Java Web中日志跟踪的简单实现

一、前言

在编码过程中，常常需要写打印日志语句，我们期望的是同一个业务的日志都在一块，在出问题的时候好根据日志来排查问题。而现实是在应用运行中，日志的输出常常来自不同线程，甚至是在不同微服务中，各种日志记录往往彼此穿插，很难串起来。所以往往在日志中手动增加一些关键字，来对接口的调用链路来进行跟踪。但这种手动增加关键字或唯一标识的做法在微服务场景下，很难在上下游应用的开发人员的编码风格形成统一的规范，并且手动编写也很难称得上优雅。

二、MDC介绍

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，MDC 中包含的内容可以被同一线程中执行的代码所访问。

MDC中的键值对是可以直接被日志框架所使用（即“打印”）的，只需要配置相应日志pattern。例如pattern如下：

%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] [%X{TraceId}] %-5level %logger{50} - %msg%n

代码如下：

public class MDCTest { private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MDCTest.class); @Test
    void test() { MDC.put("TraceId", "123456789"); log.info("hello {}", "world"); } }

此时控制台将输出：

21:16:04.342 [main] [123456789] INFO  com.nk.MDCTest - hello world

三、实现方案

1、基本思路

修改日志pattern，并在业务开始的时候将trace id放入到MDC，在业务结束时去除MDC的trace id。这样的好处便是代码简洁，不需要手动写trace id，日志风格也能保持统一。

业务开始的时机一般是应用收到HTTP请求，所以可以用Filter或SpringMVC的Interceptor来对MDC中trace id进行初始化和清除。在Dubbo调用的时候也可以通过类似功能的Filter来对MDC中trace id进行操作，从而达到trace id传递的作用。

2、实现（以SpringBoot为例）

2.1 修改log pattern

在SpringBoot中，直接修改application.properties即可：

logging.pattern.console=%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] [%X{TraceId}] %-5level %logger{50} - %msg%n

重点在于%X{TraceId}，其中TraceId需要作为key出现在MDC里。

2.1.1 业务开始

TraceId工具类，封装MDC关于trace id的基础操作：

public final class TraceIdUtil { private static final String TRACE_ID_KEY = "TraceId"; private TraceIdUtil() { } public static void putIfAbsent() { if (StrUtil.isBlank(get())) { put(UUID.randomUUID().toString()); } } public static void remove() { if (get() != null) { MDC.remove(TRACE_ID_KEY); } } public static String get() { return MDC.get(TRACE_ID_KEY); } public static void put(String traceId) { MDC.put(TRACE_ID_KEY, traceId); } }

Filter方式和Interceptor二选其一既可，其基本思想是一样的。

Filter方式

@Component
public class LogFilter implements Filter { @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException { TraceIdUtil.putIfAbsent();//生成trace id放入MDC中
        try { filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse); } finally { TraceIdUtil.remove();//移除MDC中的trace id } } }

Interceptor

@Configuration
public class LogInterceptor implements WebMvcConfigurer { @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) { registry.addInterceptor(new AsyncHandlerInterceptor() { @Override
            public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception { TraceIdUtil.putIfAbsent();//生成trace id放入MDC中
                return AsyncHandlerInterceptor.super.preHandle(request, response, handler); } @Override
            public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception { TraceIdUtil.remove();//移除MDC中的trace id
                AsyncHandlerInterceptor.super.afterCompletion(request, response, handler, ex); } }); WebMvcConfigurer.super.addInterceptors(registry); } }

2.1.2 业务中使用

正常使用logger，无需关心trace id。例如：

@RestController
@RequestMapping("/api/user") @Slf4j
public class UserController { @Autowired
    private UserService userService; @GetMapping("/{userId}") public UserDto queryUser(@PathVariable Long userId) { log.info("query user by id:{}", userId); UserDto user = userService.query(userId); log.info("query user result:{}", user); return user; } }

请求该接口将输出如下的日志样式：

2022-04-05 09:40:17.638 [http-nio-8080-exec-1] [a02b13d81c224e49956afd4efbb85ca8] INFO  com.nk.webapp.controller.UserController - ready to query user by id:1 2022-04-05 09:40:17.670 [http-nio-8080-exec-1] [a02b13d81c224e49956afd4efbb85ca8] INFO  com.nk.webapp.controller.UserController - query result:UserDto(userId=1, username=zhang3, age=23, email=abc@example.com)