Apache Log4cxx从入门到精通
关键词： Log4cxx 日志 调试 C++
本文分为5个章节，介绍、构建、示例代码、高级教程、实践指导。章节1介绍log4cxx、调试与日志，章节2、3介绍构建过程，并提供示例代码，章节4是高级教程提供丰富的log配置操作，章节5提供实践指导。
1. 介绍
Apache log4cxx是一个以Apache log4j为模式的开源的C++的日志记录框架。
几乎每个大型应用程序都包含自己的日志记录或跟踪 API。在代码中插入 log 语句是一种技术含量低的调试方法。它也可能是唯一的方法，因为调试器并不总是可用或适用。多线程应用程序和整个分布式应用程序通常都是这种情况。
经验表明，日志记录是开发周期的重要组成部分。它提供了几个优点。它提供了有关应用程序运行的精确上下文。一旦插入到代码中，日志记录输出的生成就不需要人为干预。此外，日志输出可以保存在持久性介质中，以便以后研究。除了在开发周期中的使用之外，足够丰富的日志记录包也可以被视为审计工具。
日志记录确实有其缺点。它可能会减慢应用程序的速度。如果太冗长，可能会导致滚动失明。为了缓解这些问题，Log4cxx被设计为可靠，快速和可扩展。由于日志记录很少是应用程的主要焦点，因此Log4cxx API力求易于理解和使用。
官方网址：https://logging.apache.org
2. 构建
2.1要让log4cxx为你工作，通常情况下需要如下几个步骤：
1）获取软件包：得到log4xx的源代码；
2）编译：构建库文件；
3）项目环境设置：加入log4cxx支持。
2.2 获取软件包
请从官方网站获得合适的版本。也可以从下面这个链接中直接获取（直接的链接地址可能不会永远有效）：
下载完成后解压缩到合适的目录中，因为我们在下一步中需要使用软件包，包括编译和复制必要的文件。
2.3 编译
打开原始发行包中的代码。打开你的Visual Studio IDE，并加载以下目录中的工程：(如果你使用了其他的编译器或者IDE工具，需要通过CMakelist.txt获取文件依赖关系，通过目标编译工具编译依赖库，在第4章高级教程中介绍该部分)
1）Msvc\static：该工程产生log4cxx的静态链接库(lib4cxx.lib和lib4cxxs.lib)
2）Msvc\dll：该工程产生log4cxx的动态链接库(lib4cxx.dll)
通常情况下，工程都可以顺利编译通过。查看输出目录，把这些生成的库文件找出来，以便在下一步骤中使用。
2.3.1 项目环境设置
请先在IDE中打开一个需要加入日志功能的工程，或者出于实验目的，新建一个工程，以便对其进行设置。对于c++开发者，引用外部链接文件，通常需要完成两个部分：头文件与链接库。链接库分为动态链接和静态链接。
1）首先需要设置log4cxx的include文件。这些文件位于log4cxx软件包的include\log4cxx目录内。请查看你的VC++ IDE中“工具->选项->项目->VC++目录->包含文件”所列出的内容，以便确定你以何种方式加入这些include文件.
下一步需要对产生的log4cxx库进行设置。这取决于你使用该库的方式：静态链接或者动态链接。(了解静态库与动态库区别)
静态链接情况下：为预编译器定义LOG4CXX_STATIC宏，设置位置为“项目->属性->配置属性->C/C++->预处理器->预处理器定义”；为链接器指定依赖的库lib4cxxs.lib和Ws2_32.lib，设置位置为“项目->属性->配置属性->链接器->输入->附加依赖项”。
动态链接情况下需要为链接器指定依赖的库lib4cxxs.lib即可，设置方式同上。
将include\log4cxx直接拷贝到已定义的包含文件目录中。如果将log4cxx 看作是一项系统服务的话，这样做是胡合乎情理的，因为你可以采用标准库的方式使用它，例如：#include <log4cxx/logger.h>
增加一个包含路径，以指向位于IDE外部的某一文件目录。可以简单的指向在解压缩后形成的log4cxx软件包目录。
3. 示例代码
本章节展示了一个最简单的log4cxx示例，以便你可以快速的了解它。
该示例在功能上创建了一个日志服务，该日志可通过配置文件进行必要控制，并可以同时向文件和控制台输出信息。
在实现上，我们采用了一个简单的控制台程序，并使用动态链接库的方式使用log4cxx。
要实现这个目标，请按如下步骤进行：
1）创建一个名为logdemo的空白win32控制台工程，并按照2.3节所述内容对其进行设置。注意，这里我们使用动态连接的方式。
在logdemo.cpp中加入实现日志功能的代码。完成后的代码清单如下：
#include "stdafx.h"
#include <log4cxx/logger.h>
#include <log4cxx/propertyconfigurator.h>
using namespace log4cxx;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//加载log4cxx的配置文件，这里使用了属性文件
PropertyConfigurator::configure("log4cxx.properties");
//获得一个Logger，这里使用了RootLogger
LoggerPtr rootLogger = Logger::getRootLogger();
//发出INFO级别的输出请求
LOG4CXX_INFO(rootLogger, _T("它的确工作了"));
//rootLogger->info(_T("它的确工作了")); //与上面那句话功能相当
return 0;
}以Debug方式编译工程，调试程序直到成功为止。
2）新建一个文本文件，命名为log4cxx.properties，并键入如下内容：
设置root logger为DEBUG级别，使用了ca和fa两个Appender
log4j.rootLogger=DEBUG, ca, fa
复制log4cxx.dll到应用程序输出目录。在动态链接方式下，应用程序需要能够找到这个库文件。
3）运行生成的logdemo.exe文件，查看一下运行结果，看看我们工作有没有取得成效。如果一切顺利，无论是在控制台还是在输出文件中，都应该能看到类似下面那样的输出内容：
2022-09-20 16:09:50,609 [2528] INFO root - 它的确工作了
4. 高级教程
4.1 体系结构
1）核心类
Log4cxx有三个关键组件，它们是loggers, appenders和layouts。
Logger是log4cxx的核心类，只要执行日志操作；looger有层次结构，最顶层为RootLogger； logger是有级别的。每个logger可以附加多个Appender。Appender代表了日志输出的目标，如输出到文件、控制台等等。对于每一种appender，都可以通过layout进行格式设置。
这三类组件用示意图表示如下（不代表类关系）：
（TODO：在此对三种组件分别进行说明）
2）配置类
此外在使用中还会用到的类有BasicConfigurator、PropertyConfigurator和DOMConfigurator等，用于对log4cxx进行配置。其中：
BasicConfigurator提供了一种简单配置，包括使用ConsoleAppder作为root appender和PatternLayout作为缺省布局。
PropertyConfigurator使用properties文件作为配置方式。
DOMConfigurator则使用properties文件作为配置方式。
3）使用mingw进行库文件编译
需要两个过程进行编译
a. CMake
b. Make
c. Eclipse中加入log4cxx支持
5. 实践指导
在项目中是否使用日志，以及如何使用日志，对开发者来说都是一个需要做出的技术选择，这通常会牵扯到系统的性能，使用日志的目的等问题。我们使用日志的方式，有些是这个行业积累了多年的经验，有些则纯粹关乎个人的喜好。
5.1 何时使用日志
1）通常情况下，日志的作用在于调试和审计，如果你的项目对此有特殊需求，即可考虑使用日志。对于调试，通常用于IDE调试器无法达到的地方。一些常见的场景包括：
2）多线程的调试。使用单步调试方法是不适用的情况下，选择日志输出调试信息是一个好的选择。使用异步日志可以将日志输出的性能损失降低。这样不会阻塞调试的动态性。
3）对于审计应用，则需要视特定的情况而定，程序级的记录能力，无疑可以作为业务级审计手段的有效补充。
4）生产环境下的调试。生产环境通常是指产品在客户处处于正式运行的状态，在出现问题时，开发者常常不在现场，借助日志的输出进行错误判断就是一个非常有效的手段。
5）链接库调试。在无法跟踪进外部库中的情况下，这种方法非常有效。
6）分布式组件的调试。在服务器端的组件，需要通过客户端的调用来验证其工作是否正确，此时利用日志的输出作为辅助工具对错误进行诊断。
无论是在哪种场景下，log4cxx都是可以胜任工作的，这取决于它的灵活的配置能力及多种类型的输出方式。
5.2 性能问题。
1）关闭日志，通过配置文件设置日志的关闭和打开。
2）使用宏代替logger的输出命令。
3）选择性输出日志。建立logger的层次结构，根据级别选择性输出。
4）输出目标。尽可能减少输出目标。选择合适的输出目标。
5）选择合适的输出格式。使用SimpleLayout将达到与std::cout相当的速度。
5.3 何时使用异步日志
Log4cxx支持异步日志输出，它使用有界缓冲区来存储日志记录事件。异步应用程序将收集发送给它的事件，然后将它们分派给附加到它的所有输出项。
异步应用程序使用单独的线程为其边界缓冲区中的事件提供服务。异步日志可以提高程序响应能力，这对时间紧迫型场景有帮助。在时间紧迫型场景下使用异步日志，通常需要配置日志输出线程的优先级别以降低日志输出线程对CPU的占用。
有些期望提高系统的响应性的场景，可使用异步日志。如本文开始所述，增加日志会减慢应用程序的速度。异步日志可以缓解这一状况。
5.4 回到同步日志
异步日志不是实时响应的。例如：在调试阶段日志程序的崩溃，缓冲区日志并没有输出到响应的输出项，这会令调试者感到迷惑，无法准确的定位程序的异常。如果确实需要应用同步日志方法，请将日志方法修改到同步日志。
5.5 使用滚动日志
滚动日志提供了丰富的配置项，可以根据需要选用。
5.6 其它
使用类的全限定名对logger命名。
你可以在官网找到除第5章节以外的全部内容。
结束语
Log4cxx具有的一些显著特性使得C++者可以将其放入自己的工具箱中，这些特性包括灵活的配置能力，多种输出手段，丰富的格式控制，出色的性能。如果在你的开发中需要借助于日志进行调试和审计，你也许需要log4cxx。最后，重要的一点是，如你所见，log4cxx的使用是如此的简单。
9/21/2022