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首頁Javajava教程Java ASM使用logback日誌等級動態切換方法

    背景

    一切都有因果,所有事情,都有事件驅動。本方案的日誌等級切換是由這樣的背景下產生的:

    • 單一生產環境上,有幾百近千個微服務

    • #日誌等級切換不重啟服務,要求即時生效果

    • 由業務開發人員去修改程式碼或增加相關依賴配置等涉及面廣,推動進度慢

    • 後期動態即時過濾垃圾日誌,減少io和磁碟空間成本

    logback簡介

    在跟敵人發動戰爭之前,只有先發解敵方的情況,才能做到百戰百勝。要對logback的日誌等級做動態切換,首先至少對logback做個初步的了解、和看看它有沒有提供現成的實作方案。以下簡單介紹一下logback跟這次需求有關的內容。

    logback是java的日誌開源元件,是log4j創辦人寫的,目前主要分為3個模組

    • logback-core:核心程式碼模組

    • logback-classic:log4j的一個改良版本,同時實作了slf4j的介面

    • ##logback-access:存取模組與Servlet容器整合提供透過Http來存取日誌的功能

    • ContextInitializer類別是logback自動配置流程的邏輯實作

    • ##日誌等級由Logger維護和使用。其成員變數Level正是由Logger維護
    • Logger中有filterAndLog_0_Or3Plus、filterAndLog_1、filterAndLog_2三個不同參數的過濾日誌輸出方法
    • Logger中的setLevel就是對日誌等級的維護

    Java ASM使用logback日誌等級動態切換方法#解決方案

    在滿頭苦幹之前,先了解市面上的方案。是設計師們乃至產品大佬們尋求最優解決方案的思路。

    方案一:logback自動掃描更新

    這個方案是logback自帶現成的實現,只要開啟配置就可以實現所謂的日誌等級動態切換。設定方法:在logback的設定檔中,增加定時掃描器即可,如:

    <configuration scan="true" scanPeriod="30 seconds" debug="false">

    此方案可以不需要研發成本,維運人員自己配上並能使用。

    它的缺點是:

      每次調整掃描間隔時間都要重新啟動服務
    • 90%以上的掃描都是無用功,因為生產上的日誌等級不可能經常有切換需求,也不允許這麼做
    • 生效不實時,如果設定在一分鐘或幾分鐘掃描一次,那麼讓日誌等級調整後生效就不是即時生效的,不過這個可以忽略
    • 該方案滿足不了我們的垃圾日誌丟棄的需求,例如根據某些關鍵字丟棄日誌的輸出。針對這種歷史原因列印許多垃圾日誌的情況,考慮到時間成本,不可能讓業務研發去優化。
    • 方案二:ASM動態修改字節碼

    當然,還有其它方案,如:自己定義介面api。來直接呼叫Logger中的setLevel方法,達到調整等級的目的;springboot的整合。

    這些方案都不避免不了專主於業務開發角色的參與。

    透過asm動態修改指令,方案除了能滿足調整日誌等級即時生效之外。還可以滿足過濾日誌的需求

    具體實作如下,在這裡就不對asm做介紹了,不了解的同學,需要先去熟悉asm、java agent和jvm的指令:

    一、idea創建maven工程

    Java ASM使用logback日誌等級動態切換方法二、maven引入依賴

    <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.ow2.asm</groupId>
                <artifactId>asm</artifactId>
                <version>7.1</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <artifactId>asm-commons</artifactId>
                <groupId>org.ow2.asm</groupId>
                <version>7.1</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.sun</groupId>
                <artifactId>tools</artifactId>
                <version>1.8</version>
                <scope>system</scope>
                <systemPath>/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/lib/tools.jar</systemPath>
            </dependency>
        </dependencies>
    
    <build>
      <plugins>
          <plugin>
              <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
              <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
              <version>3.2.0</version>
              <configuration>
                  <archive>
                      <manifestEntries>
                          <!-- 主程序启动类 -->
                          <Agent-Class>
                              agent.LogbackAgentMain
                          </Agent-Class>
                          <!-- 允许重新定义类 -->
                          <Can-Redefine-Classes>true</Can-Redefine-Classes>
                          <!-- 允许转换并重新加载类 -->
                          <Can-Retransform-Classes>true</Can-Retransform-Classes>
                      </manifestEntries>
                  </archive>
              </configuration>
          </plugin>
          <plugin>
              <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
              <configuration>
                  <source>1.8</source>
                  <target>1.8</target>
                  <encoding>UTF-8</encoding>
                  <compilerArguments>
                      <verbose />
                      <!-- 将jdk的依赖jar打入项目中-->
                      <bootclasspath>${java.home}/lib/rt.jar</bootclasspath>
                  </compilerArguments>
              </configuration>
          </plugin>
      </plugins>
    </build>

    三、寫attrach啟動類別

    package agent;
    import java.lang.instrument.Instrumentation;
    import java.lang.instrument.UnmodifiableClassException;
    /**
     * @author dengbp
     * @ClassName LogbackAgentMain
     * @Description attach 启动器
     * @date 3/25/22 6:27 PM
     */
    public class LogbackAgentMain {
        private static String FILTER_CLASS = "ch.qos.logback.classic.Logger";
        public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst) throws UnmodifiableClassException {
            System.out.println("agentArgs:" + agentArgs);
            inst.addTransformer(new LogBackFileTransformer(agentArgs), true);
            Class[] classes = inst.getAllLoadedClasses();
            for (int i = 0; i < classes.length; i++) {
                if (FILTER_CLASS.equals(classes[i].getName())) {
                    System.out.println("----重新加载Logger开始----");
                    inst.retransformClasses(classes[i]);
                    System.out.println("----重新加载Logger完毕----");
                    break;
                }
            }
        }
    }

    四、實作字碼轉換處理器

    package agent;
    import jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassReader;
    import jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassVisitor;
    import jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassWriter;
    import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
    import java.security.ProtectionDomain;
    /**
     * @author dengbp
     * @ClassName LogBackFileTransformer
     * @Description 字节码文件转换器
     * @date 3/25/22 6:25 PM
     */
    public class LogBackFileTransformer implements ClassFileTransformer {
    
        private final String level;
        private static String CLASS_NAME = "ch/qos/logback/classic/Logger";
        public LogBackFileTransformer(String level) {
            this.level = level;
        }
        @Override
        public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) {
            if (!CLASS_NAME.equals(className)) {
                return classfileBuffer;
            }
            ClassReader cr = new ClassReader(classfileBuffer);
            ClassWriter cw = new ClassWriter(cr, ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
            ClassVisitor cv1 = new LogBackClassVisitor(cw, level);
            /*ClassVisitor cv2 = new LogBackClassVisitor(cv1);*/
            // asm框架使用到访问模式和责任链模式
            // ClassReader 只需要 accept 责任链中的头节点处的 ClassVisitor即可
            cr.accept(cv1, ClassReader.SKIP_FRAMES | ClassReader.SKIP_DEBUG);
            System.out.println("end...");
            return cw.toByteArray();
        }
    }

    五、實作Logger元素的訪客

    package agent;
    import jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassVisitor;
    import jdk.internal.org.objectweb.asm.MethodVisitor;
    import org.objectweb.asm.Opcodes;
    /**
     * @author dengbp
     * @ClassName LogBackClassVisitor
     * @Description Logger类元素访问者
     * @date 3/25/22 5:01 PM
     */
    public class LogBackClassVisitor extends ClassVisitor {
        private final String level;
        /**
         * asm版本
         */
        private static final int ASM_VERSION = Opcodes.ASM4;
    
        public LogBackClassVisitor(ClassVisitor classVisitor, String level) {
            super(ASM_VERSION, classVisitor);
            this.level = level;
        }
        @Override
        public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature,
                                         String[] exceptions) {
            MethodVisitor mv = super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
            return new LogFilterMethodVisitor(api, mv, access, name, descriptor, level);
        }
    }

    六、最後實作Logger關鍵方法的訪客

    該訪客(類別),實現日誌等級的切換,需要對Logger的三個日誌過濾方法進行指令的修改。原理是把指令行入參的日誌等級參數值覆寫其成員變數effectiveLevelInt的值,由於篇幅過大,只貼核心部分程式碼,請看下面:

    package agent;
    import jdk.internal.org.objectweb.asm.Label;
    import jdk.internal.org.objectweb.asm.MethodVisitor;
    import jdk.internal.org.objectweb.asm.commons.AdviceAdapter;
    import org.objectweb.asm.Opcodes;
    /**
     * @author dengbp
     * @ClassName LogFilterMethodVisitor
     * @Description Logger类日志过滤方法元素访问者
     * @date 3/25/22 5:01 PM
     */
    public class LogFilterMethodVisitor extends AdviceAdapter {
        private String methodName;
        private final String level;
        private static final String filterAndLog_1 = "filterAndLog_1";
        private static final String filterAndLog_2 = "filterAndLog_2";
        private static final String filterAndLog_0_Or3Plus = "filterAndLog_0_Or3Plus";
        protected LogFilterMethodVisitor(int api, MethodVisitor methodVisitor, int access, String name, String descriptor, String level) {
            super(api, methodVisitor, access, name, descriptor);
            this.methodName = name;
            this.level = level;
        }
        /**
         * Description 在访问方法的头部时被访问
         * @param
         * @return void
         * @Author dengbp
         * @Date 3:36 PM 4/1/22
         **/
        @Override
        public void visitCode() {
            System.out.println("visitCode method");
            super.visitCode();
        }
        @Override
        protected void onMethodEnter() {
            System.out.println("开始重写日志级别为:"+level);
            System.out.println("----准备修改方法----");
            if (filterAndLog_1.equals(methodName)) {
                modifyLogLevel_1();
            }
            if (filterAndLog_2.equals(methodName)) {
                modifyLogLevel_2();
            }
            if (filterAndLog_0_Or3Plus.equals(methodName)) {
                modifyLogLevel_3();
            }
            System.out.println("重写日志级别成功....");
        }

    其中modifyLogLevel_1(); modifyLogLevel_2() ;modifyLogLevel_3();分別對應filterAndLog_1、filterAndLog_2、filterAndLog_0_Or3Plus方法指令的修改。下面只貼modifyLogLevel_1的實作

    /**
         * Description 修改目标方法:filterAndLog_1
         * @param
         * @return void
         * @Author dengbp
         * @Date 2:20 PM 3/31/22
         **/
        private void modifyLogLevel_1(){
            Label l0 = new Label();
            mv.visitLabel(l0);
            mv.visitLineNumber(390, l0);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
            mv.visitLdcInsn(level);
            mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "ch/qos/logback/classic/Level", "toLevel", "(Ljava/lang/String;)Lch/qos/logback/classic/Level;", false);
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETFIELD, "ch/qos/logback/classic/Level", "levelInt", "I");
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.PUTFIELD, "ch/qos/logback/classic/Logger", "effectiveLevelInt", "I");
            Label l1 = new Label();
            mv.visitLabel(l1);
            mv.visitLineNumber(392, l1);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETFIELD, "ch/qos/logback/classic/Logger", "loggerContext", "Lch/qos/logback/classic/LoggerContext;");
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 2);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 3);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 4);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 5);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 6);
            mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "ch/qos/logback/classic/LoggerContext", "getTurboFilterChainDecision_1", "(Lorg/slf4j/Marker;Lch/qos/logback/classic/Logger;Lch/qos/logback/classic/Level;Ljava/lang/String;Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Throwable;)Lch/qos/logback/core/spi/FilterReply;", false);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ASTORE, 7);
            Label l2 = new Label();
            mv.visitLabel(l2);
            mv.visitLineNumber(394, l2);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 7);
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "ch/qos/logback/core/spi/FilterReply", "NEUTRAL", "Lch/qos/logback/core/spi/FilterReply;");
            Label l3 = new Label();
            mv.visitJumpInsn(Opcodes.IF_ACMPNE, l3);
            Label l4 = new Label();
            mv.visitLabel(l4);
            mv.visitLineNumber(395, l4);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETFIELD, "ch/qos/logback/classic/Logger", "effectiveLevelInt", "I");
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 3);
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETFIELD, "ch/qos/logback/classic/Level", "levelInt", "I");
            Label l5 = new Label();
            mv.visitJumpInsn(Opcodes.IF_ICMPLE, l5);
            Label l6 = new Label();
            mv.visitLabel(l6);
            mv.visitLineNumber(396, l6);
            mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
            mv.visitLabel(l3);
            mv.visitLineNumber(398, l3);
            mv.visitFrame(Opcodes.F_APPEND, 1, new Object[]{"ch/qos/logback/core/spi/FilterReply"}, 0, null);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 7);
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "ch/qos/logback/core/spi/FilterReply", "DENY", "Lch/qos/logback/core/spi/FilterReply;");
            mv.visitJumpInsn(Opcodes.IF_ACMPNE, l5);
            Label l7 = new Label();
            mv.visitLabel(l7);
            mv.visitLineNumber(399, l7);
            mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
            mv.visitLabel(l5);
            mv.visitLineNumber(402, l5);
            mv.visitFrame(Opcodes.F_SAME, 0, null, 0, null);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 1);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 2);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 3);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 4);
            mv.visitInsn(Opcodes.ICONST_1);
            mv.visitTypeInsn(Opcodes.ANEWARRAY, "java/lang/Object");
            mv.visitInsn(Opcodes.DUP);
            mv.visitInsn(Opcodes.ICONST_0);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 5);
            mv.visitInsn(Opcodes.AASTORE);
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 6);
            mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "ch/qos/logback/classic/Logger", "buildLoggingEventAndAppend", "(Ljava/lang/String;Lorg/slf4j/Marker;Lch/qos/logback/classic/Level;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Throwable;)V", false);
            Label l8 = new Label();
            mv.visitLabel(l8);
            mv.visitLineNumber(403, l8);
            mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
            Label l9 = new Label();
            mv.visitLabel(l9);
            mv.visitLocalVariable("this", "Lch/qos/logback/classic/Logger;", null, l0, l9, 0);
            mv.visitLocalVariable("localFQCN", "Ljava/lang/String;", null, l0, l9, 1);
            mv.visitLocalVariable("marker", "Lorg/slf4j/Marker;", null, l0, l9, 2);
            mv.visitLocalVariable("level", "Lch/qos/logback/classic/Level;", null, l0, l9, 3);
            mv.visitLocalVariable("msg", "Ljava/lang/String;", null, l0, l9, 4);
            mv.visitLocalVariable("param", "Ljava/lang/Object;", null, l0, l9, 5);
            mv.visitLocalVariable("t", "Ljava/lang/Throwable;", null, l0, l9, 6);
            mv.visitLocalVariable("decision", "Lch/qos/logback/core/spi/FilterReply;", null, l2, l9, 7);
            mv.visitMaxs(9, 8);
            mv.visitEnd();
        }

    七、最後再寫載入attach Agent的載入類別

    import com.sun.tools.attach.VirtualMachine;
    import java.io.IOException;
    import java.io.UnsupportedEncodingException;
    
    /**
     * @author dengbp
     * @ClassName MyAttachMain
     * @Description jar 执行命令:
     * @date 3/25/22 4:12 PM
     */
    public class MyAttachMain {
        private static final int ARGS_SIZE = 2;
    
        public static void main(String[] args) {
            if (args == null || args.length != ARGS_SIZE) {
                System.out.println("请输入进程id和日志级别(ALL、TRACE、DEBUG、INFO、WARN、ERROR、OFF),如:31722 info");
                return;
            }
            VirtualMachine vm = null;
            try {
                System.out.println("修改的进程id:" + args[0]);
                vm = VirtualMachine.attach(args[0]);
                System.out.println("调整日志级别为:" + args[1]);
                vm.loadAgent(getJar(), args[1]);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (vm != null) {
                    try {
                        vm.detach();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
        private static String getJar() throws UnsupportedEncodingException {
            String jarFilePath = MyAttachMain.class.getProtectionDomain().getCodeSource().getLocation().getFile();
            jarFilePath = java.net.URLDecoder.decode(jarFilePath, "UTF-8");
            int beginIndex = 0;
            int endIndex = jarFilePath.length();
            if (jarFilePath.contains(".jar")) {
                endIndex = jarFilePath.indexOf(".jar") + 4;
            }
            if (jarFilePath.startsWith("file:")) {
                beginIndex = jarFilePath.indexOf("file:") + 5;
            }
            jarFilePath = jarFilePath.substring(beginIndex, endIndex);
            System.out.println("jar path:" + jarFilePath);
            return jarFilePath;
        }
    }

    八、打包執行

      尋找目標程序

    Java ASM使用logback日誌等級動態切換方法

      執行jar
    • #
      java  -Xbootclasspath/a:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/lib/tools.jar  -cp change-log-agent-1.0.1.jar MyAttachMain 52433  DEBUG
      java  -Xbootclasspath/a:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/lib/tools.jar  -cp change-log-agent-1.0.1.jar MyAttachMain 52433 ERROR
      java  -Xbootclasspath/a:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/lib/tools.jar  -cp change-log-agent-1.0.1.jar MyAttachMain 52433 INFO
      效果

    Java ASM使用logback日誌等級動態切換方法

    Java ASM使用logback日誌等級動態切換方法

     PS:如果出現校驗失敗(caused by: java.lang.verifyerror),請配上jvm參數:-noverify

    以上是Java ASM使用logback日誌等級動態切換方法的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

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