随着Java应用的不断增长，对于日志记录的需求也越来越多。日志记录是开发过程中非常重要的一环，因为它可以记录应用程序的行为以及排查问题。log4j是Java应用中最值得推荐的日志框架之一，它具有灵活性、可定制性和高可扩展性。在这篇文章中，我们将会讨论如何使用log4j来记录Java应用程序的日志，从而更有效地处理问题。

1. log4j架构概览

在深入了解log4j如何工作之前，让我们先来看一下它的架构。log4j架构由三个主要组件组成：记录器(Logger)、处理器(Appender)和格式化器(Layout)。

记录器(Logger)是最重要的组件之一，它用于记录应用程序的消息。它可以由多个Appender组成，每个Appender都可以将日志信息发送到不同的目的端。多个Logger可以继承自同一个父Logger，从而实现日志处理的复用。

处理器(Appender)是一个用于处理日志的对象，它将日志消息转换为实际的输出。Appender都有一个唯一的名称，以便于将它们附加到相应的Logger上。

格式化器(Layout)用于将日志消息格式化为特定的输出格式。Layout可以定义消息的前缀信息、日期时间格式、线程名称等等。它是可定制的，方便我们根据应用程序的需求进行调整。

下图说明了它们之间的关系：


2. log4j的配置

log4j的配置通常由一个配置文件定义，因此我们需要知道如何使用配置文件来定制log4j行为。log4j提供了三种方式来配置：属性文件、XML文件和直接通过Java代码进行配置。在这篇文章中，我们将采用属性文件来配置log4j，因为它比XML文件更简单并且易于理解。

我们可以通过以下方式来创建一个属性文件(mylog4j.properties)：

```java

log4j.rootLogger=INFO, myConsoleAppender

log4j.appender.myConsoleAppender=org.apache.log4j.ConsoleAppender

log4j.appender.myConsoleAppender.layout=org.apache.log4j.PatternLayout

log4j.appender.myConsoleAppender.layout.ConversionPattern=%d [%t] %-5p %c - %m%n

```

这个属性文件定义了一个名为“myConsoleAppender”的Appender。它使用ConsoleAppender将所有日志消息输出到控制台。它还指定了一个名为“PatternLayout”的Layout，该Layout使用特定的格式将日志消息格式化为一个可读的字符串。具体来说，它将日志消息格式化为以下形式：

```

2021-08-12 01:11:57,711 [main] INFO com.example.MyClass - This is a message.

```

其中，“%d”表示日期和时间、 “%t”表示线程名称、 “%-5p”表示日志级别、 “%c”表示Logger的名称， “%m%n”表示消息和下一行。

我们可以在代码中使用以下方式来使用这个配置文件：

```java

import org.apache.log4j.Logger;

import org.apache.log4j.PropertyConfigurator;

public class TestLogging {

static final Logger logger = Logger.getLogger(TestLogging.class);

public static void main(String[] args) {

PropertyConfigurator.configure("mylog4j.properties");

logger.debug("Debug message.");

logger.info("Info message.");

logger.warn("Warn message.");

logger.error("Error message.");

logger.fatal("Fatal message.");

}

}

```

这样我们就可以将日志记录到控制台了。

在配置文件中，除了特定的Appender和Layout之外，我们还可以使用其他选项来定制log4j的行为。关于这些选项的详细信息，请参阅log4j文档。

3. log4j配置的最佳实践

虽然log4j非常灵活和可定制，但一些最佳实践可以帮助我们更好地利用它。以下是一些最佳实践：

3.1 避免在代码中硬编码日志记录级别

应该将日志记录级别配置为属性，而不是在代码中硬编码。这样，我们可以在不重新编译代码的情况下更改日志记录级别。

3.2 避免使用单个Logger记录不同种类的消息

为不同种类的消息创建不同的Logger。这样，我们可以更好地控制哪些消息记录在哪里、使用哪些Appender和Layout等。

3.3 配置日志轮换策略

如果我们在长时间运行的应用程序中记录日志，那么日志文件可能会变得非常大。为了避免这种情况，应该配置日志轮换策略。例如，我们可以让log4j在文件大小达到一定值时创建一个新文件。

3.4 避免使用过多的Appender

应该避免使用过多的Appender。每个Appender都需要资源（例如内存和CPU），因此使用过多的Appender可能会影响应用程序的性能。

4. log4j的陷阱

在使用log4j时，还有一些需要注意的陷阱。以下是一些常见的问题：

4.1 并发问题

log4j是线程安全的，并且可以在多线程环境中使用。不过，在使用异步Appender（例如AsyncAppender）时需要特别小心，因为可能会出现并发问题，这会导致消息丢失。如果您需要异步记录日志，请确保使用线程安全的Appender。

4.2 日志记录级别

在应用程序中，我们应该避免使用重复的Logger名称。否则，我们可能会不小心使用错误的日志记录级别，导致应用程序记录了不必要的日志消息。

4.3 代码异常

如果出现异常，log4j可能会记录下控制台输出中没有的异常信息。这可能导致我们在排查问题时得到错误的信息。因此，我们应该特别小心，确保以正确的方式捕捉异常。

5. 总结

在本文中，我们看到了log4j的基本架构和如何配置log4j来记录Java应用程序的日志。我们还讨论了一些使用log4j的最佳实践和需要注意的陷阱。虽然log4j已经非常成熟，并且在Java应用程序中广泛使用，但是我们仍然需要注意这些问题，以免在开发和维护应用程序时出现问题。