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SpringBoot 项目添加 MDC 日志链路追踪

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日志链路追踪的意思就是将一个标志跨线程进行传递，在一般的小项目中也就是在你新起一个线程的时候，或者使用线程池执行任务的时候会用到，比如追踪一个用户请求的完整执行流程。

这里用到MDC和ThreadLocal，分别由下面的包提供：

java.lang.ThreadLocal
org.slf4j.MDC

1. 线程池配置

如果你直接通过手动新建线程来执行异步任务，想要实现标志传递的话，需要自己去实现，其实和线程池一样，也是调用MDC的相关方法，如下所示：

//取出父线程的MDC
Map<String, String> context = MDC.getCopyOfContextMap();
//将父线程的MDC内容传给子线程
MDC.setContextMap(context);

首先提供一个常量：

package com.example.demo.common.constant;

/**
 * 常量
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
public class Constants {
    public static final String LOG_MDC_ID = "trace_id";
}

接下来需要对ThreadPoolTaskExecutor的方法进行重写：

package com.example.demo.common.threadpool;

import com.example.demo.common.constant.Constants;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.slf4j.MDC;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

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

/**
 * MDC线程池
 * 实现内容传递
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
@Slf4j
public class MdcTaskExecutor extends ThreadPoolTaskExecutor {

    @Override
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        log.info("mdc thread pool task executor submit");
        Map<String, String> context = MDC.getCopyOfContextMap();
        return super.submit(() -> {
            T result;
            if (context != null) {
                //将父线程的MDC内容传给子线程
                MDC.setContextMap(context);
            } else {
                //直接给子线程设置MDC
                MDC.put(Constants.LOG_MDC_ID, UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""));
            }
            try {
                //执行任务
                result = task.call();
            } finally {
                try {
                    MDC.clear();
                } catch (Exception e) {
                    log.warn("MDC clear exception", e);
                }
            }
            return result;
        });
    }

    @Override
    public void execute(Runnable task) {
        log.info("mdc thread pool task executor execute");
        Map<String, String> context = MDC.getCopyOfContextMap();
        super.execute(() -> {
            if (context != null) {
                //将父线程的MDC内容传给子线程
                MDC.setContextMap(context);
            } else {
                //直接给子线程设置MDC
                MDC.put(Constants.LOG_MDC_ID, UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""));
            }
            try {
                //执行任务
                task.run();
            } finally {
                try {
                    MDC.clear();
                } catch (Exception e) {
                    log.warn("MDC clear exception", e);
                }
            }
        });
    }
}

然后使用自定义的重写子类MdcTaskExecutor来实现线程池：

package com.example.demo.common.threadpool;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

/**
 * 线程池配置
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
@Slf4j
@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
    /**
     * 异步任务线程池
     * 用于执行普通的异步请求，带有请求链路的MDC标志
     */
    @Bean
    public Executor commonThreadPool() {
        log.info("start init common thread pool");
        //ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        MdcTaskExecutor executor = new MdcTaskExecutor();
        //配置核心线程数
        executor.setCorePoolSize(10);
        //配置最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(20);
        //配置队列大小
        executor.setQueueCapacity(3000);
        //配置空闲线程存活时间
        executor.setKeepAliveSeconds(120);
        //配置线程池中的线程的名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("common-thread-pool-");
        //当达到最大线程池的时候丢弃最老的任务
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
        //执行初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }

    /**
     * 定时任务线程池
     * 用于执行自启动的任务执行，父线程不带有MDC标志，不需要传递，直接设置新的MDC
     * 和上面的线程池没啥区别，只是名字不同
     */
    @Bean
    public Executor scheduleThreadPool() {
        log.info("start init schedule thread pool");
        MdcTaskExecutor executor = new MdcTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(20);
        executor.setQueueCapacity(3000);
        executor.setKeepAliveSeconds(120);
        executor.setThreadNamePrefix("schedule-thread-pool-");
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

2. 拦截器配置

需要在拦截器中手动设置和删除 MDC 标志。

package com.example.demo.common.interceptor;

import com.example.demo.common.constant.Constants;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.slf4j.MDC;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.UUID;

/**
 * 日志拦截器
 *
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
@Slf4j
@Component
public class LogInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        //log.info("进入 LogInterceptor");
        //添加MDC值
        MDC.put(Constants.LOG_MDC_ID, UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""));
        //打印接口请求信息
        String method = request.getMethod();
        String uri = request.getRequestURI();
        log.info("[请求接口] : {} : {}", method, uri);
        //打印请求参数
        return true;
    }

    @Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
        //log.info("执行 LogInterceptor");
    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        //log.info("退出 LogInterceptor");
        //打印请求结果
        //删除MDC值
        MDC.remove(Constants.LOG_MDC_ID);
    }
}

对拦截器进行注册：

package com.example.demo.common.config;

import com.example.demo.common.interceptor.LogInterceptor;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

/**
 * MVC配置
 *  
 * @author wangbo
 * @date 2021/5/13
 */
@Configuration
public class WebMvcConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Autowired
    private LogInterceptor logInterceptor;
    
    /**
     * 拦截器注册
     */
    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(logInterceptor);
    }
}

3. 日志文件配置

需要在logback-spring.xml文件中的日志打印格式里添加%X{trace_id}，如下所示：

<!-- 控制台打印日志的相关配置 -->
<appender name="console_out" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
     <!-- 日志格式 -->
     <encoder>
         <pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%X{trace_id}] [%level] [%thread] [%class:%line] - %m%n</pattern>
         <charset>UTF-8</charset>
     </encoder>
 </appender>

也可以简单配置，下面是在 application.properties 文件中配置的 SpringBoot 默认日志打印格式，只是在其中添加了%clr([%X{trace_id}])：

logging.level.root=info
logging.pattern.console=%clr(%d{${LOG_DATEFORMAT_PATTERN:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}}){faint} %clr(${LOG_LEVEL_PATTERN:-%5p}) %clr([%X{trace_id}]) %clr(${PID:- }){magenta} %clr(---){faint} %clr([%15.15t]){faint} %clr(%-40.40logger{39}){cyan} %clr(:){faint} %m%n${LOG_EXCEPTION_CONVERSION_WORD:%wEx}