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Java日志通关(二) - Slf4j+Logback 整合及排包

Java日志通关(二) - Slf4j+Logback 整合及排包

公众号新闻

阿里妹导读


作者日常在与其他同学合作时,经常发现不合理的日志配置以及五花八门的日志记录方式,后续作者打算在团队内做一次Java日志的分享,本文是整理出的系列文章第二篇。

一、为什么是 Slf4j+Logback

看完前一篇的「理论」知识,接下来就要动手了。这一篇就是我的最佳实践:Slf4j+Logback,选择它们的原因如下:
  • Slf4j的API相比JCL更丰富,且得到Intellij IDEA编辑器的完整支持。这是核心优势,我们会在《Java日志通关(三) - Slf4介绍》中详细讲解;

  • Slf4j支持日志内容惰性求值,相比JCL性能更好(性能其实也没差多少[1],但码农总是追求极致);

  • 在前边选定Slf4j的前提下,同一厂牌且表现优异的Logback自然中标(并无暗箱操作,举贤不避亲);

  • Slf4j+Logback 是目前大部分开发者的选择(2021年Slf4j 76%、Logback 48%[2]),万一遇到问题参考文档会多一些;

接下来我们就根据前边了解到的理论知识,将这套环境配置起来。
我会先介绍思路,最后再给出整体依赖配置。为了节省空间,依赖会尽量使用冒号分隔的GAV风格表达,XML太占地儿了。

二、基础依赖项

根据前边的知识,我们可以很容易的知道以下三个包是必须的:
  • Slf4j是基本的日志门面,它的核心API在org.slf4j:slf4j-api中;

  • Logback的核心实现层在ch.qos.logback:logback-core中;

  • Logback针对Slf4j的适配层在ch.qos.logback:logback-classic中;

其中logback-classic会直接依赖另外两项,而且它依赖的一定是它能够支持的最合适版本,所以为了避免歧义,我们可以在项目中仅显式依赖logback-classic即可。当然你想提升版本权重,单拎出来也可以。
另外要注意,Slf4j和Logback的版本并不完全向前兼容,它们之间也有对应关系,下边我们逐一介绍。


2.1 Slf4j 版本兼容性

Slf4j 2.0.x有不小的改动[3],不再主动查找org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder,而是改用JDK ServiceLoader[4](也就是SPI,Service Provider Interface) 的方式来加载实现。这是JDK 8中的特性,所以Slf4j对JDK的依赖显而易见:
Slf4j 版本
JDK 版本
备注
Slf4j 1.7.x
>= JDK 1.5

Slf4j 2.0.x
>= JDK 8

Slf4j 2.1.x
很可能 >= JDK 11
Ceki正在征求大家的意见[5]

其中,Slf4j在发布了几个1.8 alpha/beta版后,直接跳到了2.0,所以1.8不在我们的讨论范围内了。


2.2 Logback 版本兼容性

因为Slf4j技术方案变化,导致logback-classic也需要分别做适配,如果使用了不匹配的版本将会报异常(见【2.8 常见问题】):
Logback 版本
Slf4j 版本
JDK 版本
备注
Logback 1.2.x
Slf4j 1.7.x
>= JDK 1.5

Logback 1.3.x
Slf4j 2.0.x
>= JDK 8

Logback 1.4.x
Slf4j 2.0.x
>= JDK 11

Logback 1.5.x
>=Slf4j 2.0.12
>= JDK 11
1.5.x 用于替代 1.4.x

其中logback 1.3.x和1.4.x是并行维护版本,每次更新都会同时发布
1.3.n1.4.n,用户需要根据项目的JDK版本进行选择。不过目前Logback已经全面升级1.5.x,且1.3.x和1.4.x不再维护[6],更详细的信息可以参考官网的更新文档[7]


2.3 总结

从前边的版本兼容性我们可以知道:
  • 如果使用JDK 8,建议选择Slf4j 2.0 + Logback 1.3;

  • 如果使用JDK 11及以上,建议选择Slf4j 2.0 + Logback 1.5;

但还没完,Spring Boot的日志系统[8]对Slf4j和Logback又有额外的版本要求。我们放在下一节讨论这个问题。

三、适配 Spring Boot

Spring Boot通过spring-boot-starter-logging[9]包直接依赖了Logback(然后再间接依赖了 Slf4j),它通过org.springframework.boot.logging.LoggingSystem[10]查找日志接口并自动适配,所以我们使用Spring Boot时一般并不需要关心日志依赖,只管使用即可。但因为Slf4j 2.0.x与Slf4j 1.7.x实现不一致,导致Spring Boot也会挑版本:
Spring Boot 版本
Slf4j 版本
Logback 版本
JDK 版本
Spring Boot 1.5
Slf4j 1.7.x
Logback 1.1.x
>= JDK 7
Spring Boot 2.x
Slf4j 1.7.x
Logback 1.2.x
>= JDK 8
Spring Boot 3.x
Slf4j 2.0.x
Logback 1.4.x
>= JDK 17

根据这个表格,以及前一节总结的版本兼容关系,最终可以得到以下结论:
  • 如果使用Spring Boot 2及以下,建议选择Slf4j 1.7.x + Logback 1.2.x;

  • 如果使用Spring Boot 3,建议选择Slf4j 2.0.x + Logback 1.4.x(本篇发表时 Spring官方还没做好Logback 1.5.x的适配);

如果你使用Spring Boot的早期版本又想用上最新的Slf4j/Logback,可以参考这个讨论[11],其中有不少道友给出了适配方案,比如这个[12],不过我自己没有验证,祝你好运吧。

四、桥接其他实现层

我们还要保证项目中依赖的二方、三方包能够正常打印出日志,而它们可能依赖的是 JCL/Log4j/Log4j2/JUL,我们可以统一引入适配层做好桥接:
  • 通过org.slf4j:jcl-over-slf4j 将JCL桥接到Slf4j 上;

  • 通过org.slf4j:log4j-over-slf4j 将Log4j桥接到Slf4j 上;

  • 通过org.slf4j:jul-to-slf4j 将JUL桥接到Slf4j上;

  • 通过org.apache.logging.log4j:log4j-to-slf4j 将Log4j 2桥接到Slf4j上;

注意,所有org.slf4j的包版本要完全一致,所以如果引入这些桥接包,要保证它们的版本与前边选择的slf4j-api版本对应。为此Slf4j从2.0.8开始提供了bom包,省去了维护每个包版本的烦恼(至于低版本就只能人肉保证版本一致性了):
<dependencyManagement>    <dependency>        <groupId>org.slf4j</groupId>        <artifactId>slf4j-bom</artifactId>        <version>2.0.9</version>        <type>pom</type>    </dependency></dependencyManagement>

让我比较意外的是log4j-to-slf4j这个包,它很「健壮」,对Slf4j 1和Slf4j 2都能够支持,棒棒的。

五、去除无用依赖

其实桥接层就是个「李鬼」,使用与被桥接包一样的包结构,再暗渡陈仓将调用转到另一个接口上。所以如果同时引入桥接层以及被桥接的包,大概率会引起包冲突。
由于很多工具会在不经意间引入日志接口层/实现层,所以我们有必要从整个应用级别着眼,把那些无用的接口层/实现层排除掉,包括JCL、Log4j和Log4j 2:
  • 排掉JCL:commons-logging:commons-logging
  • 排掉Log4j:log4j:log4j
  • 排掉Log4j 2:org.apache.logging.log4j:log4j-core

以及,如果项目间接引入了其他的桥接包,也可能会引起冲突,需要排掉。或者你也可以对照【1.3 总结】中所列的包关系,自行判定是否真的需要它。真实项目环境复杂,我们就不在这里一个个枚举了。


5.1 Gradle 统一排包方案

如果你使用的是Gradle,可以使用 all*.exclude[13]全局排除对应的包。


5.2 Maven 统一排包方案

如果你使用是Maven,很可惜目前还没有全局排包的能力(2006年就已有人提交了 issue[14]但目前仍未支持)。而如果每引入一个包就要考虑排一次又不太现实。综合过往经验以及参考 这个StackOverflow讨论 [15],我们有以下方案可选:
  • 方案一:将要排掉的包通过引入一个占位的空包(版本号一般比较特殊,比如999-not-exist),从而达到排包的目的。但这种特殊版本的空包一般在Mvnrepository Central仓库是没有的(各厂的私有仓库一般会有这种包),你可以自己搭建私有仓库并上传这个版本,或者使用Version 99 Does Not Exist [16]也行。这是最完美的方案,无论本地运行还是远程编译都不会有问题。

  • 方案二:将需要排掉的包使用<scope>provided</scope>标识,这样这个包在编译时会被跳过,从而达到排包的目的,但此包在本地运行时仍会被引入,导致本地运行与远程机器环境差异,不利于调试。

  • 方案三:使用maven-enforcer-plugin[17]插件标识哪些包是要被排掉的,它只是一个校验,实际上你仍然需要在每个引入了错误包的依赖中进行排除。

六、最终依赖

行文至此,最终的依赖项就有了。其中版本号是截至此文完成(2024年4月)时满足要求的最新版。


6.1 JDK 8/11 + Spring Boot 1.5/2

  • 基础
    • org.slf4j:slf4j-api:1.7.36
    • ch.qos.logback:logback-core:1.2.13
    • ch.qos.logback:logback-classic:1.2.13

  • 桥接包
    • org.slf4j:jcl-over-slf4j:1.7.36
    • org.slf4j:log4j-over-slf4j:1.7.36
    • org.slf4j:jul-to-slf4j:1.7.36
    • org.apache.logging.log4j:log4j-to-slf4j:2.23.1

  • 排包
    • commons-logging:commons-logging:99.0-does-not-exist
    • log4j:log4j:99.0-does-not-exist
    • org.apache.logging.log4j:log4j-core:99.0-does-not-exist


6.2 JDK 17/21 + Spring Boot 3

  • 基础
    • org.slf4j:slf4j-bom:2.0.12 通过 BOM 包统一管理依赖
    • ch.qos.logback:logback-core:1.4.14
    • ch.qos.logback:logback-classic:1.4.14

  • 桥接包
    • org.slf4j:jcl-over-slf4j 参考【七、注意事项】
    • org.slf4j:log4j-over-slf4j 参考【七、注意事项】
    • org.slf4j:jul-to-slf4j 参考【七、注意事项】
    • org.apache.logging.log4j:log4j-to-slf4j:2.23.1

  • 排包
    • commons-logging:commons-logging:99.0-does-not-exist
    • log4j:log4j:99.0-does-not-exist
    • org.apache.logging.log4j:log4j-core:99.0-does-not-exist

七、注意事项

根据前边的介绍,我们在实际项目中将主要做两类事情:
  • 引入期望的包,并指定版本;
  • 排除一些包(指定空版本);

上边这两个动作,一般我们都是在父POM的<dependencyManagement>中完成的,但这只是管理包版本,在项目没有实际引用之前,并不会真的加载。
在实际项目中,我们一般会按照这个思路来处理:
  • 有一个模块A,依赖Log4j打印日志,所以它依赖了log4j:log4j包;

  • 我们在父POM中把log4j:log4j排掉了,此时模块A调用Log4j时会报错;

  • 我们在父POM中引入log4j-over-slf4j,目标是把Log4j切到Slf4j,让模块A不报错;

看起来很完美,项目也能正常启动。但当模块A需要打印日志时,我们却还是得到了一个错误log4j:WARN No appenders could be found for logger (xxx.xxx.xxx)。这是因为log4j-over-slf4j并没有真的被引入我们的项目中(很少有哪个二方包会引这种东西,会被骂的)。
解决方案也很简单,将log4j-over-slf4j通过<dependencies>引入即可,在父POM做这个事也行,在实际有依赖的子POM也行。

八、常见问题

其实按照上边我们介绍的接入方案操作,你已经不太会遇到下边这些问题了。不过大多数同学是在维护项目中突然踩了坑,灭火要紧,所以我还是收集了一些日志相关的常见报错,并且尝试给出原因及修复方案(我猜测这可能会是本系列阅读量最高的一篇)。
在编写这部分内容时,我从Slf4j官网和Logback官网获得了大量有用信息,主要有(推荐你也看看):
  • SLF4J warning or error messages and their meanings[18]

  • Frequently Asked Questions about SLF4J[19]

  • Bridging legacy APIs[20]

  • Logback error messages and their meanings[21]

  • Frequently Asked Questions (Logback)[22]

Q1: LoggerFactory is not a Logback LoggerContext but Logback is on the classpath. Either remove Logback or the competing implementation

包冲突,排掉不需要的 Slf4j 适配层即可,一般是logback-classicslf4j-log4j12冲突,根据你使用的是Logback还是Log4j 2,把另一个排掉。
深究的话,是因为Spring Boot在启动时会通过LoggingSystem获取当前有效的日志系统(参考【三、适配Spring Boot】),默认支持Slf4j、Logback、Log4j 2、JUL:
LoggingSystem实现
在获取Logback时,因为它和其他Slf4j适配层(如slf4j-log4j12)都有名为StaticLoggerBinder的实现,如果命中的不是Logback实现,就会报这个错。

Q2: java.lang.NoClassDefFoundError: org/slf4j/impl/StaticLoggerBinder

版本不匹配,因为Slf4j 2.0.x改用SPI方式加载实现(参考【2.2.1 Slf4j 版本兼容性】),当你引入的Slf4j和Logback(或Log4j 2)版本不匹配时,就会导致这个报错。

Q3:java.lang.ClassNotFoundException: org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder

与Q2原因相同。

Q4:java.lang.ClassCastException:org.apache.logging.slf4j.SLF4JLoggerContext cannot be cast to org.apache.logging.log4j.core.LoggerContext

包冲突,大概率同时引入了Log4j 2和针对它的桥接层。原因可以参考【五、去除无用依赖】,但具体排包方案要看你希望使用哪个日志系统了,这里无法明确给出答案,但指导思想就是只保留一个。

Q5:java.lang.ClassCastException:org.slf4j.impl.Log4jLoggerFactory cannot be cast to ch.qos.logback.classic.LoggerContext

包冲突,大概率同时引入了多个 Slf4j 的适配层,很可能是 logback-classic 和 slf4j-log4j12。原因和解法都与 Q4 类似。

Q6: SLF4J: No SLF4J providers were found.

只有 slf4j-api 接口,没有适配层。一般添加 logback-classic 或者 slf4j-log4j12 即可解决。

Q7: SLF4J: Failed to load class "org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder".

只有 slf4j-api 接口,没有适配层。一般添加 logback-classic 或者 slf4j-log4j12 即可解决。
不过我在自测时,发现明明有 logback-classic,明明项目启动正常,明明日志输出正常,但还可能会报这个错,我还没查到原因,期待高手解惑。

Q8: SLF4J: Class path contains multiple SLF4J bindings.

Slf4j 发现了多个适配层,一般在这条错误日志后,会列出所有的适配层包路径,把不需要的包排掉即可。
当然 Slf4j 会自动选择第一项,所以如果只出现这一个错误,系统很可能正常启动、正常打日志,从表现来看一切正常。

Q9: log4j:WARN No appenders could be found for logger (xxx.xxx.xxx)

一般将 log4j-over-slf4j 引到项目中可以解决。具体原因请参考【2.7 注意事项】节。

Q10:java.lang.UnsupportedClassVersionError:ch/qos/logback/classic/spi/LogbackServiceProvider has been compiled by a more recent version of the Java Runtime (class file version 55.0), this version of the Java Runtime only recognizes class file versions up to 52.0

你在用JDK 8(52.0),但引入的Logback版本 >=1.3(它只支持JDK 11+,即 55.0)。具体兼容性请参考【2.2 Logback 版本兼容性】

Q11: Failed to load class org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder

我在某工程中遇到了这个报错,但项目一切正常,还没找到原因。
参考链接:

[1]https://juejin.cn/post/6915015034565951501

[2]https://logging.apache.org/log4j/2.x/manual/extending.html

[3]https://www.slf4j.org/faq.html#changesInVersion200

[4]https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/ServiceLoader.html

[5]https://github.com/qos-ch/slf4j/discussions/379

[6]https://logback.qos.ch/download.html

[7]https://logback.qos.ch/news.html

[8]https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/features.html#features.logging

[9]https://mvnrepository.com/artifact/org.springframework.boot/spring-boot-starter-logging

[10]https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/api/org/springframework/boot/logging/LoggingSystem.html

[11]https://github.com/spring-projects/spring-boot/issues/12649

[12]https://github.com/spring-projects/spring-boot/issues/12649#issuecomment-1569448932

[13]https://stackoverflow.com/questions/55441430/what-does-this-all-exclude-means-in-gradle-transitive-dependency

[14]https://issues.apache.org/jira/browse/MNG-1977

[15]https://stackoverflow.com/questions/4716310/is-there-a-way-to-exclude-a-maven-dependency-globally

[16]https://github.com/erikvanoosten/version99

[17]https://maven.apache.org/enforcer/maven-enforcer-plugin/

[18]https://www.slf4j.org/codes.html

[19]https://www.slf4j.org/faq.html

[20]https://www.slf4j.org/legacy.html

[21]https://logback.qos.ch/codes.html

[22]https://logback.qos.ch/faq.html

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