Windows平台下程序日志的设计和实现（上：设计、实现和应用）
问题：
在很多应用中，需要记录程序运行过程中的关键信息、关键操作、警告和异常等。这些信息可以被用来追溯、调试和排错、分析运行时环境，或者用于其他特定的用途。一些长期运行的、无人监控的或者运行在后台不带UI的程序，记录运行时的日志尤其重要。
目标：
1、 实现日志记录功能。
2、 模块容易使用、容易扩展、可灵活配置。
3、 日志内容分类输出。
约束：
Windows平台 .net 架构
方案：
1、 可以向文件、数据库和Windows事件日志中记录日志（打开Windows的“控制面板/管理工具/事件查看器”，系统显示Windows事件日志），并通过配置文件灵活配置。
2、 可以容易地增加其他的日志输出源。
3、 写入日志源的同时，可以把控制“委托（delegate）”给外部入口。通常用这个办法通知监控程序。例如，在写日志的同时，将日志信息“委托”输出到用户界面的一个ListBox中，管理员可以在ListBox中适时看到日志信息。
4、 日志分类输出：DEBUG < INFO < WARN < ERROR < FATAL。小于预定级别的日志不输出。
设计：
1、设计类图：
2、设计思路：
名称
类型
功能描述
ILogger
接口
日志模块的接口，对外约定了操作日志的公共方法。
CLoggerAbstract
抽象类
CLoggerAbstract 实现接口 ILogger。
在 CLoggerAbstract 中实现了日志操作的通用方法，是日志实现的框架。向具体输出源写入日志的操作通过子类实现CLoggerAbstract的抽象函数来实现。
这是一个典型的使用继承的Template模式（Template模式的另外一种实现方法是使用聚合）。
CLoggerAbstract中包含一个List，用以记录所有向日志登记的外部入口函数。一旦写日志的动作发生，CLoggerAbstract调用所有登记的入口函数，并把日志信息作为参数传入。这是一个观察者模式。
CLoggerFil
CLoggerDatabase
CLoggerEvent
类
分别继承自抽象类CLoggerAbstract，它们分别实现了向文件、数据库和Windows事件日志写入日志的具体操作。
上述三个类和CLoggerAbstract 类构成了模板模式。
CLoggerFactory
类
提供静态方法创建具体的日志处理类（CLoggerFile、CLoggerDatabase、CLoggerEvent）。
这是一个工厂模式。
实现：
关键部分的实现。
1、 接口ILogger
public interface ILogger
{
// 写日志
void debug( string message, string source );
void info ( string me
ssage, string source );
void warn ( string message, string source );
void error( string message, string source );
void fatal( string message, string source );
// 设置和返回日志输出级别
void setLevel(enumLevel level);
enumLevel getLevel();
// 管理外部程序处理入口
void addEntryWrittenHander( Delegate handler );
void clearEntryWrittenHander();
void enableEntryWrittenHander( bool enabled );
}
2、 模板方式的实现
在抽象类CLoggerAbstract中声明了抽象方法：
// 抽象函数，具体的写日志操作由子类实现
public abstract void _writeLog(string message, string source, enumLevel type);
CLoggerAbstract中写日志的代码（以debug()为例）：
if( _outputLevel <= enumLevel.DEBUG ) // 实现日志分级输出
write( message, source, enumLevel.DEBUG );
CLoggerAbstract的write（）实际调用了抽象函数_writeLog()：
private void write( string message, string source, enumLevel type )
{
try
{
_writeLog( message, source, type ); // 调用抽象方法
OnEntryWritten( message, source, type );
}
catch( Exception ex )
{
Trace.WriteLine("Write logger error:" + ex.Message);
}
}
抽象函数_writeLog()的具体实现在各个子类中，因日志输出源的不同而有不同的版本。整个的运算逻辑在模板类中（这里是抽象类CLoggerAbstract），具体类只是填充了模板类的空白。这样做，达到了代码复用的目的，并且使业务逻辑更加清晰。
3、 管理外部处理入口函数
CLoggerAbstract中包含一个List，用来保存所有登记的外部处理入口函数：
// 写日志时触发外部方法的HANDLE
private static ArrayList _entryWrittenEventHandler = new ArrayList();
当CLoggerAbstract写入日志的时候，依次调用_entryWrittenEventHandler中登记的函数，并把当前写入的日志内容作为参数传给这些函数：
if( _entryWrittenEventHandler.Count >0 )
{
myLogEntryWrittenArgs args = new myLogEntryWrittenArgs();
args.Entry.TimeWritten = DateTime.Now;
args.Entry.Message = message;
args.Entry.Type = type;
args.Entry.Source = source;
foreach( myLogEntryWrittenHandler aHandler in _entryWrittenEventHandler )
{
aHandler( this, args );
}
}
这样一来，凡是在CLoggerAbstract中登记的函数都能够适时得到写入日志的信息。CLoggerAbstract提供了一组方法，用以登记和取消登记。
/// <summary>
/// 设置写日志时触发的外部方法
/// </summary>
/// <param name="handler">外部方法HANDLE</param>
public void addEntryWrittenHander( Delegate handler )
{
try
{
if( !_entryWrittenEventHandler.Contains(handler) )
_entryWrittenEventHandler.Add( handler );
}
catch( Exception ex )
{
this.warn("add entry written hander error:"+ex.Message, this.ToString());
}
}
/// <summary>
/// 清除写日志时触发的外部方法
/// </summary>
public void clearEntryWrittenHander()
{
try
{
_entryWrittenEventHandler.Clear();
}
catch( Exception ex )
{
this.warn("clear entry written hander error:"+ex.Message, this.ToString());
}
}
4、 CLoggerFactory
CLoggerFactory中定义了一个静态方法，用来根据配置文件中的配置项创建不同的日志处理类。
public static ILogger getLogger()
{
// 日志类型
string logger = CConfiguration.getConfiguration("logger.type");
// 日志名或日志文件名
string loggerName = CConfiguration.getConfiguration("logger.name");
// 日志级别
enumLevel level = str2enum( CConfiguration.getConfiguration("logger.level") );
// 创建日志类
if( logger.ToLower().Equals("file") ) // 文件日志
{
return new CLoggerFile( loggerName, level );
}
else if( logger.ToLower().Equals("database") ) // 数据库日志
{
return new CLoggerDatabase( loggerName, level );
}
else// if( logger.ToLower().Equals("event") ) // 缺省使用系统日志
{
return new CLoggerEvent( loggerName, level );
}
}
应用：
1、 配置文件
l 在配置文件（开发环境中名为app.config文件）中修改logger.type的值，可以指定日志输出源。database代表数据库；file代表文件；event或者其他代表Windows系统日志。
l 在配置文件中修改logger.level的值，可以指定日志的输出级别。日志级别：DEBUG < INFO < WARN < ERROR < FATAL。
l 在配置文件中修改logger.name的值，则对应不同的logger.type可以有不同的含义。
1. 如果logger.type是database，则logger.name是向数据库写日志的SQL串，通常是一条带参数的INSERT语句；
2. 如果logger.type是file，则logger.name是记录日志的文件名；
3. 如果logger.type是event，则logger.name是向Windows写入日志的源名。
2、 设置例子
日志源为数据库，日志输出级别为：DEBUG，记录日志的数据库表（oracle）已经建立。则配置文件：
<add key="database.connectionString"
value="Provider=OraOLEDB.Oracle.1;Password=zy;User ID=zy;Data Source=mytest" />
……
<add key="logger.type" value="database" />
<add key="logger.level" value="debug" />
<add key="logger.name" value="begin insert into logger(sydate, message, source,
>
loglevel) values(´{0}´,´{1}´,´{2}´,´{3}´); commit;end;" />
日志源为文件，日志输出级别为：DEBUG。
<add key="logger.type" value="file" />
<add key="logger.level" value="debug" />
<add key="logger.name" value="c://mylog2005.log" />
日志源为系统，日志输出级别为：INFO。
<add key="logger.type" value="event" />
<add key="logger.level" value="info" />
<add key="logger.name" value="myevent" />
3、 应用举例：
定义一个logger
private static ILogger logger = CLoggerFactory.getLogger();
在Form上添加Listbox，定义外部处理函数：
public void logEntryWritten(object sender, myLogEntryWrittenArgs e)
{
try
{
listBox1.Items.Insert( 0, e.Entry.TimeWritten + " " + e.Entry.Message );
//最多显示500行
while( listBox1.Items.Count > 500 )
{
listBox1.Items.RemoveAt( listBox1.Items.Count-1 );
}
}
catch( Exception ex )
{
MessageBox.Show( ex.Message );
}
}
将外部处理函数向Logger登记：
logger.clearEntryWrittenHander();
logger.addEntryWrittenHander( new myLogEntryWrittenHandler(this.logEntryWritten) );
写日志：
_log.info( "启动 Schedule" ,this.ToString());
每当写入日志的时候，logEntryWritten()会被调用。
扩充：
可以在以下方面对程序进行扩充：
1、 日志内容的格式化输出；
2、 增加多种日志输出源
3、 更强的运行时信息输出，如写入日志的类、函数、行号等信息。
作者：张昱（e-zhangyu@vip.sina.com）