日志脱敏之log4j源码分析（一）

这篇博客提供了一种日志脱敏的实现方式-利用log4j进行脱敏，本文基于log4j 1.2版本。
日志脱敏的几种方式：

• 业务简单，少量日志记录的情况下，可以去手动替换敏感信息
• 大量日志记录的时候，每次调用logger.info都要去考虑脱敏太过麻烦，可以在pojo类里修改toString方法，将敏感数据脱敏
• 大量日志，并且pojo类里有Map类型参数，没办法判断map的value是否是敏感数据。或者日志记录点太多，就需要一种方法，在底层进行脱敏，做到调用方无感知

实际工作中公司可能会使用自己的组件进行日志采集，所以在底层加入脱敏的支持是最好的选择。
这是一个最简单的log4j的demo

import org.apache.log4j.Logger;

public class Demo {
    
    private static Logger logger = Logger.getLogger(Demo.class);
    public static void main(String[] args) {
    
        logger.info("start");
        // ..do something
        logger.info("end");
    }
}

首先了解下log4j的结构，log4j的核心类
Logger：提供记录日志的各种api，是最核心的类。
Category：Logger类的爸爸，Logger类继承自父类Category的各种属性，用来做到封装细节，暴露简单api。
Category类中有两个关键类属性：

• 1.LoggerRepository，维护了全部的logger的单例对象（为什么这么做?记录日志的动作是同步得，会影响服务性能，单例对象可以复用，提升服务器性能）他的默认实现是Hierarchy，这个类维护了一个HashTable对象，存放你无数个Controller或者Service里面的静态logger。（同时这个类也实现了log4j的一个关键特性，日志继承，有兴趣的可以看下官方文档，对今天大的分析用处不大，不在赘述）
• 2.AppenderAttachableImpl 好长的名字，不过看意思应该是‘可连接的追加器’，什么意思呢？就是他属于一个管理类，用来管理你的各种Appender，比如ConsoleAppender，FileAppender等等，同时他可以在老的Appender列表后面追加、删除Appender，所以就有了这个名字，个人见解。其实叫AppenderManager，或者AppenderHolder不是更符合常规的命名习惯吗？个性化的命名不太适合开源项目。

OK，关键类了解之后，来看看logger4j的工作流程，下面是从网上找的调用logger.info的时序图，这个是最简单的版本，适合新手学习。先看一眼，不用完全明白，后面再讲。

1. 我的工程的依赖

<dependency>
      <groupId>log4j</groupId>
      <artifactId>log4j</artifactId>
      <version>1.2.17</version>
</dependency>

2. 调用logger.info(“hello”)
3. 进入info方法，判断logger级别达到需要记录的级别后，就记录日志，找到forcedLog这行。
4. 进入forcedLog方法，他创建了一个新的LoggingEvent对象，调用了callAppenders方法。(这里留心一下，每次都创建新的LoggingEvent对象，是性能不友好的，感兴趣的可以了解下，号称性能优越的Log4j是如何处理LoggingEvent这个类的。)
5. 进入callAppenders方法，判断AppenderAttachableImpl 他维护的appenderList不为空后，进入appendLoopOnAppenders这一行
6. 进入appendLoopOnAppenders方法。重头戏来了，遍历appenderList的每个appender，进行doAppender操作（这里用到了两种设计模式，有没有人知道？答案在下一篇博客揭晓日志脱敏之Log4j源码分析（二））
7. Appender的默认实现AppenderSkeleton（appender骨架。。命名真是特别）doAppender方法实际调用了append方法，在此之前经过了一些Filter的判断，这里的判断就是其中一种设计模式的佐证。
8. Appender的实现太多，我们随便选择一个，进入SyslogAppender实现，无视上面的层层判断，看下这行layout.format(event);这里使用Appender对应的layout对event进行了format，后面的操作是这个appender的业务实现，不用太关注。

OK，目前为止，我们已经知道了整个流程，不要忘了我们最初的目的，是要用logger4j的特性进行日志脱敏。

• 首先我们能想到的是自定义Appender，然后在里面自己想怎么脱都行，但是有时候我们使用的是自带的Appender，或者公司自己的Appender组件（比如说flume Appender来做日志收集），重写或者继承这些Appender都会给你的代码带来bad smell。
• 其次，在event处理时，会使用appender对应的layout进行处理。我们可以在layout.format方法里进行脱敏，自定义一个layout太简单不过。
  比如对手机号进行脱敏：

public class PhoneMaskLayout extends Layout {
    
    
    private static Pattern pattern = Pattern.compile("(1[0-9]{2})[0-9]{4}([0-9]{3})");
    private static String replace = "$1****$2";
    public String format(LoggingEvent event) {
    
        String msg = event.getMessage().toString();
        Matcher matcher = pattern.matcher(msg);
        if (matcher.find()) {
    
            msg = matcher.replaceAll(replace);
        }
        return msg;
    }
    //...
}

至此，看似好像可以了，但是在工作中仅仅实现功能是不可以的，性能，安全都要考虑到，上面说过了，appender的appende方法是同步操作，用正则去匹配手机号会造成严重的性能问题，在下一篇我会写下如何提升性能。

系列博客：

• 日志脱敏之Log4j源码分析（二）

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