Springboot使用MDC进行日志追踪

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前言

MDC（Mapped Diagnostic Context）是一个可以追踪程序上下文日志的东西，是springboot项目自带的org.slf4j包下的类，无需引入额外依赖即可使用

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一、为什么要跟踪日志

1、假如我们需要分析用户 a 的请求日志，但是程序的访问量很大，还有 b、c、d 用户同时访问，那怎么确定哪一条日志是 a 用户请求的呢？这时候就需要使用MDC对用户 a 的日志进行跟踪。

2、微服务调用，我们很难确定某条日志是从哪台机器请求的，这时候也可以使用MDC进行链路追踪。

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二、MDC存储日志原理

MDC 使用 ThreadLocal 存储日志数据，所以它是线程安全的，它可以把同一个请求的日志都存储一个相同的值，每次打印日志的时候，会自动打印出当前日志的键值value，我们查询日志的时候就可以根据value来查询。

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三、开始代码

1、封装MDC工具类

此工具类定义了一个traceId作为日志的key，使用UUID为不同的请求生成不同的traceId值，作为value

import org.slf4j.MDC;

import java.util.Map;
import java.util.UUID;

/**
 * @author 徐一杰
 * @date 2023/2/6 17:12
 * @description MDC日志追踪工具类
 */
public class MdcUtil {
    public static final String TRACE_ID = "traceId";

    public static String generateTraceId() {
        return UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
    }

    public static String getTraceId() {
        return MDC.get(TRACE_ID);
    }

    public static void setTraceId(String traceId) {
        MDC.put(TRACE_ID, traceId);
    }

    public static void setContextMap(Map<String, String> context) {
        MDC.setContextMap(context);
    }

    public static void removeTraceId() {
        MDC.remove(TRACE_ID);
    }

    public static void clear() {
        MDC.clear();
    }
}

2、注册日志追踪拦截器

下面是当请求进入时，为该请求生成一个traceId，如果有上层调用就用上层的ID，否则构建一个，上层ID就是微服务的时候，从消费者服务器请求过来时携带的traceId，这时应该沿用消费者服务器携带的ID作为，达到链路追踪的目的。(下面是拦截器代码，记得把拦截器注册一下，注册的代码略)

import icu.xuyijie.management.utils.log.MdcUtil;
import jakarta.servlet.http.HttpServletRequest;
import jakarta.servlet.http.HttpServletResponse;
import org.jetbrains.annotations.NotNull;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;

import java.util.Objects;

/**
 * @author 徐一杰
 * @date 2023/2/6 17:10
 * @description 日志追踪拦截器
 */
public class LogTraceInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, @NotNull HttpServletResponse response, @NotNull Object handler) {
        //如果有上层调用就用上层的ID，否则构建一个
        if (request.getHeader(MdcUtil.TRACE_ID) != null) {
            request.getHeaders().set(MdcUtil.TRACE_ID, MdcUtil.getTraceId());
        } else {
            request.getHeaders().set(MdcUtil.TRACE_ID, MdcUtil.generateTraceId());
        }
        MdcUtil.setTraceId(traceId);
        return true;
    }

    @Override
    public void afterCompletion(@NotNull HttpServletRequest request, @NotNull HttpServletResponse response, @NotNull Object handler, Exception ex) {
        //调用结束后删除
        MdcUtil.removeTraceId();
    }
}

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四、配置logBack

请看xml里面的注释

<configuration scan="true" scanPeriod="60 seconds" debug="false">
    
    <property name="log.pattern" value="%date{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level [%X{traceId}] %logger{36} - [%method,%line] - %msg%n"/>
    
    <appender name="console" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder>
            <pattern>%d [%thread] [%X{traceId}] %-5p [%c] [%F:%L] - %msg%npattern>
        encoder>
    appender>

    
    <logger name="icu.xuyijie" level="info"/>
    
    
    <logger name="org.springframework" level="warn"/>
    <root level="info">
        <appender-ref ref="console"/>
    root>
configuration>

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五、查看追踪效果

大家请看，下面的日志开头，多了一串UUID，这就是traceId，相同的代表是同一个请求的日志，不同代表是不同请求打印的日志。

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六、要解决traceId传递问题

1、在不同线程之间的传递

这个问题需要重写线程池，在线程池启动线程之前，为当前线程copy一份traceId，需要下面3个代码文件

多线程日志追踪工具类

在线程池开始线程前为当前线程copy一份traceId

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.Callable;

/**
 * @author 徐一杰
 * @date 2023/2/6 17:20
 * @description 多线程日志追踪工具类
 */
public class ThreadMdcUtil {
    public static void setTraceIdIfAbsent() {
        if (MdcUtil.getTraceId() == null) {
            MdcUtil.setTraceId(MdcUtil.generateTraceId());
        }
    }

    public static <T> Callable<T> wrap(final Callable<T> callable, final Map<String, String> context) {
        return () -> {
            if (context == null) {
                MdcUtil.clear();
            } else {
                MdcUtil.setContextMap(context);
            }
            setTraceIdIfAbsent();
            try {
                return callable.call();
            } finally {
                MdcUtil.clear();
            }
        };
    }

    public static Runnable wrap(final Runnable runnable, final Map<String, String> context) {
        return () -> {
            if (context == null) {
                MdcUtil.clear();
            } else {
                MdcUtil.setContextMap(context);
            }
            //设置traceId
            setTraceIdIfAbsent();
            try {
                runnable.run();
            } finally {
                MdcUtil.clear();
            }
        };
    }
}

日志追踪线程池配置

创建了一个ThreadPoolTaskExecutor的子类，在每次提交线程的时候都会做一些子类配置的操作

import icu.xuyijie.management.utils.log.ThreadMdcUtil;
import org.jetbrains.annotations.NotNull;
import org.slf4j.MDC;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.Future;

/**
 * @author 徐一杰
 * @date 2022/3/28
 * @description 日志追踪线程池配置
*/
public class CustomThreadPoolTaskExecutor extends ThreadPoolTaskExecutor {
    @Override
    public void execute(@NotNull Runnable task) {
        super.execute(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()));
    }

    @NotNull
    @Override
    public Future<?> submit(@NotNull Runnable task) {
        return super.submit(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()));
    }

    @NotNull
    @Override
    public <T> Future<T> submit(@NotNull Callable<T> task) {
        return super.submit(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()));
    }
}

重写线程池

下面重写了@Async的线程池和手动创建线程使用的线程池

import org.springframework.boot.SpringBootConfiguration;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author 徐一杰
 * @date 2022/3/29
 * @description 自定义线程池配置
 */
@SpringBootConfiguration
public class ThreadPoolConfig {
    /**
     * 这里定义一个日志追踪线程池，使用时直接注入ThreadPoolTaskExecutor，使用@Qualifier("getLogTraceExecutor")指定bean
     */
    @Bean
    public CustomThreadPoolTaskExecutor getLogTraceExecutor() {
    	//创建了一个ThreadPoolTaskExecutor的子类，在每次提交线程的时候都会做一些子类配置的操作
        CustomThreadPoolTaskExecutor executor =new CustomThreadPoolTaskExecutor();
        // 设置线程名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("LogTraceExecutor-");
        executor.initialize();
        return executor;
    }

    /**
     * 重写默认线程池配置，@Async异步会使用这个线程池
     */
    @Bean
    public Executor taskExecutor() {
        //创建了一个ThreadPoolTaskExecutor的子类，在每次提交线程的时候都会做一些子类配置的操作
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new CustomThreadPoolTaskExecutor();
        // 设置线程名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("logTranceAsyncPool-");
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

2、远程调用时候的传递

这个问题相对简单，直接配置一个httpClient拦截器，这样就会在每次发起远程请求时携带traceId，如果你使用的是OpenFeign或者Dubbo等调用工具，请根据每个工具自行配置。

import icu.xuyijie.management.utils.log.MdcUtil;
import org.jetbrains.annotations.NotNull;
import org.springframework.http.HttpRequest;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequestExecution;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequestInterceptor;
import org.springframework.http.client.ClientHttpResponse;

import java.io.IOException;
import java.util.Objects;

/**
 * @author 徐一杰
 * @date 2022/10/9 14:42
 * @description httpClient拦截器
 */
public class CustomClientHttpRequestInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {
    @Override
    @NotNull
    public ClientHttpResponse intercept(HttpRequest request, @NotNull byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
        //设置日志追踪id
        if (MdcUtil.getTraceId() != null) {
            request.getHeaders().set(MdcUtil.TRACE_ID, MdcUtil.getTraceId());
        } else {
            request.getHeaders().set(MdcUtil.TRACE_ID, MdcUtil.generateTraceId());
        }
        return execution.execute(request, body);
    }
}

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总结

本文介绍的内容在线上调试的时候非常有用，可以快速在海量日志中寻找出自己需要的日志，在没有配置日志追踪之前，在线上坎巴拉里面寻找日志非常痛苦，我只想找出属于我的那个请求的10条日志，但是线上日志的刷新速度是N条/s，根本找不到，有了traceId以后就方便了，先找出我打印出的登录的用户名日志，查看此条日志的traceId，然后搜索这个traceId就可以啦！