10 日志系统（下）

本文内容

日志系统分为两部分，其一是单例模式与阻塞队列的定义，其二是日志类的定义与使用。
本篇将介绍日志类的定义与使用，具体的涉及到基础API，流程图与日志类定义，功能实现。
基础API，描述fputs，可变参数宏，fflush
流程图与日志类定义，描述日志系统整体运行流程，介绍日志类的具体定义。
功能实现，结合代码分析同步、异步写文件逻辑，分析超行、按天分文件和日志分级的具体实现。

基础API

fputs

#include <stdio.h>
int fputs(const char *str,FILE *stream);

• str，一个数组，包含了要写入的以空字符终止的字符序列
• stream，指向FILE对象的指针，该FILE对象标识了要被写入字符串的流。

可变参数宏__VA_ARGS__

__VA_ARGS__是一个可变参数的宏，定义时宏定义中参数列表的最后一个参数为省略号，在实际使用时会发现有时会加##，有时又不加。

//最简单的定义
#define my_print1(...) printf(__VA_ARGS__)//搭配va_list的format使用
#define my_print2(format,...) printf(format,__VA_ARGS__)
#define my_print3(format,...) printf(format,##__VA_ARGS__)

__VA__ARGS__宏前面加上##的作用在于，当可变参数的个数为0时，这里printf参数列表中的##会把前面多余的“，”去掉，否则会编译出错，建议使用后面这种，使得程序更加健壮。

fflush

#include <stdio.h>
int fflush(FILE *stream);

fflush()会强迫将缓冲区内的数据写回参数stream指定的文件中，如果参数stream为NULL，fflush(()会将所有打开的文件数据更新。
在使用多个输出函数连续进行多次输出到控制台时，有可能下一个数据再上一个数据还没输出完毕，还在输出缓冲区中时，下一个printf就把另一个数据加入输出缓冲区，结果冲掉了原来的数据，出现输出错误哦。
再printf()后加上fflush(stdout)；强制马上输出到控制台，可以避免出现上述错误。

流程图与日志类定义

流程图

日志文件

• 局部变量的懒汉模式获取实例
• 生成日志文件，并判断同步和异步写入方式

同步

• 判断是否分文件
• 直接格式化输出内容，将信息写入日志文件

异步

• 判断是否分文件
• 格式化输出内容，将内容写入阻塞队列，创建一个写线程，从阻塞队列取出内容写入日志文件.

日志类定义

通过局部变量的懒汉单例模式创建日志实例，对其进行初始化生成日志文件后，格式化输出内容，并根据不同的写入方式，完成对应逻辑，写入日志文件。
日志类包括但不限于如下方法：

• 公有的实例获取方法
• 初始化日志文件方法
• 异步日志写入方法，内部调用私有异步方法
• 内容格式化方法
• 刷新缓冲区
• …

class Log
{
public://C++11以后，使用局部变量懒汉不用加锁static Log *get_instance(){static Log instance;return &instance;}//可选择的参数有日志文件、日志缓冲区大小、最大行数以及最长日志条队列bool init(const char *file_name,int log_buf_size=8192,int split_lines=5000000,int max_queue_size=0);//异步写日志公有方法，调用私有方法async_write_logstatic void *flush_log_thread(void *args){Log::get_instance()->async_write_log();}//将输出内容按照标准格式整理void write_log(int level,const char *format,...);//强制刷新缓冲区void flush(void);
private:Log();virtual ~Log();//异步写日志方法void *async_write_log(){string single_log;//从阻塞队列中取出一条日志内容，写入文件while(m_log_queue->pop(sigle_log)){m_mutex.lock();fputs(single_log.c_str(),m_fp);m_mutex.unlock();}}private:char dir_name[128]; //路径名char log_name[128]; //log文件名int m_split_lines; //日志最大行数int m_log_buf_size;//日志缓冲区大小long long m_count;//日志行数记录int m_today;//按天分文件，记录当前时间是哪一天FILE *m_fp;//打开log的文件指针char *m_buf;//要输出的内容block_queue<string> *m_log_queue;//阻塞队列bool m_is_async;//是否同步标志位locker m_mutex;//同步类
};//这四个宏定义在其他文件中使用，主要用于不同类型的日志输出
#define LOG_DEBUG(format,...) Log::get_instance()->write_log(0,format,__VA_ARGS__)
#define LOG_INFO(format,...) Log::get_instance()->write_log(1,format,__VA_ARGS__)
#define LOG_WARN(format,...) Log::get_instance()->write_log(2,format,__VA_ARGS__)
#define LOG_ERROR(format,...) Log::get_instance()->write_log(3,format,__VA_ARGS__)#endif

日志中的方法都不会被其他程序直接调用，末尾的四个可变参数宏提供了其他程序的调用方法。
对日志等级进行分类，包括DEBUG、INFO、WARN、和ERROR四个等级的日志。

功能实现

init函数实现日志创建、写入方式的判断。
write_log函数完成写入日志文件中的具体内容，主要实现日志分级、分文件、格式化输出内容。

生成日志文件&&判断写入方式

通过单例模式获取唯一的日志类，调用init方法，初始化生成日志文件，服务器启动按当前时刻创建日志，前缀为时间，后缀为自定义log文件名，并记录创建日志的时间day和函数count。
写入方式通过初始化时是否设置队列大小（表示在队列中可以放几条数据）来判断，若队列大小为0，则为同步，否则异步。

//异步需要设置阻塞队列的长度，同步不需要设置
bool init(const char *file_name,int log_buf_size,int split_lines,int max_queue_size)
{//如果设置了max_queue_size，则设置为异步if(max_queue_size>=1){//设置写入方式flagm_is_async=true;//创建并设置阻塞队列长度m_log_queue=new block_queue<string>(max_queue_size);pthread_t tid;//flush_log_thread为回调函数，这里表示创建线程异步写日志pthread_create(&tid,NULL,flush_log_thread,NULL);}//输出内容的长度m_log_buf_size=log_buf_size;m_buf=new char[m_log_buf_size];memset(m_buf,'\0',sizeof(m_buf));//日志的最大行数m_split_lines=split_lines;time_t t=time(NULL);struct tm *sys_tm=localtime(&t);struct tm my_tm=*sys_tm;//从后往前找到第一个/的位置const char *p=strchr(file_name,'/');char log_full_name[256]={0};//相当于自定义日志名//若输入的文件名没有/，则直接将时间+文件名作为日志名if(p==NULL){snprintf(log_full_name,255,"%d_%02d_%02d_%s,my_tm.tm_year+1900,my_tm.tm_mon+1,my_tm.tm_mday,log_name);}m_today=my_tm.tm_mday;m_fp=fopen(log_full_name,"a");if(m_fp==NULL){return false;}return true;
}

日志分级与分文件

日志分级的实现大同小异，一般的会提供五种级别，具体的：

• Debug，调试代码时的输出，在系统实际运行时，一般不使用
• Warn，这种警告与调试时终端的warning类似，同样是调试代码时使用
• Info，报告系统当前的状态，当前执行的流程或接收的信息等
• Error和Fatal，输出系统的错误信息

项目中实际使用了Debug、Info、Error三种。
超行、按天分文件逻辑，具体的：
日志写入前会判断当前day是否为创建日志的时间，行数是否超过最大行限制

• 若为创建日志时间，写入日志，否则按当前时间创建新log，更新创建时间和行数
• 若行数超过最大行限制，在当前日志的末尾加count/max_lines为后缀创建新log

将系统信息格式化后输出，具体为：格式化时间+格式化内容

void Log::write_log(int level,const char *format,...)
{struct timeval now={0,0};gettimeofday(&now,NULL);time_t t=now.tv_sec;struct tm *sys_tm=localtime(&t);struct tm my_tm=*sys_tm;char s[16]={0};//日志分级switch(level){case 0:strcpy(s,"[debug]:");break;case 1:strcpy(s,"[info]:");break;case 2:strcpy(s,"[warn]:");break;case 3:strcpy(s,"[erro]:");break;default:strcpy(s,"[info]:");break;}m_mutex.lock();//更新现有行数m_count++;//日志不是今天或写入的日志是最大行的倍数//m_split_lines为最大行数if(m_today!=my_tm.tm_mday||m_count%m_split_lines==0){char new_log[256]={0};fflush(m_fp);fclose(m_fp);char tail[16]={0};//格式化日志名中的时间部分snprintf(tail,16,"%d_%02d_%02d_",my_tm.tm_year+1900,my_tm.tm_mon+1,my_tm.tm_mday);//如果是时间不是今天，则创建今天的日志，更新m_today和m_countif(m_today!=my_tm.tm_mday){snprintf(new_log,255,"%s%s%s",dir_name,tail,log_name);m_today=my_tm.tm_mday;m_count=0;}else{//超过了最大行，在之前的日志名基础上加后缀，m_count/m_split_linessnprintf(new_log,255,"%s%s%s.%11d",dir_name,tail,log_name,m_count/m_split_lines);}m_fp=fopen(new_log,"a");}m_mutex.unlock();va_list valst;//将传入的format参数赋值给valst，便于格式化输出va_start(valst,format);string log_str;m_mutex.lock();//写入内容格式：时间+内容//时间格式化，snprintf成功返回写字符的总数，其中不包括结尾的null字符int n = snprintf(m_buf, 48, "%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d.%06ld %s ",my_tm.tm_year + 1900, my_tm.tm_mon + 1, my_tm.tm_mday,my_tm.tm_hour, my_tm.tm_min, my_tm.tm_sec, now.tv_usec, s);//内容格式化，用于向字符串中打印数据、数据格式用户自定义，返回写入到字符数组str中的字符个数(不包含终止符)int m = vsnprintf(m_buf + n, m_log_buf_size - 1, format, valst);m_buf[n + m] = '\n';m_buf[n + m + 1] = '\0';log_str = m_buf;m_mutex.unlock();//若m_is_async为true表示异步，默认为同步//若异步,则将日志信息加入阻塞队列,同步则加锁向文件中写if (m_is_async && !m_log_queue->full()){m_log_queue->push(log_str);}else{m_mutex.lock();fputs(log_str.c_str(), m_fp);m_mutex.unlock();}va_end(valst);
}