[C++]——同步異步日志系統（3）

同步異步日志系統

  • 一、日志系統框架設計
    • 1.1模塊劃分
      • 1.1.1 日志等級模塊
      • 1.1.2 日志消息模塊
      • 1.1.3 日志消息格式化模塊
      • 1.1.4 日志落地模塊（日志落地的方向是工廠模式）
      • 1.1.5 日志器模塊（日志器的生成是建造者模式）
      • 1.1.6 異步線程模塊（日志的輸出是用宏完成的代理模式）
      • 1.1.7 單例的日志器管理模塊（單例模式實現對日志器的管理）
    • 1.2 模塊關系圖
  • 二、代碼設計
    • 2.1 實用類設計

日志系統：
作用：將一條消息，進行格式化為指定格式的字符串后，寫入到指定位置

  1. 日志要寫入指定位置(標準輸出，指定文件， 滾動文件等等是可擴展得）
    日志系統需要支持將日志消息落地到不同的位置—多落地方向
  2. 日志寫入指定位置，支持不同的寫入方式(同步，異步)
    同步:業務線程自己負責日志的寫入(流程簡單，但是有可能會因為阻塞導致效率降低) 異步:業務線程將日志放入緩沖區內存，讓其他異步線程負責將日志寫入指定位置
  3. 日志輸出以日志器為單位，支持多日志器(不同的項目組有不同的輸出策略)

一、日志系統框架設計

本項?實現的是?個多?志器?志系統，主要實現的功能是讓程序員能夠輕松的將程序運??志信息落地到指定的位置，且?持同步與異步兩種?式的?志落地?式。

1.1模塊劃分

1.1.1 日志等級模塊

枚舉出日志分為多少個等級—對不同的日志有不同等級標記–以便于控制輸出

  • OFF：關閉
  • DEBUG：調試，調試時的關鍵信息輸出。
  • INFO：提示，普通的提?型?志信息。
  • WARN：警告，不影響運?，但是需要注意?下的?志。
  • ERROR：錯誤，程序運?出現錯誤的?志。
  • FATAL：致命，?般是代碼異常導致程序?法繼續推進運?的?志。

1.1.2 日志消息模塊

封裝一條日志所需的各種要素(時間，線程ID，文件名，行號，日志等級，消息主體…)

  • 時間：描述本條?志的輸出時間。
  • 線程ID：描述本條?志是哪個線程輸出的。
  • ?志等級：描述本條?志的等級。
  • ?志數據：本條?志的有效載荷數據。
  • ?志?件名：描述本條?志在哪個源碼?件中輸出的。
  • ?志?號：描述本條?志在源碼?件的哪??輸出的。

1.1.3 日志消息格式化模塊

按照指定的格式，對于日志消息中關鍵要素進行組織，最終得到一個指定格式的字符串

系統默認的輸出格式： [%d{%H:%M:%S}]%T[%t]%T[%p]%T[%c]%T%f:%l%T%m%n
[12:38:45] [12345678] [FATAL] [root] main.c:178 套接字創建失敗…\n

  • %d{%H:%M:%S}：表??期時間，花括號中的內容表示日期時間的格式。
  • %T：表?制表符縮進。
  • %t：表?線程ID。%p：表??志級別。
  • %c：表??志器名稱，不同的開發組可以創建??的?志器進??志輸出，?組之間互不影響。
  • %f：表??志輸出時的源代碼?件名。
  • %l：表??志輸出時的源代碼?號。
  • %m：表?給與的?志有效載荷數據 。
  • %n：表?換行。
  • 設計思想：設計不同的?類，不同的?類從?志消息中取出不同的數據進?處理。

1.1.4 日志落地模塊（日志落地的方向是工廠模式）

決定了?志的落地?向，以什么方式輸出。

  • 標準輸出：表?將?志進?標準輸出的打印。
  • ?志?件輸出：表?將?志寫?指定的?件末尾。
  • 滾動?件輸出：當前以?件??進?控制，當?個?志?件??達到指定??，則切換下?個?件進?輸出 。
  • 后期，也可以擴展遠程?志輸出，創建客?端，將?志消息發送給遠程的?志分析服務器。
  • 設計思想：設計不同的?類，不同的?類控制不同的?志落地?向。

1.1.5 日志器模塊（日志器的生成是建造者模式）

對上邊幾個模塊的整合，??通過?志器進??志的輸出，有效降低??的使? 難度。
?志消息落地模塊對象，?志消息格式化模塊對象，?志輸出等級

  • 同步日志器模塊—完成日志的同步輸出功能。
  • 異步日志器模塊—完成日志的異步輸出功能（將日志消息發送到日志緩沖器內存）

1.1.6 異步線程模塊（日志的輸出是用宏完成的代理模式）

負責異步日志的實際落地輸出功能

  • 實現對?志的異步輸出功能，??只需要將輸出?志任務放?任務池，異步線程負責?志的落地輸出功能，提供了更加?效的?阻塞的?志輸出。

1.1.7 單例的日志器管理模塊（單例模式實現對日志器的管理）

為了方便管理，可以在程序的任意位置使用日志器，我設置一個單例對象。對日志進行全局的管理，以便于能夠在項目的任何位置獲取指定的日志器進行日志輸出。

  • 為了降低項?開發的?志耦合，不同的項?組可以有??的?志器來控制輸出格式以及落地?向，因此本項?是?個多?志器的?志系統。
  • 管理模塊就是對創建的所有?志器進?統?管理。并提供?個默認?志器，提供標準輸出的?志輸出。

1.2 模塊關系圖

在這里插入圖片描述
通過模塊關系圖，能夠簡單快速的了解模塊之間的關系。

二、代碼設計

2.1 實用類設計

提前完成一些功能和接口。

  1. 首先需要把架子搭起來，功能先聲明好。
//  通?功能類，與業務?關的功能實現
//  1. 獲取系統時間
//  2. 判斷文件是否存在
//  3. 獲取?件所在?錄的路徑
//  4. 創建?錄
//靜態接口可以直接使用，不需要實例化對象
#include <iostream>
namespace logsLearn {namespace util{//日期類class Data{public://獲取系統時間static time_t now();};//文件類class File{public://判斷文件是否存在static bool exists(const std::string &pathname);//獲取?件所在?錄的路徑static std::string path(const std::string &pathname);//創建?錄static void createDirectory(const std::string &pathname);};} 
}
  1. 其次在實現各個功能。
// 條件編譯，防止頭文件重復包含
#ifndef __M_UTIL_H__
#define __M_UTIL_H__
//  通?功能類，與業務?關的功能實現
//  1. 獲取系統時間
//  2. 判斷文件是否存在
//  3. 獲取?件所在?錄的路徑
//  4. 創建?錄
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
namespace logsLearn
{namespace util{// 日期類class Data{public:// 獲取系統時間static time_t now(){// 返回當前系統時間return time(nullptr);}};// 文件類class File{public:// 判斷文件是否存在static bool exists(const std::string &pathname){ // 定義了一個stat的結構體變量struct stat st;// 獲取文件信息不成功，進入條件if (stat(pathname.c_str(), &st) < 0){return false;}return true;}// 獲取?件所在?錄的路徑static std::string path(const std::string &pathname){ if (pathname.empty()) return ".";// pos是當前查找的最后“/\\”的位置size_t pos = pathname.find_last_of("/\\");// 沒有找到"/\\"if (pos == std::string::npos)return ".";// 找到了,返回路徑,左閉右開原則，要想包括pos位置，需要加1return pathname.substr(0, pos + 1);}// 創建?錄static void createDirectory(const std::string &pathname){ // pos找到的位置，idx是存的位置size_t pos = 0, idx = 0;while (idx < pathname.size()){// 遍歷路徑每找到最后一個"/\\"創建文件夾size_t pos = pathname.find_first_of("/\\", idx);if (pos == std::string::npos){ // 創建文件夾,pathname.c_str()表示路徑名,0777表示權限mkdir(pathname.c_str(), 0777);}// 前面的路徑std::string parent_dir = pathname.substr(0, pos + 1);// 文件是否存在if (exists(parent_dir) == true){idx = pos + 1;continue;}// 文件不存在，創建文件mkdir(parent_dir.c_str(), 0777);idx = pos + 1;}}};}
}
#endif
  1. 我們每次編寫完一個模塊后，要對其進行單元測試，確保程序的準確性。
//測試代碼
#include "util.hpp"
int main()
{//工具類測試std::cout<<logsLearn::util::Data::now()<<std::endl;std::string pathname="./abc/bcd/a.txt";std::cout<<pathname;logsLearn::util::File::createDirectory(logsLearn::util::File::path(pathname));return 0;
}
  1. 界面展示
    make運行之前
    在這里插入圖片描述
    make運行之后
    在這里插入圖片描述
    補充：
    1.stat函數
    stat函數是用于獲取文件信息，比如文件權限，文件類型信息等等。
    函數的聲明：
    int stat(const char *pathname, struct stat *buf);
    參數說明：
    pathname：表示文件路徑名
    buf：用于保存獲取到的文件屬性信息(這是一個傳出參數)
    返回值說明：成功返回0，失敗返回-1并設置errno
    2.mkdir函數
    mkdir函數用于創建一個新的目錄。如果指定的目錄已經存在，并且沒有設置相應的標志來允許覆蓋或忽略已存在的目錄，則函數會失敗；它允許用戶為新創建的目錄設置權限，這些權限決定了誰可以訪問該目錄。
    函數聲明：
    int mkdir(const char * pathname , mode_t mode);
    參數說明：
    pathname（const char * ）：指向以null結尾的字符串的指針，該字符串指定了要創建的目錄的路徑。路徑可以是相對路徑或絕對路徑。
    mode（mode_t）：指定新目錄的權限。這些權限位使用八進制數表示（例如，0755），并且會受進程的文件模式創建掩碼（umask）的影響。最終權限是請求權限與umask的補碼的邏輯與結果。通常，mode參數包括文件所有者（user）、組（group）和其他人（other）的讀（r）、寫（w）和執行（x）權限的組合。
    返回值說明：成功時，返回0；失敗時，返回-1，并設置全局變量errno以指示錯誤類型（如EACCES表示權限不足，EEXIST表示目錄已存在等）。

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