[Java知识库]SpringBoot+MDC实现链路调用日志

1.首先介绍什么是MDC

MDC（Mapped Diagnostic Context，映射调试上下文）是 log4j 、logback及log4j2 提供的一种方便在多线程条件下记录日志的功能。MDC 可以看成是一个与当前线程绑定的哈希表，可以往其中添加键值对。MDC 中包含的内容可以被同一线程中执行的代码所访问。当前线程的子线程会继承其父线程中的 MDC 的内容。当需要记录日志时，只需要从 MDC 中获取所需的信息即可。MDC 的内容则由程序在适当的时候保存进去。对于一个 Web 应用来说，通常是在请求被处理的最开始保存这些数据

1.1MDC作用

MDC 全称是 Mapped Diagnostic Context，可以粗略的理解成是一个线程安全的存放诊断日志的容器。
一般是结合log4j一起使用，为我们的日志根据线程链路加一个表示traceId,在微服务盛行的当下，链路跟踪是个难题，而借助 MDC 去埋点，巧妙实现链路跟踪应该不是问题

2.MDC结合logback的使用demo

1.logback.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration debug="false">
    <!--日志存储路径-->
    <property name="log" value="D://Xiangmu//TrackMeta//src//main//resources//log" />
    <!-- 控制台输出 -->
    <appender name="console" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder class="ch.qos.logback.classic.encoder.PatternLayoutEncoder">
            <!--输出格式化-->
            <pattern>[%X{TRACE_ID}]  %d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{50} - %msg%n</pattern>
        </encoder>
    </appender>
    <!-- 按天生成日志文件 -->
    <appender name="file" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <!--日志文件名-->
            <FileNamePattern>${log}/%d{yyyy-MM-dd}.log</FileNamePattern>
            <!--保留天数-->
            <MaxHistory>30</MaxHistory>
        </rollingPolicy>
        <encoder class="ch.qos.logback.classic.encoder.PatternLayoutEncoder">
            <pattern>[%X{TRACE_ID}]  %d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{50} - %msg%n</pattern>
        </encoder>
        <!--日志文件最大的大小-->
        <triggeringPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.SizeBasedTriggeringPolicy">
            <MaxFileSize>10MB</MaxFileSize>
        </triggeringPolicy>
    </appender>

    <!-- 日志输出级别 -->
    <root level="INFO">
        <appender-ref ref="console" />
        <appender-ref ref="file" />
    </root>
</configuration>
 

2.所需依赖

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.slf4j</groupId>
        <artifactId>slf4j-api</artifactId>
        <version>1.7.7</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>ch.qos.logback</groupId>
        <artifactId>logback-core</artifactId>
        <version>1.2.3</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>ch.qos.logback</groupId>
        <artifactId>logback-access</artifactId>
        <version>1.2.3</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>ch.qos.logback</groupId>
        <artifactId>logback-classic</artifactId>
        <version>1.2.3</version>
    </dependency>
</dependencies>

3.yml
这里需要注意Swagger2和SpringBoot2的依赖问题有版本冲突，需要指定匹配策略

server:
  port: 8826
logging:
  config: classpath:logback-spring.xml
spring:
  mvc:
    pathmatch:
      matching-strategy: ant_path_matcher  # 解决SpringBoot 和Swagger2版本冲突

4.自定义的日志拦截器
根据用户请求进行前置拦截，判断用户的请求头中是否含有TRACE_ID，如果有的话进行（当然不可能有），没有的话我们进行设置并且赋值（用UUID生成一个唯一序列放到TRACE_ID中），然后放到MDC中

后置处理器中，我们从MDC移除TRACE_ID

package com.wyh.trackmeta.interceptor;

import org.slf4j.MDC;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.UUID;

//自定义日志拦截器：每一次链路，线程维度，添加最终的链路ID ：Trace_ID
public class LogInterceptor implements HandlerInterceptor {

    private static final String TRACE_ID = "TRACE_ID";

    /**
     * 1.前置拦截器
     * @param request
     * @param response
     * @param handler
     * @return
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        String tid = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
        //1.这里我们是让客户端传入链路ID，然后进行前置拦截捕获
        if(!StringUtils.isEmpty(request.getHeader("TRACE_ID"))){
            tid=request.getHeader("TRACE_ID");
        }
        //2.利用MDC将请求的上下文信息存储到当前线程的上下文映射中
        MDC.put(TRACE_ID,tid);
        return true;
    }


    /**
     * 2.后置处理器
     * @param request
     * @param response
     * @param handler
     * @param ex
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        MDC.remove(TRACE_ID);
    }
}

注册拦截器

package com.wyh.trackmeta.interceptor;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

@Configuration
public class WebConfigurerAdapter implements WebMvcConfigurer {

    //1.注册日志拦截器
    @Bean
    public LogInterceptor logInterceptor() {
        return new LogInterceptor();
    }

    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(logInterceptor());
    }
}

4.多线程下MDC工具类

1.定义方法，将父线程向线程池提交任务的时候，将自身MDC中的数据复制给子线程——>存放上下文判断是否为null，不为空就将数据context放到MDC中，然后设置TraceID——>然后执行任务

总的来说就是对任务进行了一次封装

package com.wyh.trackmeta.config;

import org.slf4j.MDC;

import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.Callable;
 
/**
 * @Author: JCccc
 * @Date: 2022-5-30 11:14
 * @Description:
 */
public final class ThreadMdcUtil {
    private static final String TRACE_ID = "TRACE_ID";
 
    // 获取唯一性标识
    public static String generateTraceId() {
        return UUID.randomUUID().toString();
    }
 
    public static void setTraceIdIfAbsent() {
        if (MDC.get(TRACE_ID) == null) {
            MDC.put(TRACE_ID, generateTraceId());
        }
    }
 
    /**
     * 用于父线程向线程池中提交任务时，将自身MDC中的数据复制给子线程
     *
     * @param callable
     * @param context
     * @param <T>
     * @return
     */
    public static <T> Callable<T> wrap(final Callable<T> callable, final Map<String, String> context) {
        return new Callable<T>() {
            @Override
            public T call() throws Exception {
                if (context == null) {
                    MDC.clear();
                } else {
                    MDC.setContextMap(context);
                }
                setTraceIdIfAbsent();
                try {
                    return callable.call();
                } finally {
                    MDC.clear();
                }
            }
        };
    }
 
    /**
     * 用于父线程向线程池中提交任务时，将自身MDC中的数据复制给子线程
     *
     * @param runnable
     * @param context
     * @return
     */
    public static Runnable wrap(final Runnable runnable, final Map<String, String> context) {
        return () -> {
            if (context == null) {
                MDC.clear();
            } else {
                MDC.setContextMap(context);
            }
            setTraceIdIfAbsent();
            try {
                runnable.run();
            } finally {
                MDC.clear();
            }
        };
    }
}

5.自定义线程池
**为什么要自定义线程池呢？**因为子线程在打印日志的过程会造成traceId丢失，解决方式就是重写线程池

package com.wyh.trackmeta.config;

import org.slf4j.MDC;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.Future;
 
/**
 * @Author: Fairy
 * @Description:
 */
public class MyThreadPoolTaskExecutor  extends ThreadPoolTaskExecutor  {
    public MyThreadPoolTaskExecutor() {
        super();
    }
    
    @Override
    public void execute(Runnable task) {
        super.execute(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()));
    }

 
    @Override
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        return super.submit(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()));
    }
 
    @Override
    public Future<?> submit(Runnable task) {
        return super.submit(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()));
    }
}

6.线程池配置类

package com.wyh.trackmeta.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;

import java.util.concurrent.Executor;

@Configuration
@EnableAsync
public class ThreadPoolConfig {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread();
    }

    /**
     * 声明一个线程池
     * @return
     */
    @Bean("MyExecutor")
    public Executor asyncExecutor() {
        MyThreadPoolTaskExecutor executor = new MyThreadPoolTaskExecutor();
        //核心线程数5：线程池创建时候初始化的线程数
        executor.setCorePoolSize(5);
        //最大线程数5：线程池最大的线程数，只有在缓冲队列满了之后才会申请超过核心线程数的线程
        executor.setMaxPoolSize(10);
        //缓冲队列500：用来缓冲执行任务的队列
        executor.setQueueCapacity(500);
        //允许线程的空闲时间60秒：当超过了核心线程出之外的线程在空闲时间到达之后会被销毁
        executor.setKeepAliveSeconds(60);
        //线程池名的前缀：设置好了之后可以方便我们定位处理任务所在的线程池
        executor.setThreadNamePrefix("asyncJCccc");
        executor.initialize();
        return executor;
    }

}

7.测试接口

package com.wyh.trackmeta.controller;

import com.wyh.trackmeta.service.UserServiceImpl;
import io.swagger.annotations.Api;
import io.swagger.annotations.ApiOperation;
import lombok.SneakyThrows;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@Api(tags = "链路日志测试")
@RestController
@Slf4j
public class TestController {

    @Autowired
    private UserServiceImpl userService;

    @SneakyThrows
    @ApiOperation("日志测试Test接口")
    @RequestMapping("doTest")
    public String doTest(@RequestParam("name")String name){
       log.info("入参 name={}",name);
       testTrace();
       userService.insertUser();
       log.info("调用结束 name={}",name);
       return "Hello,"+name;
    }

    /**
     * 2.日志方法
     */
    private void testTrace(){
        log.info("这是一行info日志");
        log.info("这是一行error日志");
        testTrace2();
    }

    private void testTrace2() {
        log.info("这也是一行日志");
    }

}

8.异步的业务类
在执行的任务方法上标注注解@Async（“线程池”）

package com.wyh.trackmeta.service;

import lombok.SneakyThrows;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;

import static java.lang.Thread.sleep;

@Slf4j
@Service
public class UserServiceImpl {
    @SneakyThrows
    @Async("MyExecutor")
    public void insertUser() throws InterruptedException {
        sleep(2000);
        log.info("正在插入数据...");
    }

}