Golang 源码剖析：log 标准库

摘要：源码剖析标准库原文地址源码剖析标准库日志输出构成日期空格时分秒空格内容源码剖析互斥锁，用于确保原子的写入每行需写入的日志前缀内容设置日志辅助信息时间文件名行号的写入。

原文地址：Golang 源码剖析：log 标准库

2018/09/28 20:03:08 EDDYCJY Blog...

[日期]<空格>[时分秒]<空格>[内容]

type Logger struct {
    mu     sync.Mutex 
    prefix string
    flag   int
    out    io.Writer
    buf    []byte
}

（1） mu：互斥锁，用于确保原子的写入
（2） prefix：每行需写入的日志前缀内容
（3） flag：设置日志辅助信息（时间、文件名、行号）的写入。可选如下标识位：

const (
    Ldate         = 1 << iota       // value: 1
    Ltime                           // value: 2
    Lmicroseconds                   // value: 4
    Llongfile                       // value: 8
    Lshortfile                      // value: 16
    LUTC                            // value: 32
    LstdFlags     = Ldate | Ltime   // value: 3
)

Ldate：当地时区的格式化日期：2009/01/23

Ltime：当地时区的格式化时间：01:23:23

Lmicroseconds：在 Ltime 的基础上，增加微秒的时间数值显示

Llongfile：完整的文件名和行号：/a/b/c/d.go:23

Lshortfile：当前文件名和行号：d.go：23，会覆盖 Llongfile 标识

LUTC：如果设置 Ldate 或 Ltime，且设置 LUTC，则优先使用 UTC 时区而不是本地时区

LstdFlags：Logger 的默认初始值（Ldate 和 Ltime）

（4） out：io.Writer
（5） buf：用于存储将要写入的日志内容

func New(out io.Writer, prefix string, flag int) *Logger {
    return &Logger{out: out, prefix: prefix, flag: flag}
}

var std = New(os.Stderr, "", LstdFlags)

New 方法用于初始化 Logger，接受三个初始参数，可以定制化而在 log 包内默认会初始一个 std，它指向标准输入流。而默认的标准输出、标准错误就是显示器（输出到屏幕上），标准输入就是键盘。辅助的时间信息默认为 Ldate | Ltime，也就是 2009/01/23 01:23:23

// os
var (
    Stdin  = NewFile(uintptr(syscall.Stdin), "/dev/stdin")
    Stdout = NewFile(uintptr(syscall.Stdout), "/dev/stdout")
    Stderr = NewFile(uintptr(syscall.Stderr), "/dev/stderr")
)

Stdin：标准输入

Stdout：标准输出

Stderr：标准错误

Flags

Prefix

SetFlags

SetPrefix

SetOutput

func Print(v ...interface{}) {
    std.Output(2, fmt.Sprint(v...))
}

func Printf(format string, v ...interface{}) {
    std.Output(2, fmt.Sprintf(format, v...))
}

func Println(v ...interface{}) {
    std.Output(2, fmt.Sprintln(v...))
}

func Fatal(v ...interface{}) {
    std.Output(2, fmt.Sprint(v...))
    os.Exit(1)
}

func Panic(v ...interface{}) {
    s := fmt.Sprint(v...)
    std.Output(2, s)
    panic(s)
}

...

这一部分介绍最常用的日志写入方法，从源码可得知 Xrintln、Xrintf 函数 换行、可变参数都是通过 fmt 标准库的方法去实现的

Fatal 和 Panic 是通过 os.Exit(1)、panic(s) 集成实现的。而具体的组装逻辑是通过 Output 方法实现的

func (l *Logger) Output(calldepth int, s string) error {
    now := time.Now() // get this early.
    var file string
    var line int
    l.mu.Lock()
    defer l.mu.Unlock()
    if l.flag&(Lshortfile|Llongfile) != 0 {
        // Release lock while getting caller info - it"s expensive.
        l.mu.Unlock()
        var ok bool
        _, file, line, ok = runtime.Caller(calldepth)
        if !ok {
            file = "???"
            line = 0
        }
        l.mu.Lock()
    }
    l.buf = l.buf[:0]
    l.formatHeader(&l.buf, now, file, line)
    l.buf = append(l.buf, s...)
    if len(s) == 0 || s[len(s)-1] != "
" {
        l.buf = append(l.buf, "
")
    }
    _, err := l.out.Write(l.buf)
    return err
}

Output 方法，简单来讲就是将写入的日志事件信息组装并输出，它会根据 flag 标识位的不同来使用 runtime.Caller 去获取当前 goroutine 所执行的函数文件、行号等调用信息（log 标准库中默认深度为 2）。另外如果结尾不是换行符 ，将自动补全一个换行

func (l *Logger) formatHeader(buf *[]byte, t time.Time, file string, line int) {
    *buf = append(*buf, l.prefix...)
    if l.flag&(Ldate|Ltime|Lmicroseconds) != 0 {
        if l.flag&LUTC != 0 {
            t = t.UTC()
        }
        if l.flag&Ldate != 0 {
            year, month, day := t.Date()
            itoa(buf, year, 4)
            *buf = append(*buf, "/")
            itoa(buf, int(month), 2)
            *buf = append(*buf, "/")
            itoa(buf, day, 2)
            *buf = append(*buf, " ")
        }
        if l.flag&(Ltime|Lmicroseconds) != 0 {
            hour, min, sec := t.Clock()
            itoa(buf, hour, 2)
            *buf = append(*buf, ":")
            itoa(buf, min, 2)
            *buf = append(*buf, ":")
            itoa(buf, sec, 2)
            if l.flag&Lmicroseconds != 0 {
                *buf = append(*buf, ".")
                itoa(buf, t.Nanosecond()/1e3, 6)
            }
            *buf = append(*buf, " ")
        }
    }
    if l.flag&(Lshortfile|Llongfile) != 0 {
        if l.flag&Lshortfile != 0 {
            short := file
            for i := len(file) - 1; i > 0; i-- {
                if file[i] == "/" {
                    short = file[i+1:]
                    break
                }
            }
            file = short
        }
        *buf = append(*buf, file...)
        *buf = append(*buf, ":")
        itoa(buf, line, -1)
        *buf = append(*buf, ": "...)
    }
}

该方法主要是用于格式化日志头（前缀），根据入参不同的标识位，添加分隔符和对应的值到日志信息中。执行流程如下：

（1）如果不是空值，则将 prefix 写入 buf

（2）如果设置 Ldate、Ltime、Lmicroseconds，则对应将日期和时间写入 buf

（3）如果设置 Lshortfile、Llongfile，则对应将文件和行号信息写入 buf

func itoa(buf *[]byte, i int, wid int) {
    // Assemble decimal in reverse order.
    var b [20]byte
    bp := len(b) - 1
    for i >= 10 || wid > 1 {
        wid--
        q := i / 10
        b[bp] = byte("0" + i - q*10)
        bp--
        i = q
    }
    // i < 10
    b[bp] = byte("0" + i)
    *buf = append(*buf, b[bp:]...)
}

该方法主要用于将整数转换为定长的十进制 ASCII，同时给出负数宽度避免左侧补 0。另外会以相反的顺序组合十进制

在标准库内，可通过其开放的 New 方法来实现各种各样的自定义 Logger 组件，但是为什么也可以直接 log.Print* 等方法呢？

func New(out io.Writer, prefix string, flag int) *Logger

其实是在标准库内，如果你刚刚细心的看了前面的小节，不难发现其默认实现了一个 Logger 组件

var std = New(os.Stderr, "", LstdFlags)

这也是一个小小的精妙之处 ⭕️

通过查阅 log 标准库的源码，可得知最简单的一个日志包应该如何编写。另外 log 包是在所有涉及到 Logger 的地方都对 sync.Mutex 进行操作（以此解决原子问题），其余逻辑均为组装日志信息和转换数值格式，该包较为经典，可以多读几遍