面试题：Java日志格式化自定义模式及性能优化

实现自定义日志格式化模式

使用SLF4J和Logback：

在pom.xml中添加SLF4J和Logback依赖：

<dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-api</artifactId>
    <version>1.7.36</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>ch.qos.logback</groupId>
    <artifactId>logback - classic</artifactId>
    <version>1.2.11</version>
</dependency>

在src/main/resources下创建logback.xml文件，定义自定义格式化模式。例如：

<configuration>
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder>
            <pattern>%d{yyyy - MM - dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %X{requestId} - %msg%n</pattern>
        </encoder>
    </appender>
    <root level="info">
        <appender - ref ref="STDOUT"/>
    </root>
</configuration>

这里%d{yyyy - MM - dd HH:mm:ss.SSS}表示请求时间，%thread表示处理线程，%X{requestId}表示请求ID（需在代码中设置MDC，即Mapped Diagnostic Context中的requestId）。

在Java代码中设置MDC：

import org.slf4j.MDC;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class RequestHandler {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RequestHandler.class);

    public void handleRequest(String requestId) {
        MDC.put("requestId", requestId);
        try {
            // 处理请求逻辑
            logger.info("Handling request...");
        } finally {
            MDC.remove("requestId");
        }
    }
}

使用Log4j2：

在pom.xml中添加Log4j2依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j - api</artifactId>
    <version>2.14.1</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j - core</artifactId>
    <version>2.14.1</version>
</dependency>

在src/main/resources下创建log4j2.xml文件，定义自定义格式化模式：

<Configuration status="WARN">
    <Appenders>
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <PatternLayout pattern="%d{yyyy - MM - dd HH:mm:ss.SSS} [%t] %X{requestId} - %msg%n"/>
        </Console>
    </Appenders>
    <Loggers>
        <Root level="info">
            <AppenderRef ref="Console"/>
        </Root>
    </Loggers>
</Configuration>

在Java代码中设置Context Map（类似于SLF4J的MDC）：

import org.apache.logging.log4j.ThreadContext;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;

public class RequestHandler {
    private static final Logger logger = LogManager.getLogger(RequestHandler.class);

    public void handleRequest(String requestId) {
        ThreadContext.put("requestId", requestId);
        try {
            // 处理请求逻辑
            logger.info("Handling request...");
        } finally {
            ThreadContext.remove("requestId");
        }
    }
}

高并发场景下可能遇到的性能问题及优化方案

性能问题：
- I/O瓶颈：高并发下频繁的日志写入操作会导致I/O性能瓶颈，尤其是写入文件时。大量的日志写入磁盘会导致磁盘I/O负载过高，影响应用整体性能。
- MDC操作开销：在高并发环境中，频繁地设置和清除MDC（或Log4j2的ThreadContext）数据可能会带来一定的性能开销，因为这涉及到线程本地存储的操作。
- 锁竞争：如果日志框架内部使用锁来保证线程安全的日志写入，高并发时可能会出现锁竞争问题，降低系统并发性能。
优化方案：
- 异步日志写入：
  - Logback：可以使用AsyncAppender。在logback.xml中配置如下：
```
<appender name="ASYNC" class="ch.qos.logback.classic.AsyncAppender">
    <appender - ref ref="STDOUT"/>
</appender>
<root level="info">
    <appender - ref ref="ASYNC"/>
</root>
```
  - Log4j2：使用AsyncLogger或AsyncAppender。在log4j2.xml中配置：
```
<AsyncLogger name="com.example" level="info" includeLocation="true">
    <AppenderRef ref="Console"/>
</AsyncLogger>
```
- 减少MDC操作频率：尽量在请求处理的入口和出口统一设置和清除MDC数据，避免在请求处理过程中频繁操作。可以使用过滤器（如Servlet Filter）在Web应用中统一处理。
- 优化日志输出级别：根据实际需求，在高并发场景下适当提高日志输出级别，如将debug级别的日志关闭，只保留info及以上级别的日志，减少不必要的日志记录。
- 使用无锁数据结构：某些日志框架支持使用无锁的数据结构来避免锁竞争，例如Log4j2的Disruptor模式。在log4j2.xml中配置：
```
<Appenders>
    <Async name="Async" bufferSize="1024" blocking="false" discardThreshold="0">
        <Disruptor waitStrategy="Sleeping"/>
        <AppenderRef ref="Console"/>
    </Async>
</Appenders>
```
这里Disruptor使用Sleeping等待策略，可减少线程竞争。

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面试题：Java日志格式化自定义模式及性能优化

知识考点

面试题答案

实现自定义日志格式化模式

高并发场景下可能遇到的性能问题及优化方案