startup>()
        .Build();
  }

下面为CreateDefaultBuilder方法的部分源码，整个源码在 https://github.com/aspnet/MetaPackages ，可以看出在使用模板创建项目的时候，默认添加了控制台和调试日志组件，并从appsettings.json中读取配置。

        builder.UseKestrel((builderContext, options) =>
        {
          options.Configure(builderContext.Configuration.GetSection("Kestrel"));
        })
        .ConfigureAppConfiguration((hostingContext, config) =>
        {
          var env = hostingContext.HostingEnvironment;
　　　　　　　　　　　　//加载appsettings.json文件 使用模板创建的项目，会生成一个配置文件，配置文件中包含Logging的配置项
          config.AddJsonFile("appsettings.json", optional: true, reloadOnChange: true)
             .AddJsonFile($"appsettings.{env.EnvironmentName}.json", optional: true, reloadOnChange: true);
　　　　　　　　　　　　.......
        })
        .ConfigureLogging((hostingContext, logging) =>
        {　
　　　　　　　　　　　　//从appsettings.json中获取Logging的配置
          logging.AddConfiguration(hostingContext.Configuration.GetSection("Logging"));
　　　　　　　　　　　　//添加控制台输出
          logging.AddConsole();
　　　　　　　　　　　　//添加调试输出
          logging.AddDebug();
        })

3、建立自己的Logging配置

首先修改Program类

public class Program
  {
    public static void Main(string[] args)
    {
      //指定配置文件路径
      var config = new ConfigurationBuilder()
                .SetBasePath(Directory.GetCurrentDirectory())//设置基础路径
                .AddJsonFile($"appsettings.json", true, true)//加载配置文件
                .AddJsonFile($"appsettings.{EnvironmentName.Development}.json", true, true)
                .Build();

      var host = new WebHostBuilder()
            .UseKestrel()
            .UseStartup<Startup>()
            .UseContentRoot(Directory.GetCurrentDirectory())
            .UseConfiguration(config)//使用配置
            .UseUrls(config["AppSettings:Url"])//从配置中读取 程序监听的端口号
            .UseEnvironment(EnvironmentName.Development)//如果加载了多个环境配置，可以设置使用哪个配置 一般有测试环境、正式环境

　　　　　　　　　　　　　　//.ConfigureLogging((hostingCotext, logging) => //第一种配置方法 直接在webHostBuilder建立时配置 不需要修改下面的Startup代码
            　　　　　　　　　　　　　　//{
            　　　　　　　　　　　　　　// 　　  logging.AddConfiguration(hostingCotext.Configuration.GetSection("Logging"));
            　　　　　　　　　　　　　　// 　　  logging.AddConsole();
            　　　　　　　　　　　　　　//})
            .Build();
      host.Run();
    }
  }

修改Startup类如下面，此类的执行顺序为 Startup构造函数 > ConfigureServices > Configure

public class Startup
  {
    public IConfiguration Configuration { get; private set; }
    public IHostingEnvironment HostingEnvironment { get; private set; }
    //在构造函数中注入 IHostingEnvironment和IConfiguration，配置已经在Program中设置了，注入后就可以获取配置文件的数据
    public Startup(IHostingEnvironment env, IConfiguration config)
    {
      HostingEnvironment = env;
      Configuration = config;
    }
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
　　　　　　　　services.AddMvc();
　　　　　　　　//第二种配置 也可以这样加上日志功能，不用下面的注入
      　　　　　　　　//services.AddLogging(builder => 
      　　　　　　　　//{
      　　　　　　　　　　//  builder.AddConfiguration(Configuration.GetSection("Logging"))
      　　　　　　　　　　//    .AddConsole();
      　　　　　　　　//});
    }
　　　　　//注入ILoggerFactory 
    public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILoggerFactory loggerFactory)
    {
      if (env.IsDevelopment())
      {
        app.UseDeveloperExceptionPage();
      }
　　　　　　　//第三种配置 注入ILogggerFactory,然后配置参数
      //添加控制台输出
      loggerFactory.AddConsole(Configuration.GetSection("Logging"));
　　　　　　　//添加调试输出
      loggerFactory.AddDebug();
      app.UseMvc();
    }
  }

这种结构就比较清晰明了。

4、Logging源码解析

三种配置其实都是为了注入日志相关的服务，但是调用的方法稍有不同。现在我们以第二种配置来详细看看其注入过程。首先调用AddLogging方法,其实现源码如下：

public static IServiceCollection AddLogging(this IServiceCollection services, Action<ILoggingBuilder> configure)
    {
      services.AddOptions();//这里会注入最基础的5个服务 option相关服务只要是跟配置文件相关，通过Option服务获取相关配置文件参数参数 

      services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton<ILoggerFactory, LoggerFactory>());
      services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton(typeof(ILogger<>), typeof(Logger<>)));
      services.TryAddEnumerable(ServiceDescriptor.Singleton<IConfigureOptions<LoggerFilterOptions>>(new DefaultLoggerLevelConfigureOptions(LogLevel.Information)));

      configure(new LoggingBuilder(services));
      return services;
    }

接着会调用AddConfiguration

 public static ILoggingBuilder AddConfiguration(this ILoggingBuilder builder, IConfiguration configuration)
    {
      builder.AddConfiguration();
　　　　　　　//下面为AddConfiguration的实现

　　　　　　　　public static void AddConfiguration(this ILoggingBuilder builder)
    　　　　　　　　{
      　　　　　　　　　　builder.Services.TryAddSingleton<ILoggerProviderConfigurationFactory, LoggerProviderConfigurationFactory>();
      　　　　　　　　　　builder.Services.TryAddSingleton(typeof(ILoggerProviderConfiguration<>), typeof(LoggerProviderConfiguration<>));
    　　　　　　　　}
      builder.Services.AddSingleton<IConfigureOptions<LoggerFilterOptions>>(new LoggerFilterConfigureOptions(configuration));
      builder.Services.AddSingleton<IOptionsChangeTokenSource<LoggerFilterOptions>>(new ConfigurationChangeTokenSource<LoggerFilterOptions>(configuration));
      builder.Services.AddSingleton(new LoggingConfiguration(configuration));

      return builder;
    }

下面来看打印日志的具体实现：

public void Log<TState>(LogLevel logLevel, EventId eventId, TState state, Exception exception, Func<TState, Exception, string> formatter)    
{
　　　　　　　var loggers = Loggers;
      List<Exception> exceptions = null;
　　　　　　　//loggers为LoggerInformation数组，如果你在Startup中添加了Console、Deubg日志功能了，那loggers数组值有2个，就是它俩。
      foreach (var loggerInfo in loggers)
      {　　//循环遍历每一种日志打印，如果满足些日子的条件，才执行打印log方法。比如某一个日志等级为Info,
　　　　　　　　　 //但是Console配置的最低打印等级为Warning，Debug配置的最低打印等级为Debug
　　　　　　　　　 //则Console中不会打印，Debug中会被打印
        if (!loggerInfo.IsEnabled(logLevel))
        {
          continue;
        }
        try
        {
　　　　　　　　　　　　//每一种类型的日志，对应的打印方法不同。执行对应的打印方法
          loggerInfo.Logger.Log(logLevel, eventId, state, exception, formatter);
        }
        catch (Exception ex)
        {
          if (exceptions == null)
          {
            exceptions = new List<Exception>();
          }

          exceptions.Add(ex);
        }
      }
　　　　}

下面具体看一下Console的打印实现：

首先ConsoleLogger实现了ILogger的Log方法，并在方法中调用WriteMessage方法

public void Log<TState>(LogLevel logLevel, EventId eventId, TState state, Exception exception, Func<TState, Exception, string> formatter)
    {
　　　　　　　//代码太多 我就省略一些判空代码
      var message = formatter(state, exception);

      if (!string.IsNullOrEmpty(message) || exception != null)
      {
        WriteMessage(logLevel, Name, eventId.Id, message, exception);
      }
    }

    public virtual void WriteMessage(LogLevel logLevel, string logName, int eventId, string message, Exception exception)
    {
　　　　　　　.......
      if (logBuilder.Length > 0)
      {
        var hasLevel = !string.IsNullOrEmpty(logLevelString);
        //这里是主要的代码实现，可以看到，并没有写日志的代码，而是将日志打入到一个BlockingCollection<LogMessageEntry>队列中
        _queueProcessor.EnqueueMessage(new LogMessageEntry()
        {
          Message = logBuilder.ToString(),
          MessageColor = DefaultConsoleColor,
          LevelString = hasLevel ? logLevelString : null,
          LevelBackground = hasLevel ? logLevelColors.Background : null,
          LevelForeground = hasLevel ? logLevelColors.Foreground : null
        });
      }
　　　　　　 ......
    }

下面看日志被放入队列后的具体实现:

public class ConsoleLoggerProcessor : IDisposable
  {
    　　　　private const int _maxQueuedMessages = 1024;
    　　　　private readonly BlockingCollection<LogMessageEntry> _messageQueue = new BlockingCollection<LogMessageEntry>(_maxQueuedMessages);
    　　　　private readonly Thread _outputThread;
　　　public IConsole Console;

    public ConsoleLoggerProcessor()
    {
      //在构造函数中启动一个线程，执行ProcessLogQueue方法
　　　　　　　//从下面ProcessLogQueue方法可以看出，是循环遍历集合，将集合中的数据打印

      _outputThread = new Thread(ProcessLogQueue)
      {
        IsBackground = true,
        Name = "Console logger queue processing thread"public virtual void EnqueueMessage(LogMessageEntry message)
    {
      if (!_messageQueue.IsAddingCompleted)
      {
        try
        {
          _messageQueue.Add(message);
          return;
        }
        catch (InvalidOperationException) { }
      }

      WriteMessage(message);
    }

    internal virtual void WriteMessage(LogMessageEntry message)
    {
      if (message.LevelString != null)
      {
        Console.Write(message.LevelString, message.LevelBackground, message.LevelForeground);
      }

      Console.Write(message.Message, message.MessageColor, message.MessageColor);
      Console.Flush();
    }

    private void ProcessLogQueue()
    {
　　　　
      try
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　//GetConsumingEnumerable()方法比较特殊，当集合中没有值时，会阻塞自己，一但有值了，知道集合中又有元素继续遍历
　　　　　　　　　　foreach (var message in _messageQueue.GetConsumingEnumerable())
        {
          WriteMessage(message);
        }
      }
      catch
      {
        try
        {
          _messageQueue.CompleteAdding();
        }
        catch { }
      }
    }
　　}

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