Logback MDC

Mapped Diagnostic Contexts (MDC)   （译：诊断上下文映射）

Logback的设计目标之一是审计和调试复杂的分布式应用程序。大多数实际的分布式系统需要同时处理来自多个客户端的请求。为了区分开每个客户端的日志，也为了能够快速定位某个请求日志来自哪个客户端，最简单地方式是，给每个客户端的每个日志请求一个唯一标记。

为了对每个请求进行惟一的标记，用户将上下文信息放入MDC中。

MDC类只包含静态方法。它允许开发人员将信息放在诊断上下文中，然后通过某些logback组件检索这些信息。MDC在每个线程的基础上管理上下文信息。通常，在开始服务新的客户端请求时，开发人员会将相关的上下文信息（如客户端id、客户端IP地址、请求参数等）插入到MDC中。如果配置得当，Logback组件将自动在每个日志条目中包含此信息。另外请注意，子线程不会自动继承其父线程的映射诊断上下文的副本。

下面是一个例子：

假设Logback配置文件是这样配置的：

运行这段程序，将会看到以下输出：

请注意，在PatternLayout转换模式中使用%X

补充一句，如果不知道这些格式字符串怎么写，可以参加 ch.qos.logback.classic.PatternLayout

通常，服务器用多个线程为多个客户端提供服务。尽管MDC类中的方法是静态的，但是诊断上下文是在每个线程的基础上进行管理的，允许每个服务器线程都带有不同的MDC戳记。诸如put()和get()之类的MDC操作只影响当前线程的MDC和当前线程的子线程。其他线程中的MDC不受影响。由于MDC信息是在每个线程的基础上管理的，所以每个线程都有自己的MDC副本。因此，开发人员在使用MDC编程时不需要担心线程安全或同步问题，因为它可以安全、透明地处理这些问题。

正如我们所看到的，MDC非常有用。我们可以在MDC中设置用户名，这样便可以从日志中追踪用户行为。但是，因为MDC是在每个线程的基础上管理数据的，而且项目中基本上都是用的线程池，所以回收线程的服务器可能会导致MDC中包含错误信息。为了使MDC中包含的信息在处理请求时始终正确，一种可能的方法是在线程开始时存储用户名，并在线程结束时删除它。在这种情况下，servlet过滤器就派上用场了。

MDC与线程管理

worker线程不总是可以从启动线程那里继承诊断上下文副本，例如当使用java.util.concurrent.Executors来管理线程时就不能。在这种情况下，推荐在提交任务到executor之前在原始线程上先调用MDC.getCopyOfContextMap()。当任务启动后，第一个动作应该先调用MDC.setContextMapValues()来关联这个原始MDC的副本。

MDCInsertingServletFilter

在Web应用程序中，知道给定的HTTP请求的主机名、请求URL以及user-agent等信息通常是非常有用的。MDCInsertingServletFilter插入这些数据到MDC中。

为了引入MDCInsertingServletFilter过滤器，添加以下到web.xml中

如果有多个过滤器，请务必确保MDCInsertingServletFilter在所有其他过滤器的前面。

示例：追踪用户行为（举个栗子）

使用过滤器或者拦截器都行

pom.xml

1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2 <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
3          xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
4     <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
5     <parent>
6         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
7         <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
8         <version>2.2.1.RELEASE</version>
9         <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
10     </parent>
11     <groupId>com.cjs.example</groupId>
12     <artifactId>demo123</artifactId>
13     <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
14     <name>demo123</name>
15
16     <properties>
17         <java.version>1.8</java.version>
18     </properties>
19
20     <dependencies>
21         <dependency>
22             <groupId>org.springframework.boot</groupId>
23             <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
24         </dependency>
25
26         <dependency>
27             <groupId>ch.qos.logback</groupId>
28             <artifactId>logback-classic</artifactId>
29             <version>1.2.3</version>
30         </dependency>
31
32         <dependency>
33             <groupId>org.projectlombok</groupId>
34             <artifactId>lombok</artifactId>
35             <optional>true</optional>
36         </dependency>
37     </dependencies>
38
39     <build>
40         <plugins>
41             <plugin>
42                 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
43                 <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
44             </plugin>
45         </plugins>
46     </build>
47
48 </project>

过滤器配置

1 package com.cjs.example.config;
2
3 import ch.qos.logback.classic.helpers.MDCInsertingServletFilter;
4 import org.springframework.boot.web.servlet.FilterRegistrationBean;
5 import org.springframework.context.annotation.Bean;
6 import org.springframework.context.annotation.Configuration;
7
8 import java.util.Arrays;
9
10 /**
11  * @author ChengJianSheng
12  * @date 2019-11-10
13  */
14 @Configuration
15 public class WebConfig {
16
17     @Bean
18     public FilterRegistrationBean registration() {
19         MDCInsertingServletFilter filter = new MDCInsertingServletFilter();
20         FilterRegistrationBean registration = new FilterRegistrationBean(filter);
21         registration.setUrlPatterns(Arrays.asList("/*"));
22         registration.setOrder(1);
23         return registration;
24     }
25
26 //    @Bean
27 //    public MDCInsertingServletFilter mdcInsertingServletFilter() {
28 //        return new MDCInsertingServletFilter();
29 //    }
30
31 } 

定义一个拦截器

1 package com.cjs.example.interceptor;
2
3 import org.slf4j.MDC;
4 import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
5 import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;
6
7 import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
8 import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
9 import java.util.UUID;
10
11 /**
12  * @author ChengJianSheng
13  * @date 2019-11-10
14  */
15 public class MyInterceptor implements HandlerInterceptor {
16
17     private final String SESSION_KEY = "sessionId";
18
19     @Override
20     public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
21         String sessionId = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
22         MDC.put(SESSION_KEY, sessionId);
23         return true;
24     }
25
26     @Override
27     public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
28
29     }
30
31     @Override
32     public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
33         MDC.remove(SESSION_KEY);
34     }
35 }

拦截器配置

1 package com.cjs.example.config;
2
3 import com.cjs.example.interceptor.MyInterceptor;
4 import org.springframework.context.annotation.Configuration;
5 import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
6 import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;
7
8 /**
9  * @author ChengJianSheng
10  * @date 2019-11-10
11  */
12 @Configuration
13 public class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
14
15     @Override
16     public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
17         registry.addInterceptor(new MyInterceptor()).addPathPatterns("/**");
18     }
19 } 

Controller和Service

1 package com.cjs.example.controller;
2
3 import com.cjs.example.service.HelloService;
4 import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
5 import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
6 import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
7 import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
8 import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
9 import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
10 import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
11 import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
12
13 /**
14  * @author ChengJianSheng
15  * @date 2019-11-10
16  */
17 @Slf4j
18 @RestController
19 @RequestMapping("/hello")
20 public class HelloController {
21
22     @Autowired
23     private HelloService helloService;
24
25     @Autowired
26     @Qualifier("taskExecutor")
27     private ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor;
28
29     @GetMapping("/sayHello")
30     public String sayHello(@RequestParam("name") String name) {
31         log.info("收到请求：name={}", name);
32         String str = "Hello, " + name;
33         log.info(str);
34         helloService.print();
35
36 //        Map<String, String> ctx = MDC.getCopyOfContextMap();
37 //        new Thread(()->{
38 //            MDC.setContextMap(ctx);
39 //            log.info("1111");}).start();
40
41         taskExecutor.submit(()->{log.info("1234234");});
42
43         return str;
44     }
45
46 }

1 package com.cjs.example.service;
2
3 import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
4 import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
5 import org.springframework.stereotype.Service;
6
7 /**
8  * @author ChengJianSheng
9  * @date 2019-11-10
10  */
11 @Slf4j
12 @Service
13 public class HelloService {
14
15     /**
16      * 使用@Aysnc异步执行任务时，虽然指定了Executor但是在真正执行时却不会调我们重写的这个submit或execute方法，因而无法将父线程MDC拷贝到子线程中
17      * 实践表明，必须手动显式调用submit或execute才行，这就相当于我们自己重写了任务的Runnable
18      */
19     @Async("taskExecutor")
20     public void print() {
21         log.info("This is apple");
22     }
23 } 

线程池配置（可选）

1 package com.cjs.example.config;
2
3 import org.slf4j.MDC;
4 import org.springframework.context.annotation.Bean;
5 import org.springframework.context.annotation.Configuration;
6 import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
7 import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
8
9 import java.util.Map;
10 import java.util.concurrent.Future;
11 import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
12
13 /**
14  * http://logback.qos.ch/manual/mdc.html#MDC And Managed Threads
15  * @author ChengJianSheng
16  * @date 2019-11-10
17  */
18 @EnableAsync(proxyTargetClass = true)
19 @Configuration
20 public class ThreadPoolConfig {
21
22     @Bean(name = "taskExecutor")
23     public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {
24         //  对于使用@Async方式提交的异步任务不会生效
25         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor(){
26             @Override
27             public void execute(Runnable task) {
28                 Map<String, String> contextMap = MDC.getCopyOfContextMap();
29                 super.execute(()->{
30                     MDC.setContextMap(contextMap);
31                     try {
32                         task.run();
33                     } finally {
34                         MDC.clear();
35                     }
36                 });
37             }
38
39             @Override
40             public Future<?> submit(Runnable task) {
41                 Map<String, String> contextMap = MDC.getCopyOfContextMap();
42                 return super.submit(()->{
43                     MDC.setContextMap(contextMap);
44                     try {
45                         task.run();
46                     } finally {
47                         MDC.clear();
48                     }
49                 });
50             }
51         };
52
53         executor.setCorePoolSize(10);
54         executor.setMaxPoolSize(20);
55         executor.setQueueCapacity(1000);
56         executor.setKeepAliveSeconds(60);
57         executor.setThreadNamePrefix("cjsTaskExecutor-");
58         executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
59         executor.setAwaitTerminationSeconds(10);
60         executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
61
62         return executor;
63     }
64 }

logback配置

1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2 <configuration>
3
4     <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
5         <layout class="ch.qos.logback.classic.PatternLayout">
6             <Pattern>%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] [%X{req.remoteHost}] [%X{req.requestURI}] [%X{sessionId}] %-5level %logger{36} - %msg%n</Pattern>
7         </layout>
8     </appender>
9
10     <root level="INFO">
11         <appender-ref ref="STDOUT" />
12     </root>
13 </configuration> 

运行效果

访问http://localhost:8080/hello/sayHello?name=zhangsan 

17:09:08.524 [http-nio-8080-exec-1] [0:0:0:0:0:0:0:1] [/hello/sayHello] [551f5632eddc4a1ca4a387464e954143] INFO  c.c.e.controller.HelloController - 收到请求：name=zhangsan
17:09:08.525 [http-nio-8080-exec-1] [0:0:0:0:0:0:0:1] [/hello/sayHello] [551f5632eddc4a1ca4a387464e954143] INFO  c.c.e.controller.HelloController - Hello, zhangsan
17:09:15.343 [cjsTaskExecutor-2] [0:0:0:0:0:0:0:1] [/hello/sayHello] [551f5632eddc4a1ca4a387464e954143] INFO  c.c.e.controller.HelloController - 1234234
17:09:15.348 [cjsTaskExecutor-1] [] [] [] INFO  com.cjs.example.service.HelloService - This is apple

其它

http://logback.qos.ch/manual/mdc.html

此处没能实现@Async方式的异步任务MDC拷贝，有些遗憾，另外，跨服务调用的TraceId传递也是一个值得思考的问题，不知道Spring Cloud Sleuth的链路跟踪是怎么做的