在任何系統中，日志都是非常重要的組成部分，它是反映系統運行情況的重要依據，也是排查問題時的必要線索。絕大多數人都認可日志的重要性，但是又有多少人仔細想過該怎麼打日志，日志對性能的影響究竟有多大呢？今天就讓我們來聊聊Java日志性能那些事。
說到Java日志，大家肯定都會說要選擇合理的日志級別、合理控制日志內容，但是這僅是萬裡長征第一步……哪怕一些DEBUG級別的日志在生產環境中不會輸出到文件中，也可能帶來不小的開銷。我們撇開判斷和方法調用的開銷，在Log4J 2.x的性能文檔中有這樣一組對比：
logger.debug("Entry number: " + i + " is " + String.valueOf(entry[i]));
logger.debug("Entry number: {} is {}", i, entry[i]);
上面兩條語句在日志輸出上的效果是一樣的，但是在關閉DEBUG日志時，它們的開銷就不一樣了，主要的影響在於字符串轉換和字符串拼接上，無論是否生效，前者都會將變量轉換為字符串並進行拼接，而後者則只會在需要時執行這些操作。Log4J官方的測試結論是兩者在性能上能相差兩個數量級。試想一下，如果某個對象的toString()方法裡用了ToStringBuilder來反射輸出幾十個屬性時，這時能省下多少資源。
因此，某些仍在使用Log4J 1.x或Apache Commons Logging（它們不支持{}模板的寫法）的公司都會有相應的編碼規范，要求在一定級別的日志（比如DEBUG和INFO）輸出前增加判斷：
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Entry number: " + i + " is " + String.valueOf(entry[i]));
}
除了日志級別和日志消息，通常在日志中還會包含一些其他信息，比如日期、線程名、類信息、MDC變量等等，根據Takipi的測試，如果在日志中加入class，性能會急劇下降，比起LogBack的默認配置，吞吐量的降幅在6成左右。如果一定要打印類信息，可以考慮用類名來命名Logger。
在分布式系統中，一個請求可能會經過多個不同的子系統，這時最好生成一個UUID附在請求中，每個子系統在打印日志時都將該UUID放在MDC裡，便於後續查詢相關的日志。《The Ultimate Guide: 5 Methods For Debugging Production Servers At Scale》一文中就如何在生產環境中進行調試給出了不少建議，當中好幾條是關於日志的，這就是其中之一。另一條建議是記錄下所有未被捕獲的日志，其實拋出異常有開銷，記錄異常同樣會帶來一定的開銷，主要原因是Throwable類的fillInStackTrace方法默認是同步的：
public synchronized native Throwable fillInStackTrace();
一般使用logger.error都會打出異常的堆棧，如果對吞吐量有一定要求，在情況運行時可以考慮覆蓋該方法，去掉synchronized native，直接返回實例本身。
聊完日志內容，再來看看Appender。在Java中，說起IO操作大家都會想起NIO，到了JDK 7還有了AIO，至少都知道讀寫加個Buffer，日志也是如此，同步寫的Appender在高並發大流量的系統裡多少有些力不從心，這時就該使用AsyncAppender了，同樣是使用LogBack：
在10線程並發下，輸出200字符的
INFO日志，AsyncAppender的吞吐量最高能是FileAppender的3.7倍。在不丟失日志的情況下，同樣使用AsyncAppender，隊列長度對性能也會有一定影響。
如果使用Log4J 2.x，那麼除了有AsyncAppender，還可以考慮性能更高的異步Logger，由於底層用了Disruptor，沒有鎖的開銷，性能更為驚人。根據Log4J 2.x的官方測試，同樣使用Log4J 2.x：
64線程下，異步
Logger比異步Appender快12倍，比同步Logger快68倍。
同樣是異步，不同的庫之間也會有差異：
同等硬件環境下，Log4J 2.x全部使用異步
Logger會比LogBack的AsyncAppender快12倍，比Log4J 1.x的異步Appender快19倍。
(點擊放大圖像)
Log4J 2.x的異步Logger性能強悍，但也有不同的聲音，覺得這只是個看上去很優雅，只能當成一個玩具。關於這個問題，還是留給讀者自己來思考吧。
如果一定要用同步的Appender，那麼可以考慮使用ConsoleAppender，然後將STDOUT重定向到文件裡，這樣大約也能有10%左右的性能提升。
大部分生產系統都是集群部署，對於分布在不同服務器上的日志，用Logstash之類的工具收集就好了。很多時候還會在單機上部署多實例以便充分利用服務器資源，這時千萬不要貪圖日志監控或者日志查詢方便，將多個實例的日志寫到同一個日志文件中，雖然LogBack提供了prudent模式，能夠讓多個JVM往同一個文件裡寫日志，但此種方式對性能同樣也有影響，大約會使性能降低10%。
如果對同一個日志文件有大量的寫需求，可以考慮拆分日志到不同的文件，做法之一是添加多個Appender，同時修改代碼，不同的情況使用不同Logger；LogBack提供了SiftingAppender，可以直接根據MDC的內容拆分日志，Jetty的教程中就有根據host來拆分日志的范例，而根據Takipi的測試，SiftingAppender的性能會隨著拆分文件數的增長一同提升，當拆分為4個文件時，10並發下SiftingAppender的吞吐量約是FileAppender的3倍多。
看了上面這麼多的數據，不知您是否覺得自己的日志有不少改進的余地，您還沒有把系統優化到極致，亦或者您還有其他日志優化的方法，不妨分享給大家。
