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C++基于多设计模式下的同步&异步日志系统day3

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🌴专栏链接：C++基于多设计模式下的同步&异步日志系统

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主要内容日志项目的输出格式化类的设计和日志落地(LogSink)类设计(简单工厂模式)

1.代码设计

1.1日志输出格式化类设计

⽇志格式化（Formatter）类主要负责格式化⽇志消息。其主要包含以下内容

• pattern成员：保存⽇志输出的格式字符串。
  ◦ %d⽇期
  ◦ %T缩进
  ◦ %t线程id
  ◦ %p⽇志级别
  ◦ %c⽇志器名称
  ◦ %f⽂件名
  ◦ %l⾏号
  ◦ %m⽇志消息
  ◦ %n换⾏

• std::vectorFormatItem::ptritems成员：⽤于按序保存格式化字符串对应的⼦格式化对象

FormatItem类主要负责⽇志消息⼦项的获取及格式化。其包含以下⼦类

• MsgFormatItem：表⽰要从LogMsg中取出有效⽇志数据
• LevelFormatItem：表⽰要从LogMsg中取出⽇志等级
• NameFormatItem：表⽰要从LogMsg中取出⽇志器名称
• ThreadFormatItem：表⽰要从LogMsg中取出线程ID
• TimeFormatItem：表⽰要从LogMsg中取出时间戳并按照指定格式进⾏格式化
• CFileFormatItem：表⽰要从LogMsg中取出源码所在⽂件名
• CLineFormatItem：表⽰要从LogMsg中取出源码所在⾏号
• TabFormatItem：表⽰⼀个制表符缩进
• NLineFormatItem：表⽰⼀个换⾏
• OtherFormatItem：表⽰⾮格式化的原始字符串

⽰例：“[%d{%H:%M:%S}]%m%n”

pattern = "[%d{%H:%M:%S}] %m%n"
items = {
{OtherFormatItem(), "["},
{TimeFormatItem(), "%H:%M:%S"},
{OtherFormatItem(), "]"},
{MsgFormatItem (), ""},
{NLineFormatItem (), ""}
}
LogMsg msg = {
size_t _line = 22;
size_t _ctime = 12345678;
std::thread::id _tid = 0x12345678;
std::string _name = "logger";
std::string _file = "main.cpp";
std::string _payload = "创建套接字失败";
LogLevel::value _level = ERROR;
};

格式化的过程其实就是按次序从Msg中取出需要的数据进⾏字符串的连接的过程。
最终组织出来的格式化消息：“[22:32:54]创建套接字失败\n”

代码实现：

#ifndef __M_FMT_H__
#define __M_FMT_H__#include"message.hpp"
#include<time.h>
#include<vector>
#include<cassert>
#include<sstream>namespace xupt
{//抽象格式化子类基类class FormatItem{public:using ptr = std::shared_ptr<FormatItem>;virtual void format(std::ostream& out, const LogMsg &msg) = 0; };//派生格式化子类项---消息，等级，时间，文件名，行号，线程ID，日志器名，制表符，换行，其他class MsgFormatItem : public FormatItem{public:virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){out << msg._payload;}};class LevelFormatItem : public FormatItem{public:virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){out << LogLevel::toString(msg._level);}};class TimeFormatItem : public FormatItem{public:TimeFormatItem(const std::string &fmt = "%H:%M:%S"):_time_fmt(fmt){}virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){struct tm t;localtime_r(&msg._ctime, &t);char tmp[128];strftime(tmp, 127, _time_fmt.c_str(), &t);out << tmp;}private:std::string _time_fmt;};    class FileFormatItem : public FormatItem{public:virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){out << msg._file;}};   class LineFormatItem : public FormatItem{public:virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){out << msg._line;}};   class ThreadFormatItem : public FormatItem{public:virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){out << msg._tid;}};   class LoggerFormatItem : public FormatItem{public:virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){out << msg._logger;}};  class TabFormatItem : public FormatItem{public:virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){out << "\t";}};    class NewLineFormatItem : public FormatItem{public:virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){out << "\n";}};   class OtherFormatItem : public FormatItem{public:OtherFormatItem(const std::string str):_str(str){}virtual void format(std:: ostream& out, const LogMsg &msg){out << _str;}private:std::string _str;};   class Formatter{public:Formatter(const std::string & pattern = "[%d{%H:%M:%S}][%t][%c][%f:%l][%p]%T%m%n"):_pattern(pattern){assert(parsePattern()); //如果解析失败直接跳断言}//对msg进行格式化void format(std::ostream& out ,const  LogMsg & Msg){for(auto& item : _items){item->format(out, Msg);}}std::string format(const LogMsg & Msg){std::stringstream ss;format(ss, Msg);return ss.str();}private://对格式化规则字符串进行解析bool parsePattern(){//1.对格式化规则字符串进行解析//abcd[%d{%H:%M:%S}][%p]%T%m%nstd::vector<std::pair<std::string, std::string>> fmt_order;size_t pos = 0;std::string key, val;                while(pos < _pattern.size()){//1.处理原始字符串，如果不是%，那么就是原始字符if(_pattern[pos] != '%'){val.push_back(_pattern[pos++]);continue;}//%的情况//1.双%的情况if(pos + 1 < _pattern.size() && _pattern[pos + 1] == '%'){val.push_back('%'); pos += 2; continue;}//能走到这里，代表%后是一个格式化字符串，这时候代表原始字符串处理完毕if(val.empty() == false){fmt_order.push_back(std::make_pair("", val));val.clear();}//2.%后是格式化字符的情况pos += 1;//这一步之后，pos指向格式化字符位置if(pos == _pattern.size()){std::cout << "%后没有对应的格式化字符" << std::endl;return false;}key = _pattern[pos];//2.{}的情况pos += 1;if(_pattern[pos] == '{'){pos += 1; //这时候pos指向子规则的起始位置while(pos < _pattern.size() && _pattern[pos] != '}'){val.push_back(_pattern[pos++]);}//走到了末尾跳出了循环，则代表没有遇到}，代表格式是错误的if(pos == _pattern.size())  //没有找到}{std::cout << "子规则{}匹配失败" << std::endl;return false;}pos += 1;}fmt_order.push_back(std::make_pair(key, val));key.clear();val.clear();}//2.根据解析得到的数据初始化子项数组成员for(auto &it : fmt_order){_items.push_back(createItem(it.first,it.second));}return true;}//根据不同的格式化字符创建不同的格式化子项对象FormatItem::ptr createItem(const std::string & key, const std::string &val){if(key == "d") return std::make_shared<TimeFormatItem>(val);if(key == "t") return std::make_shared<ThreadFormatItem>();if(key == "c") return std::make_shared<LoggerFormatItem>();if(key == "f") return std::make_shared<FileFormatItem>();if(key == "l") return std::make_shared<LineFormatItem>();if(key == "p") return std::make_shared<LevelFormatItem>();if(key == "T") return std::make_shared<TabFormatItem>();if(key == "m") return std::make_shared<MsgFormatItem>();if(key == "n") return std::make_shared<NewLineFormatItem>();if(key.empty()) return std::make_shared<OtherFormatItem>(val);std::cout << "没有对应的格式化字符串：%" << key << std::endl;abort();return FormatItem::ptr();}private:std::string _pattern; //格式化规则字符串std::vector<FormatItem::ptr> _items; };}#endif

1.2日志落地(LogSink)类设计(简单工厂模式)

⽇志落地类主要负责落地⽇志消息到⽬的地

它主要包括以下内容：

• Formatter⽇志格式化器：主要是负责格式化⽇志消息。
• mutex互斥锁：保证多线程⽇志落地过程中的线程安全，避免出现交叉输出的情况。这个类⽀持可扩展，其成员函数log设置为纯虚函数，当我们需要增加⼀个log输出⽬标，可以增加⼀个类继承⾃该类并重写log⽅法实现具体的落地⽇志逻辑。

目前实现了三个不同方向上的日志落地：

• 标准输出：StdoutSink

• 固定文件：FileSink

• 滚动文件：RollSinkBySize

  ◦ 滚动⽇志⽂件输出的必要性：

  ​ • 由于机器磁盘空间有限，我们不可能⼀直⽆限地向⼀个⽂件中增加数据

  ​ • 如果⼀个⽇志⽂件体积太⼤，⼀⽅⾯是不好打开，另⼀⽅⾯是即时打开了由于包含数据巨⼤，也不利于查找我们需要的信息

  ​ • 所以实际开发中会对单个⽇志⽂件的⼤⼩也会做⼀些控制，即当⼤⼩超过某个⼤⼩时（如1GB），我们就重新创建⼀个新的⽇志⽂件来滚动写⽇志。对于那些过期的⽇志，⼤部分企业内部都有专⻔的运维⼈员去定时清理过期的⽇志，或者设置系统定时任务，定时清理过期⽇志

  ◦ ⽇志⽂件的滚动思想：

  ⽇志⽂件滚动的条件有两个:⽂件⼤⼩和时间。我们可以选择：

  • ⽇志⽂件在⼤于1GB的时候会更换新的⽂件
  • 每天定点滚动⼀个⽇志⽂件

  本项⽬基于⽂件⼤⼩的判断滚动⽣成新的⽂件

  /*  日志落地模块的实现1.抽象落地基类2.派生落地子类（根据不同的落地方向）3.使用工厂模式进行使用和生产的分离
  */#ifndef __M_SIK_H__
  #define __M_SIK_H__#include"util.hpp"
  #include<memory>
  #include<fstream>
  #include<cassert>
  #include<sstream>namespace xupt 
  {class LogSink{public:using ptr = std::shared_ptr<LogSink>;LogSink() {}virtual ~LogSink() {}virtual void log(const char* data, size_t len) = 0; };  //落地方向：标准输出class StdoutSink : public LogSink{public:virtual void log(const char* data, size_t len){std::cout.write(data, len);}};//落地方向：指定文件class FileSink : public LogSink{public:FileSink(const std::string &pathname):_pathname(pathname){//1.创建日志文件所在的目录util::File::CreateDirectory(util::File::path(_pathname));//2.创建并打开日志文件_ofs.open(_pathname, std::ios::binary | std::ios::app); //以二进制追加的方式写入//断言以下是否打开成功assert(_ofs.is_open());}//写入到文件virtual void log(const char* data, size_t len){_ofs.write(data, len);assert(_ofs.good());}private:std::string _pathname;std::ofstream _ofs;};//落地方向：滚动文件（以大小进行滚动）class RollSinkBySize : public LogSink{public://构造函数，传入文件名，文件大小，并管理文件输出句柄RollSinkBySize(const std::string &basename, size_t max_size):_basename(basename), _max_size(max_size),_cur_size(0),_name_count(0){std::string pathname = createNewFile();//1.创建日志文件所在的目录                util::File::CreateDirectory(util::File::path(pathname));//2.创建并打开日志文件_ofs.open(pathname, std::ios::binary | std::ios::app); //以二进制追加的方式写入//断言以下是否打开成功assert(_ofs.is_open());                    }//将日志消息写入到文件，写入前判断文件大小，超过了最大大小，就要切换文件virtual void log(const char* data, size_t len){if(_cur_size >= _max_size){//先关闭之前的文件_ofs.close();//创建新的文件std::string pathname = createNewFile();_ofs.open(pathname,std::ios::binary | std::ios::app);//断言以下是否打开成功assert(_ofs.is_open()); //置零当前文件大小_cur_size = 0;}//写入？没有更改_cur_size_ofs.write(data, len);//断言以下是否成功写入assert(_ofs.good());   _cur_size += len;            }private://当文件大小达到限制的时候，用于切换文件使用（创建新的文件名，并不能创建文件）    std::string createNewFile(){//获取系统时间time_t t = util::Date::now();struct tm lt;localtime_r(&t, &lt);//创建一个字符串流std::stringstream filename;filename << _basename;filename << lt.tm_year + 1900;filename << lt.tm_mon + 1;filename << lt.tm_mday;filename << lt.tm_hour;filename << lt.tm_min;filename << lt.tm_sec;filename << "-";filename << _name_count++;filename << ".log";return filename.str();}private:size_t _name_count ; //用于区别文件名的std::string _basename; //存储日志信息的文件, 命名规则我们一般是加一个固定的头，尾部用时间来区分std::ofstream _ofs; //维护一个我们的文件输出句柄size_t _max_size;     //单个文件的最大大小size_t _cur_size;    //当前文件的大小，算是一个优化，这样我们就不用去频繁查看文件属性，从而降低效率};/*拓展一个以时间作为文件滚动切换类型的日志落地模块
  */  class RollSinkByTime : public LogSink{public:enum class TimeGap{GAP_SECOND,GAP_MINUTE,GAP_HOUR,GAP_DAY,};public:RollSinkByTime(const std::string &basename, TimeGap gap_type):_basename(basename){switch(gap_type) {case TimeGap::GAP_SECOND : _gap_size = 1; break;case TimeGap::GAP_MINUTE : _gap_size = 60; break;case TimeGap::GAP_HOUR : _gap_size = 3600; break;case TimeGap::GAP_DAY : _gap_size = 3600 * 24; break;}_cur_gap = _gap_size == 1 ? util::Date::now() : util::Date::now() % _gap_size;  //初始化当前的时间片util::File::CreateDirectory(util::File::path(_basename)); //1.创建日志文件所在的目录      std::string filename = createNewFile();  //2.创建文件名，并且打开文件_ofs.open(filename,std::ios::binary | std::ios::app);assert(_ofs.is_open());                 }//写入到文件,判断当前的时间段，是否是当前文件的时间段，不是则切换文件virtual void log(const char* data, size_t len){//获取系统时间time_t cur = util::Date::now();                if(cur % _gap_size != _cur_gap){_ofs.close();std::string filename = createNewFile();  _ofs.open(filename,std::ios::binary | std::ios::app);assert(_ofs.is_open());                                      }//写入文件_ofs.write(data, len);assert(_ofs.good());}private://当时间片达到限制的时候，用于切换文件使用,（创建新的文件名，并不能创建文件）   std::string createNewFile(){//获取系统时间time_t t = util::Date::now();struct tm lt;localtime_r(&t, &lt);//创建一个字符串流std::stringstream filename;filename << _basename;filename << lt.tm_year + 1900;filename << lt.tm_mon + 1;filename << lt.tm_mday;filename << lt.tm_hour;filename << lt.tm_min;filename << lt.tm_sec;filename << "-";filename << ".log";return filename.str();}private:std::string _basename;std::ofstream _ofs;size_t _cur_gap;size_t _gap_size;};class SinkFactory{public:template<typename SinkType, typename ...Args>static LogSink::ptr create(Args && ...args) //右值引用，保持原来类型的属性，用于后来的完美转发{return std::make_shared<SinkType>(std::forward<Args>(args)...);}};
  }#endif
  

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