前言

在現網出現故障時，我們經常需要獲取一次請求流程里的所有日志進行定位。如果請求只在一個線程里處理，則我們可以通過線程ID來過濾日志，但如果請求包含異步線程的處理，那么光靠線程ID就顯得捉襟見肘了。

華為IoT平臺，提供了接收設備上報數據的能力， 當數據到達平臺后，平臺會進行一些復雜的業務邏輯處理，如數據存儲，規則引擎，數據推送，命令下發等等。由于這個邏輯之間沒有強耦合的關系，所以通常是異步處理。如何將一次數據上報請求中包含的所有業務日志快速過濾出來，就是本文要介紹的。

正文

SLF4J日志框架提供了一個MDC(Mapped Diagnostic Contexts)工具類，谷歌翻譯為映射的診斷上下文，從字面上很難理解，我們可以先實戰一把。

publicclassMain{

privatestaticfinalStringKEY="requestId";
privatestaticfinalLoggerlogger=LoggerFactory.getLogger(Main.class);

publicstaticvoidmain(String[]args){

//入口傳入請求ID
MDC.put(KEY,UUID.randomUUID().toString());

//打印日志
logger.debug("loginmainthread1");
logger.debug("loginmainthread2");
logger.debug("loginmainthread3");

//出口移除請求ID
MDC.remove(KEY);

}

}

我們在main函數的入口調用MDC.put()方法傳入請求ID，在出口調用MDC.remove()方法移除請求ID。配置好log4j2.xml文件后，運行main函數，可以在控制臺看到以下日志輸出：

2018-02-171352.606{requestId=f97ea0fb-2a43-40f4-a3e8-711f776857d0}[main]DEBUGcn.wudashan.Main-loginmainthread1
2018-02-171352.609{requestId=f97ea0fb-2a43-40f4-a3e8-711f776857d0}[main]DEBUGcn.wudashan.Main-loginmainthread2
2018-02-171352.609{requestId=f97ea0fb-2a43-40f4-a3e8-711f776857d0}[main]DEBUGcn.wudashan.Main-loginmainthread3

從日志中可以明顯地看到花括號中包含了（映射的）請求ID(requestId)，這其實就是我們定位（診斷）問題的關鍵字（上下文）。有了MDC工具，只要在接口或切面植入put()和remove()代碼，在現網定位問題時，我們就可以通過grep requestId=xxx *.log快速的過濾出某次請求的所有日志。

進階

然而，MDC工具真的有我們所想的這么方便嗎？回到我們開頭，一次請求可能涉及多線程異步處理，那么在多線程異步的場景下，它是否還能正常運作呢？Talk is cheap, show me the code。

publicclassMain{

privatestaticfinalStringKEY="requestId";
privatestaticfinalLoggerlogger=LoggerFactory.getLogger(Main.class);

publicstaticvoidmain(String[]args){

//入口傳入請求ID
MDC.put(KEY,UUID.randomUUID().toString());

//主線程打印日志
logger.debug("loginmainthread");

//異步線程打印日志
newThread(newRunnable(){
@Override
publicvoidrun(){
logger.debug("loginotherthread");
}
}).start();

//出口移除請求ID
MDC.remove(KEY);

}

}

代碼里我們新起了一個異步線程，并在匿名對象Runnable的run()方法打印日志。運行main函數，可以在控制臺看到以下日志輸出：

2018-02-171443.487{requestId=e6099c85-72be-4986-8a28-de6bb2e52b01}[main]DEBUGcn.wudashan.Main-loginmainthread
2018-02-171443.490{}[Thread-1]DEBUGcn.wudashan.Main-loginotherthread

不幸的是，請求ID在異步線程里不打印了。這是怎么回事呢？要解決這個問題，我們就得知道MDC的實現原理。

由于篇幅有限，這里就暫不詳細介紹，MDC之所以在異步線程中不生效是因為底層采用ThreadLocal作為數據結構，我們調用MDC.put()方法傳入的請求ID只在當前線程有效。感興趣的小伙伴可以自己深入一下代碼細節。

知道了原理那么解決這個問題就輕而易舉了，我們可以使用裝飾器模式，新寫一個MDCRunnable類對Runnable接口進行一層裝飾。在創建MDCRunnable類時保存當前線程的MDC值，在執行run()方法時再將保存的MDC值拷貝到異步線程中去。

代碼實現如下：

publicclassMDCRunnableimplementsRunnable{

privatefinalRunnablerunnable;

privatefinalMapmap;

publicMDCRunnable(Runnablerunnable){
this.runnable=runnable;
//保存當前線程的MDC值
this.map=MDC.getCopyOfContextMap();
}

@Override
publicvoidrun(){
//傳入已保存的MDC值
for(Map.Entryentry:map.entrySet()){
MDC.put(entry.getKey(),entry.getValue());
}
//裝飾器模式，執行run方法
runnable.run();
//移除已保存的MDC值
for(Map.Entryentry:map.entrySet()){
MDC.remove(entry.getKey());
}
}

}

接著，我們需要對main函數里創建的Runnable實現類進行裝飾：

publicclassMain{

privatestaticfinalStringKEY="requestId";
privatestaticfinalLoggerlogger=LoggerFactory.getLogger(Main.class);
privatestaticfinalExecutorServiceEXECUTOR=Executors.newSingleThreadExecutor();

publicstaticvoidmain(String[]args){

//入口傳入請求ID
MDC.put(KEY,UUID.randomUUID().toString());

//主線程打印日志
logger.debug("loginmainthread");

//異步線程打印日志，用MDCRunnable裝飾Runnable
newThread(newMDCRunnable(newRunnable(){
@Override
publicvoidrun(){
logger.debug("loginotherthread");
}
})).start();

//異步線程池打印日志，用MDCRunnable裝飾Runnable
EXECUTOR.execute(newMDCRunnable(newRunnable(){
@Override
publicvoidrun(){
logger.debug("loginotherthreadpool");
}
}));
EXECUTOR.shutdown();

//出口移除請求ID
MDC.remove(KEY);

}

}

執行main函數，將會輸出以下日志：

2018-03-042305.343{requestId=5ee2a117-e090-41d8-977b-cef5dea09d34}[main]DEBUGcn.wudashan.Main-loginmainthread
2018-03-042305.346{requestId=5ee2a117-e090-41d8-977b-cef5dea09d34}[Thread-1]DEBUGcn.wudashan.Main-loginotherthread
2018-03-042305.347{requestId=5ee2a117-e090-41d8-977b-cef5dea09d34}[pool-2-thread-1]DEBUGcn.wudashan.Main-loginotherthreadpool

Congratulations！經過我們的努力，最終在異步線程和線程池中都有requestId打印了！

總結

本文講述了如何使用MDC工具來快速過濾一次請求的所有日志，并通過裝飾器模式使得MDC工具在異步線程里也能生效。有了MDC，再通過AOP技術對所有的切面植入requestId，就可以將整個系統的任意流程的日志過濾出來。

使用MDC工具，在開發自測階段，可以極大地節省定位問題的時間，提升開發效率；在運維維護階段，可以快速地收集相關日志信息，加快分析速度。

示例源碼地址：https://github.com/wudashan/slf4j-mdc-muti-thread

審核編輯：湯梓紅