.NET 中的日志使用技巧

Serilog

Serilog 是 .NET 社区中使用最广泛的日志框架，所以笔者使用一个小节单独讲解使用方法。

示例项目在 Demo2.Console 中。

创建一个控制台程序，引入两个包：

Serilog.Sinks.Console
Serilog.Sinks.File

除此之外，还有 Serilog.Sinks.Elasticsearch、Serilog.Sinks.RabbitMQ 等。Serilog 提供了用于将日志事件以各种格式写入存储的接收器。下面列出的许多接收器都是由更广泛的 Serilog 社区开发和支持的；https://github.com/serilog/serilog/wiki/Provided-Sinks

可以直接使用代码配置 Serilog：

    private static Serilog.ILogger GetLogger()
    {
        const string LogTemplate = "{SourceContext} {Scope} {Timestamp:HH:mm} [{Level}] {Message:lj} {Properties:j} {NewLine}{Exception}";
        var logger = new LoggerConfiguration()
            .Enrich.WithMachineName()
            .Enrich.WithThreadId()
            .Enrich.FromLogContext()
#if DEBUG
            .MinimumLevel.Debug()
#else
                        .MinimumLevel.Information()
#endif
            .WriteTo.Console(outputTemplate: LogTemplate)
            .WriteTo.File("log.txt", rollingInterval: RollingInterval.Day, outputTemplate: LogTemplate)
            .CreateLogger();
        return logger;
    }

如果想从配置文件中加载，添加 Serilog.Settings.Configuration：

    private static Serilog.ILogger GetJsonLogger()
    {
        IConfiguration configuration = new ConfigurationBuilder()
                                 .SetBasePath(AppContext.BaseDirectory)
                                 .AddJsonFile(path: "serilog.json", optional: true, reloadOnChange: true)
                                 .Build();
        if (configuration == null)
        {
            throw new ArgumentNullException($"未能找到 serilog.json 日志配置文件");
        }
        var logger = new LoggerConfiguration()
            .ReadFrom.Configuration(configuration)
            .CreateLogger();
        return logger;
    }

serilog.json 配置文件示例：

{
  "Serilog": {
    "Using": [ "Serilog.Sinks.Console", "Serilog.Sinks.File" ],
    "MinimumLevel": {
      "Default": "Debug"
    },
    "Enrich": [ "FromLogContext", "WithMachineName", "WithThreadId" ],
    "WriteTo": [
      {
        "Name": "Console",
        "Args": {
          "outputTemplate": "{SourceContext} {Scope} {Timestamp:HH:mm} [{Level}] {Message:lj} {Properties:j} {NewLine}{Exception}"
        }
      },
      {
        "Name": "File",
        "Args": {
          "path": "logs/log-.txt",
          "rollingInterval": "Day",
          "outputTemplate": "{SourceContext} {Scope} {Timestamp:HH:mm} [{Level}] {Message:lj} {Properties:j} {NewLine}{Exception}"
        }
      }
    ]
  }
}

依赖注入 Serilog。

引入 Serilog.Extensions.Logging 包。

    private static Microsoft.Extensions.Logging.ILogger InjectLogger()
    {
        var logger = GetJsonLogger();
        var ioc = new ServiceCollection();
        ioc.AddLogging(builder => builder.AddSerilog(logger: logger, dispose: true));
        var loggerProvider = ioc.BuildServiceProvider().GetRequiredService<ILoggerProvider>();
        return loggerProvider.CreateLogger("Program");
    }

最后，使用不同方式配置 Serilog 日志，然后启动程序打印日志。

    static void Main()
    {
        var log1 = GetLogger();
        log1.Debug("溪源More、痴者工良");
        var log2 = GetJsonLogger();
        log2.Debug("溪源More、痴者工良");
        var log3 = InjectLogger();
        log3.LogDebug("溪源More、痴者工良");
    }

20:50 [Debug] 溪源More、痴者工良 {"MachineName": "WIN-KQDULADM5LA", "ThreadId": 1}
20:50 [Debug] 溪源More、痴者工良 {"MachineName": "WIN-KQDULADM5LA", "ThreadId": 1}
20:50 [Debug] 溪源More、痴者工良 {"MachineName": "WIN-KQDULADM5LA", "ThreadId": 1}

在 ASP.NET Core 中使用日志

示例项目在 Demo2.Api 中。

新建一个 ASP.NET Core API 新项目，引入 Serilog.AspNetCore 包。

在 Program 中添加代码注入 Serilog 。

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

Log.Logger = new LoggerConfiguration()
    .ReadFrom.Configuration(builder.Configuration)
    .CreateLogger();
builder.Host.UseSerilog(Log.Logger);
//builder.Host.UseSerilog();

将前面示例中的 serilog.json 文件内容复制到 appsettings.json 中。

启动程序后，尝试访问 API 接口，会打印示例如下的日志：

Microsoft.AspNetCore.Hosting.Diagnostics  20:32 [Information] Request finished HTTP/1.1 GET http://localhost:5148/WeatherForecast - - - 200 - application/json;+charset=utf-8 1029.4319ms {"ElapsedMilliseconds": 1029.4319, "StatusCode": 200, "ContentType": "application/json; charset=utf-8", "ContentLength": null, "Protocol": "HTTP/1.1", "Method": "GET", "Scheme": "http", "Host": "localhost:5148", "PathBase": "", "Path": "/WeatherForecast", "QueryString": "", "EventId": {"Id": 2}, "RequestId": "0HMOONQO5ONKU:00000003", "RequestPath": "/WeatherForecast", "ConnectionId": "0HMOONQO5ONKU"}

如果需要为请求上下文添加一些属性信息，可以添加一个中间件，示例如下：

app.UseSerilogRequestLogging(options =>
{
    options.EnrichDiagnosticContext = (diagnosticContext, httpContext) =>
    {
        diagnosticContext.Set("TraceId", httpContext.TraceIdentifier);
    };
});

 HTTP GET /WeatherForecast responded 200 in 181.9992 ms {"TraceId": "0HMSD1OUG2DHG:00000003" ... ...

对请求上下文添加属性信息，比如当前请求的用户信息，在本次请求作用域中使用日志打印信息时，日志会包含这些上下文信息，这对于分析日志还有帮助，可以很容易分析日志中那些条目是同一个上下文。在微服务场景下，会使用 ElasticSearch 等日志存储引擎查询分析日志，如果在日志中添加了相关的上下文属性，那么在分析日志时可以通过对应的属性查询出来，分析日志时可以帮助排除故障。

如果需要打印 http 的请求和响应日志，我们可以使用 ASP.NET Core 自带的 HttpLoggingMiddleware 中间件。

首先注入请求日志拦截服务。

builder.Services.AddHttpLogging(logging =>
{
    logging.LoggingFields = HttpLoggingFields.All;
    // 避免打印大量的请求和响应内容，只打印 4kb
    logging.RequestBodyLogLimit = 4096;
    logging.ResponseBodyLogLimit = 4096;
});

通过组合 HttpLoggingFields 枚举，可以配置中间件打印 Request、Query、HttpMethod、Header、Response 等信息。

可以将HttpLogging 中间件放在 Swagger、Static 之后，这样的话可以避免打印哪些用处不大的请求，只保留 API 请求相关的日志。

app.UseHttpLogging();

HttpLoggingMiddleware 中的日志模式是以 Information 级别打印的，在项目上线之后，如果每个请求都被打印信息的话，会降低系统性能，因此我们可以在配置文件中覆盖配置，避免打印普通的日志。

"Microsoft.AspNetCore.HttpLogging.HttpLoggingMiddleware": "Information"

上下文属性和作用域

示例项目在 Demo2.ScopeLog 中。

日志范围注意事项 Microsoft.Extensions.Logging.Abstractions 提供 BeginScopeAPI，可用于添加任意属性以记录特定代码区域内的事件。

解释其作用

API 有两种形式：

IDisposable BeginScope<TState>(TState state)
IDisposable BeginScope(this ILogger logger, string messageFormat, params object[] args)

使用如下的模板：

{SourceContext} {Timestamp:HH:mm} [{Level}] (ThreadId:{ThreadId}) {Message}{NewLine}{Exception} {Scope}

使用示例：

    static void Main()
    {
        var logger = GetLogger();
        using (logger.BeginScope("Checking mail"))
        {
            // Scope is "Checking mail"
            logger.LogInformation("Opening SMTP connection");

            using (logger.BeginScope("Downloading messages"))
            {
                // Scope is "Checking mail" -> "Downloading messages"
                logger.LogError("Connection interrupted");
            }
        }
    }

image-20231220212411976

而在 Serilog 中，除了支持上述接口外，还通过 LogContext 提供了在日志中注入上下文属性的方法。其作用是添加属性之后，使得在其作用域之内打印日志时，日志会携带这些上下文属性信息。

        using (LogContext.PushProperty("Test", 1))
        {
            // Process request; all logged events will carry `RequestId`
            Log.Information("{Test} Adding {Item} to cart {CartId}", 1,1);
        }

嵌套复杂一些：

using (LogContext.PushProperty("A", 1))
{
    log.Information("Carries property A = 1");

    using (LogContext.PushProperty("A", 2))
    using (LogContext.PushProperty("B", 1))
    {
        log.Information("Carries A = 2 and B = 1");
    }

    log.Information("Carries property A = 1, again");
}

当需要设置大量属性时，下面的方式会比较麻烦；

using (LogContext.PushProperty("Test1", 1))
using (LogContext.PushProperty("Test2", 2))
{
}

例如在 ASP.NET Core 中间件中，我们可以批量添加：

    public async Task InvokeAsync(HttpContext context, RequestDelegate next)
    {
        var enrichers = new List<ILogEventEnricher>();
        if (!string.IsNullOrEmpty(correlationId))
        {
            enrichers.Add(new PropertyEnricher(_options.EnricherPropertyNames.CorrelationId, correlationId));
        }

        using (LogContext.Push(enrichers.ToArray()))
        {
            await next(context);
        }
    }

在业务系统中，可以通过在中间件获取 Token 中的用户信息，然后注入到日志上下文中，这样打印出来的日志，会携带用户信息。

格式化日志

引入 Serilog.Formatting.Compact 库。

本小节主要讲解三个知识点：

  • 序列化类型
  • 输入 JSON 格式日志

在打印日志是，我们往往想将一个对象打印到日志中，直接使用参数标识打印是不可行的：

logger.LogWarning("Test log {0}",new MyClass { A = "1",B = "2"});

打印结果：

image-20241013131111208

在 Serilog.Formatting.Compact 包中提供了一种格式化对象打印到日志的功能，我们只需要在标识符位置加上 @ 即可。

 logger.LogWarning("Test log {@Message}",new MyClass { A = "1",B = "2"});

image-20241013131240633

对于字典类型也可以起效：

logger.LogWarning("Test log {@Message}",new Dictionary<string, string>() { { "A","1"},{ "B","2"} });

完整示例代码：

static void Main()
{
    IConfiguration configuration = new ConfigurationBuilder()
                             .SetBasePath(AppContext.BaseDirectory)
                             .AddJsonFile(path: "serilog.json", optional: true, reloadOnChange: true)
                             .Build();
    if (configuration == null)
    {
        throw new ArgumentNullException($"未能找到 serilog.json 日志配置文件");
    }

    var loggerBuilder = new LoggerConfiguration()
        .ReadFrom.Configuration(configuration)
        .WriteTo.Console(new CompactJsonFormatter())
        .CreateLogger();

    var services = new ServiceCollection();
    services.AddLogging(s =>
    {
        s.AddSerilog(loggerBuilder);
    });

    var ioc = services.BuildServiceProvider();

    var logger = ioc.GetRequiredService<ILogger<Program>>();
    logger.LogWarning("Test log {@Message}", new Dictionary<string, string>() { { "A", "1" }, { "B", "2" } });
}

不够，这样一行或多行的数据对应微服务基础设施的日志收集来说，非常不方便，我们需要将日志自动生成 json 格式打印到控制台中，有 ELK 等日志系统自动收集。

这样搞其实也很简单，只需要去掉默认的日志模板即可：

image-20241013131621419

image-20241013131644962

在 ES 系统中，每个字段都将会被自动索引，我们可以在日志系统中方便处理各个字段的值。

要想自定义格式化日志也很简单，例如我们要在现在的 json 日志中，前后加上 []：

public class MyTextFormatter : ITextFormatter
{
    private readonly JsonValueFormatter _valueFormatter;

    public MyTextFormatter(JsonValueFormatter? valueFormatter = null)
    {
        _valueFormatter = valueFormatter ?? new JsonValueFormatter("$type");
    }

    /// <inheritdoc/>
    public void Format(LogEvent logEvent, TextWriter output)
    {
        output.Write('[');
        CompactJsonFormatter.FormatEvent(logEvent, output, _valueFormatter);
        output.Write(']');
        output.WriteLine();
    }
}

非侵入式日志

非侵入式的日志有多种方法，比如 ASP.NET Core 中间件管道，或者使用 AOP 框架。

这里可以使用笔者开源的 CZGL.AOP 框架，Nuget 中可以搜索到。

czgl.aop

示例项目在 Demo2.AopLog 中。

有一个类型，我们需要在执行 SayHello 之前和之后打印日志，将参数和返回值记录下来。

    public class Hello
    {
        public virtual string SayHello(string content)
        {
            var str = $"Hello,{content}";
            return str;
        }
    }

编写统一的切入代码，这些代码将在函数被调用时执行。

Before 会在被代理的方法执行前或被代理的属性调用时生效，你可以通过 AspectContext 上下文，获取、修改传递的参数。

After 在方法执行后或属性调用时生效，你可以通过上下文获取、修改返回值。

    public class LogAttribute : ActionAttribute
    {
        public override void Before(AspectContext context)
        {
            Console.WriteLine($"{context.MethodInfo.Name} 函数被执行前");
            foreach (var item in context.MethodValues)
                Console.WriteLine(item.ToString());
        }

        public override object After(AspectContext context)
        {
            Console.WriteLine($"{context.MethodInfo.Name} 函数被执行后");
            Console.WriteLine(context.MethodResult.ToString());
            return context.MethodResult;
        }
    }

改造 Hello 类，代码如下：

    [Interceptor]
    public class Hello
    {
        [Log]
        public virtual string SayHello(string content)
        {
            var str = $"Hello,{content}";
            return str;
        }
    }

然后创建代理类型：

        static void Main(string[] args)
        {
            Hello hello = AopInterceptor.CreateProxyOfClass<Hello>();
            hello.SayHello("any one");
            Console.Read();
        }

启动程序，会输出：

SayHello 函数被执行前
any one
SayHello 函数被执行后
Hello,any one

你完全不需要担心 AOP 框架会给你的程序带来性能问题，因为 CZGL.AOP 框架采用 EMIT 编写，并且自带缓存，当一个类型被代理过，之后无需重复生成。

CZGL.AOP 可以通过 .NET Core 自带的依赖注入框架和 Autofac 结合使用，自动代理 CI 容器中的服务。这样不需要 AopInterceptor.CreateProxyOfClass 手动调用代理接口。

CZGL.AOP 代码是开源的，可以参考笔者另一篇博文：

https://www.cnblogs.com/whuanle/p/13160139.html

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