前言
本篇文章记录对Log4j，Logback，Log4j2和Slf4j日志框架的结构原理的学习。
正文
一. 整体结构
如果单独使用Log4j，Logback，Log4j2日志框架来进行日志打印，那么使用方式可以如下所示。
Log4j
import org.apache.log4j.Logger;
public class Log4jTest {
private static final Logger logger_log4j
= Logger.getLogger(Log4jTest.class);
public static void main(String[] args) {
logger_log4j.info("Test Log4j info.");
logger_log4j.warn("Test Log4j warn.");
logger_log4j.error("Test Log4j error.");
}
}单独使用Log4j时，需要引入的依赖如下。
log4j
log4j
1.2.16
只需要引入上述依赖，就可以使用Log4j进行日志打印，但是如果要将Log4j与Slf4j进行整合使用，还需要引入下述桥接包。
org.slf4j
slf4j-log4j12
1.7.25
Logback
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
public class LogbackTest {
private static final Logger logger_logback
= LoggerFactory.getLogger(LogbackTest.class);
public static void main(String[] args) {
logger_logback.info("Test Logback info.");
logger_logback.warn("Test Logback warn.");
logger_logback.error("Test Logback error.");
}
}Logback单独使用时，只需要引入下述依赖。
ch.qos.logback
logback-classic
1.2.3
ch.qos.logback
logback-core
1.2.3
Log4j2
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
public class Log4j2Test {
private static final Logger logger_log4j2
= LogManager.getLogger(Log4j2Test.class);
public static void main(String[] args) {
logger_log4j2.info("Test Log4j2 info.");
logger_log4j2.warn("Test Log4j2 warn.");
logger_log4j2.error("Test Log4j2 error.");
}
}单独使用Log4j2时，需要引入的依赖如下。
org.apache.logging.log4j
log4j-core
2.17.1
org.apache.logging.log4j
log4j-api
2.17.1
同理，如果需要与Slf4j进行整合使用，那么还需要引入下述桥接包。
org.apache.logging.log4j
log4j-slf4j-impl
2.17.1
无论使用哪种日志框架，核心的抽象概念都为Logger，Appender和Formatter，其中Logger提供日志打印行为，Appender配置日志的打印位置，Formatter配置日志的打印格式，这三者的抽象类图可以由下述类图描述。
由于Log4j和Log4j2无法满足Slf4j定义的接口，所以为了在不修改已有代码的情况下还能提供对Slf4j定义的接口的实现，Log4j和Log4j2还需要引入桥接包才能和Slf4j进行整合使用。整个结构可以用下图进行概括。
二. 源码简析
本小节将从LoggerFactory.getLogger(类.class)出发，分析Slf4j是如何决定使用哪种日志框架的。
LoggerFactory的getLogger()方法如下所示。
public static Logger getLogger(Class clazz) {
Logger logger = getLogger(clazz.getName());
......
return logger;
}
public static Logger getLogger(String name) {
//ILoggerFactory接口的实现类由Log4j，Log4j2的桥接包以及Logback提供
ILoggerFactory iLoggerFactory = getILoggerFactory();
return iLoggerFactory.getLogger(name);
}在getLogger()方法中会调用到getILoggerFactory()方法来获取到ILoggerFactory接口的实现类，Log4j，Log4j2的桥接包以及Logback都提供了ILoggerFactory接口的实现类，所以下面继续跟进getILoggerFactory()方法。
public static ILoggerFactory getILoggerFactory() {
if (INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED) {
synchronized (LoggerFactory.class) {
if (INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED) {
INITIALIZATION_STATE = ONGOING_INITIALIZATION;
//执行绑定逻辑，初始化StaticLoggerBinder
//Log4j，Log4j2的桥接包以及Logback都会提供StaticLoggerBinder
performInitialization();
}
}
}
switch (INITIALIZATION_STATE) {
case SUCCESSFUL_INITIALIZATION:
//通过StaticLoggerBinder得到ILoggerFactory的实现类
return StaticLoggerBinder.getSingleton().getLoggerFactory();
case NOP_FALLBACK_INITIALIZATION:
return NOP_FALLBACK_FACTORY;
case FAILED_INITIALIZATION:
throw new IllegalStateException(UNSUCCESSFUL_INIT_MSG);
case ONGOING_INITIALIZATION:
return SUBST_FACTORY;
}
throw new IllegalStateException("Unreachable code");
}getILoggerFactory()方法中会先调用到performInitialization()方法来完成StaticLoggerBinder的初始化，然后再调用StaticLoggerBinder的getLoggerFactory()方法得到ILoggerFactory，下面跟进performInitialization()方法。
private final static void bind() {
try {
Set staticLoggerBinderPathSet = null;
if (!isAndroid()) {
//获取所有StaticLoggerBinder的路径
staticLoggerBinderPathSet = findPossibleStaticLoggerBinderPathSet();
//如果存在多个StaticLoggerBinder的路径，则全部打印出来
reportMultipleBindingAmbiguity(staticLoggerBinderPathSet);
}
//这里执行日志框架的绑定
StaticLoggerBinder.getSingleton();
//将初始化状态置为3，表示成功完成StaticLoggerBinder的初始化，也即成功完成日志框架的绑定
INITIALIZATION_STATE = SUCCESSFUL_INITIALIZATION;
//打印实际绑定的是哪个日志框架
reportActualBinding(staticLoggerBinderPathSet);
fixSubstituteLoggers();
replayEvents();
SUBST_FACTORY.clear();
} catch (NoClassDefFoundError ncde) {
......
} catch (java.lang.NoSuchMethodError nsme) {
......
} catch (Exception e) {
......
}
} 上述bind()方法会从classpath下的jar包中寻找StaticLoggerBinder，然后将所有StaticLoggerBinder的路径存放在集合中，如果存在多个StaticLoggerBinder的路径，则将这些路径信息打印出来，然后完成与StaticLoggerBinder的初始化，一旦StaticLoggerBinder完成初始化，则也完成了与实际的日志框架的绑定，后续通过该日志框架提供的StaticLoggerBinder获取ILoggerFactory，再通过获取到的ILoggerFactory获取到对应日志框架对Logger接口的实现类。
整个调用时序图如下所示。
总结
由于单独使用Log4j，Logback和log4j2日志框架时，每个日志框架的使用各不相同，所以为了减少切换日志框架时造成的代码入侵，采用了Slf4j作为日志框架的统一门面，所以可以认为Slf4j定义了日志框架的接口，每种日志框架提供接口的实现。
同时，由于Log4j和Log4j2无法满足Slf4j定义的接口，所以如果要将Log4j和Log4j2与Slf4j整合使用，还需要引入Log4j和Log4j2的桥接包，以达到既能完成与Slf4j整合，还能不修改原有日志框架的代码的功能。