Java项目构建基础：统一结果，统一异常，统一日志-java 统一日志

在开发过程中，为了提升开发效率，提升代码规范，我们会将返回结果，异常以及日志进行统一封装处理，接下来我们一起来看看如何实现。

统一结果返回

目前的前后端开发大部分数据的传输格式都是json，因此定义一个统一规范的数据格式有利于前后端的交互与UI的展示。

1. 统一结果的一般形式

是否响应成功；
响应状态码；
状态码描述；
响应数据；
其他标识符。

2. 结果类枚举

前三者可定义结果枚举，如：success，code，message

@Getter
public enum ResultCodeEnum {
    SUCCESS(true,20000,"成功"),
    UNKNOWN_ERROR(false,20001,"未知错误"),,
    PARAM_ERROR(false,20002,"参数错误"),
    ;

    // 响应是否成功
    private Boolean success;
    // 响应状态码
    private Integer code;
    // 响应信息
    private String message;

    ResultCodeEnum(boolean success, Integer code, String message) {
        this.success = success;
        this.code = code;
        this.message = message;
    }
}

3. 统一结果类

第5个属于自定义返回，利用前4者可定义统一返回对象。

注意：

外接只可以调用统一返回类的方法，不可以直接创建，影刺构造器私有；
内置静态方法，返回对象；
为便于自定义统一结果的信息，建议使用链式编程，将返回对象设类本身，即return this；
响应数据由于为json格式，可定义为JsonObject或Map形式；

@Data
public class R {
    private Boolean success;

    private Integer code;

    private String message;

    private Map<String, Object> data = new HashMap<>();

    // 构造器私有
    private R(){}

    // 通用返回成功
    public static R ok() {
        R r = new R();
        r.setSuccess(ResultCodeEnum.SUCCESS.getSuccess());
        r.setCode(ResultCodeEnum.SUCCESS.getCode());
        r.setMessage(ResultCodeEnum.SUCCESS.getMessage());
        return r;
    }

    // 通用返回失败，未知错误
    public static R error() {
        R r = new R();
        r.setSuccess(ResultCodeEnum.UNKNOWN_ERROR.getSuccess());
        r.setCode(ResultCodeEnum.UNKNOWN_ERROR.getCode());
        r.setMessage(ResultCodeEnum.UNKNOWN_ERROR.getMessage());
        return r;
    }

    // 设置结果，形参为结果枚举
    public static R setResult(ResultCodeEnum result) {
        R r = new R();
        r.setSuccess(result.getSuccess());
        r.setCode(result.getCode());
        r.setMessage(result.getMessage());
        return r;
    }

    /**------------使用链式编程，返回类本身-----------**/

    // 自定义返回数据
    public R data(Map<String,Object> map) {
        this.setData(map);
        return this;
    }

    // 通用设置data
    public R data(String key,Object value) {
        this.data.put(key, value);
        return this;
    }

    // 自定义状态信息
    public R message(String message) {
        this.setMessage(message);
        return this;
    }

    // 自定义状态码
    public R code(Integer code) {
        this.setCode(code);
        return this;
    }

    // 自定义返回结果
    public R success(Boolean success) {
        this.setSuccess(success);
        return this;
    }
}

4. 控制层返回

视图层使用统一结果：

@RestController
@RequestMapping("/api/v1/users")
public class TeacherAdminController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping
    public R list() {
        List<Teacher> list = teacherService.list(null);
        return R.ok().data("itms", list).message("用户列表");
    }
}

json结果：

{
  "success": true,
  "code": 20000,
  "message": "查询用户列表",
  "data": {
    "itms": [
      {
        "id": "1",
        "username": "admin",
        "role": "ADMIN",
        "deleted": false,
        "gmtCreate": "2019-12-26T15:32:29",
        "gmtModified": "2019-12-26T15:41:40"
      },{
        "id": "2",
        "username": "zhangsan",
        "role": "USER",
        "deleted": false,
        "gmtCreate": "2019-12-26T15:32:29",
        "gmtModified": "2019-12-26T15:41:40"
      }
    ]
  }
}

统一结果类的使用参考了mybatis-plus中R对象的设计。

统一异常处理

使用统一返回结果时，还有一种情况，就是程序的保存是由于运行时异常导致的结果，有些异常我们可以无法提前预知，不能正常走到我们return的R对象返回。

因此，我们需要定义一个统一的全局异常来捕获这些信息，并作为一种结果返回控制层。

1. @ControllerAdvice

该注解为统一异常处理的核心：

是一种作用于控制层的切面通知(Advice)，该注解能够将通用的@ExceptionHandler、@InitBinder和@ModelAttributes方法收集到一个类型，并应用到所有控制器上。

该类中的设计思路：

使用@ExceptionHandler注解捕获指定或自定义的异常；
使用@ControllerAdvice集成@ExceptionHandler的方法到一个类中；
必须定义一个通用的异常捕获方法，便于捕获未定义的异常信息；
自定一个异常类，捕获针对项目或业务的异常；
异常的对象信息补充到统一结果枚举中；

2. 自定义全局异常类

@Data
public class CMSException extends RuntimeException {
    private Integer code;

    public CMSException(Integer code, String message) {
        super(message);
        this.code = code;
    }

    public CMSException(ResultCodeEnum resultCodeEnum) {
        super(resultCodeEnum.getMessage());
        this.code = resultCodeEnum.getCode();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "CMSException{" + "code=" + code + ", message=" + this.getMessage() + '}';
    }
}

3. 统一异常处理器

// ...
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {

    /**-------- 通用异常处理方法 --------**/
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    @ResponseBody
    public R error(Exception e) {
        e.printStackTrace();
        return R.error(); // 通用异常结果
    }

    /**-------- 指定异常处理方法 --------**/
    @ExceptionHandler(NullPointerException.class)
    @ResponseBody
    public R error(NullPointerException e) {
        e.printStackTrace();
        return R.setResult(ResultCodeEnum.NULL_POINT);
    }

    @ExceptionHandler(HttpClientErrorException.class)
    @ResponseBody
    public R error(IndexOutOfBoundsException e) {
        e.printStackTrace();
        return R.setResult(ResultCodeEnum.HTTP_CLIENT_ERROR);
    }

    /**-------- 自定义定异常处理方法 --------**/
    @ExceptionHandler(CMSException.class)
    @ResponseBody
    public R error(CMSException e) {
        e.printStackTrace();
        return R.error().message(e.getMessage()).code(e.getCode());
    }
}

4. 控制层展示

以下为展示当遇到null指定异常时，返回的结果信息：

{
  "success": false,
  "code": 20007,
  "message": "空指针异常",
  "data": {}
}

统一日志收集

日志是追踪错误定位问题的关键，尤其在生产环境中，需要及时修复热部署，不会提供开发者debug的环境，此时日志将会是最快解决问题的关键

日志的框架比较丰富，由于spring boot对logback的集成，因此推荐使用logback在项目中使用。

1. Logback

关于logback的配置和介绍，可以参考官网。

2. 配置

以下直接贴出配置信息，介绍信息科直接参考备注：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!-- 日志级别从低到高分为TRACE < DEBUG < INFO < WARN < ERROR < FATAL，如果设置为WARN，则低于WARN的信息都不会输出 -->
<!-- scan:当此属性设置为true时，配置文档如果发生改变，将会被重新加载，默认值为true -->
<!-- scanPeriod:设置监测配置文档是否有修改的时间间隔，如果没有给出时间单位，默认单位是毫秒。
                 当scan为true时，此属性生效。默认的时间间隔为1分钟。 -->
<!-- debug:当此属性设置为true时，将打印出logback内部日志信息，实时查看logback运行状态。默认值为false。 -->
<configuration  scan="true" scanPeriod="10 seconds">
    <contextName>logback</contextName>

    <!-- name的值是变量的名称，value的值时变量定义的值。通过定义的值会被插入到logger上下文中。定义后，可以使“${}”来使用变量。 -->
    <property name="log.path" value="D:/Documents/logs/edu" />

    <!--0. 日志格式和颜色渲染 -->
    <!-- 彩色日志依赖的渲染类 -->
    <conversionRule conversionWord="clr" converterClass="org.springframework.boot.logging.logback.ColorConverter" />
    <conversionRule conversionWord="wex" converterClass="org.springframework.boot.logging.logback.WhitespaceThrowableProxyConverter" />
    <conversionRule conversionWord="wEx" converterClass="org.springframework.boot.logging.logback.ExtendedWhitespaceThrowableProxyConverter" />
    <!-- 彩色日志格式 -->
    <property name="CONSOLE_LOG_PATTERN" value="${CONSOLE_LOG_PATTERN:-%clr(%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}){faint} %clr(${LOG_LEVEL_PATTERN:-%5p}) %clr(${PID:- }){magenta} %clr(---){faint} %clr([%15.15t]){faint} %clr(%-40.40logger{39}){cyan} %clr(:){faint} %m%n${LOG_EXCEPTION_CONVERSION_WORD:-%wEx}}"/>

    <!--1. 输出到控制台-->
    <appender name="CONSOLE" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <!--此日志appender是为开发使用，只配置最底级别，控制台输出的日志级别是大于或等于此级别的日志信息-->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.ThresholdFilter">
            <level>debug</level>
        </filter>
        <encoder>
            <Pattern>${CONSOLE_LOG_PATTERN}</Pattern>
            <!-- 设置字符集 -->
            <charset>UTF-8</charset>
        </encoder>
    </appender>

    <!--2. 输出到文档-->
    <!-- 2.1 level为 DEBUG 日志，时间滚动输出  -->
    <appender name="DEBUG_FILE" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        <!-- 正在记录的日志文档的路径及文档名 -->
        <file>${log.path}/edu_debug.log</file>
        <!--日志文档输出格式-->
        <encoder>
            <pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{50} - %msg%n</pattern>
            <charset>UTF-8</charset> <!-- 设置字符集 -->
        </encoder>
        <!-- 日志记录器的滚动策略，按日期，按大小记录 -->
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <!-- 日志归档 -->
            <fileNamePattern>${log.path}/web-debug-%d{yyyy-MM-dd}.%i.log</fileNamePattern>
            <timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.SizeAndTimeBasedFNATP">
                <maxFileSize>100MB</maxFileSize>
            </timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy>
            <!--日志文档保留天数-->
            <maxHistory>15</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <!-- 此日志文档只记录debug级别的 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>debug</level>
            <onMatch>ACCEPT</onMatch>
            <onMismatch>DENY</onMismatch>
        </filter>
    </appender>

    <!-- 2.2 level为 INFO 日志，时间滚动输出  -->
    <appender name="INFO_FILE" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        <!-- 正在记录的日志文档的路径及文档名 -->
        <file>${log.path}/edu_info.log</file>
        <!--日志文档输出格式-->
        <encoder>
            <pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{50} - %msg%n</pattern>
            <charset>UTF-8</charset>
        </encoder>
        <!-- 日志记录器的滚动策略，按日期，按大小记录 -->
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <!-- 每天日志归档路径以及格式 -->
            <fileNamePattern>${log.path}/web-info-%d{yyyy-MM-dd}.%i.log</fileNamePattern>
            <timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.SizeAndTimeBasedFNATP">
                <maxFileSize>100MB</maxFileSize>
            </timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy>
            <!--日志文档保留天数-->
            <maxHistory>15</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <!-- 此日志文档只记录info级别的 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>info</level>
            <onMatch>ACCEPT</onMatch>
            <onMismatch>DENY</onMismatch>
        </filter>
    </appender>

    <!-- 2.3 level为 WARN 日志，时间滚动输出  -->
    <appender name="WARN_FILE" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        <!-- 正在记录的日志文档的路径及文档名 -->
        <file>${log.path}/edu_warn.log</file>
        <!--日志文档输出格式-->
        <encoder>
            <pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{50} - %msg%n</pattern>
            <charset>UTF-8</charset> <!-- 此处设置字符集 -->
        </encoder>
        <!-- 日志记录器的滚动策略，按日期，按大小记录 -->
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <fileNamePattern>${log.path}/web-warn-%d{yyyy-MM-dd}.%i.log</fileNamePattern>
            <timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.SizeAndTimeBasedFNATP">
                <maxFileSize>100MB</maxFileSize>
            </timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy>
            <!--日志文档保留天数-->
            <maxHistory>15</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <!-- 此日志文档只记录warn级别的 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>warn</level>
            <onMatch>ACCEPT</onMatch>
            <onMismatch>DENY</onMismatch>
        </filter>
    </appender>

    <!-- 2.4 level为 ERROR 日志，时间滚动输出  -->
    <appender name="ERROR_FILE" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        <!-- 正在记录的日志文档的路径及文档名 -->
        <file>${log.path}/edu_error.log</file>
        <!--日志文档输出格式-->
        <encoder>
            <pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{50} - %msg%n</pattern>
            <charset>UTF-8</charset> <!-- 此处设置字符集 -->
        </encoder>
        <!-- 日志记录器的滚动策略，按日期，按大小记录 -->
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <fileNamePattern>${log.path}/web-error-%d{yyyy-MM-dd}.%i.log</fileNamePattern>
            <timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.SizeAndTimeBasedFNATP">
                <maxFileSize>100MB</maxFileSize>
            </timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy>
            <!--日志文档保留天数-->
            <maxHistory>15</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <!-- 此日志文档只记录ERROR级别的 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>ERROR</level>
            <onMatch>ACCEPT</onMatch>
            <onMismatch>DENY</onMismatch>
        </filter>
    </appender>

    <!--
        <logger>用来设置某一个包或者具体的某一个类的日志打印级别、
        以及指定<appender>。<logger>仅有一个name属性，
        一个可选的level和一个可选的addtivity属性。
        name:用来指定受此logger约束的某一个包或者具体的某一个类。
        level:用来设置打印级别，大小写无关：TRACE, DEBUG, INFO, WARN, ERROR, ALL 和 OFF，
              还有一个特俗值INHERITED或者同义词NULL，代表强制执行上级的级别。
              如果未设置此属性，那么当前logger将会继承上级的级别。
        addtivity:是否向上级logger传递打印信息。默认是true。
        <logger name="org.springframework.web" level="info"/>
        <logger name="org.springframework.scheduling.annotation.ScheduledAnnotationBeanPostProcessor" level="INFO"/>
    -->

    <!--
        使用mybatis的时候，sql语句是debug下才会打印，而这里我们只配置了info，所以想要查看sql语句的话，有以下两种操作：
        第一种把<root level="info">改成<root level="DEBUG">这样就会打印sql，不过这样日志那边会出现很多其他消息
        第二种就是单独给dao下目录配置debug模式，代码如下，这样配置sql语句会打印，其他还是正常info级别：
        【logging.level.org.mybatis=debug logging.level.dao=debug】
     -->

    <!--
        root节点是必选节点，用来指定最基础的日志输出级别，只有一个level属性
        level:用来设置打印级别，大小写无关：TRACE, DEBUG, INFO, WARN, ERROR, ALL 和 OFF，
        不能设置为INHERITED或者同义词NULL。默认是DEBUG
        可以包含零个或多个元素，标识这个appender将会添加到这个logger。
    -->

    <!-- 4. 最终的策略 -->
    <!-- 4.1 开发环境:打印控制台-->
    <springProfile name="dev">
        <logger name="com.cms" level="info"/>
        <root level="info">
            <appender-ref ref="CONSOLE" />
            <appender-ref ref="DEBUG_FILE" />
            <appender-ref ref="INFO_FILE" />
            <appender-ref ref="WARN_FILE" />
            <appender-ref ref="ERROR_FILE" />
        </root>
    </springProfile>


    <!-- 4.2 生产环境:输出到文档-->
    <springProfile name="pro">
        <logger name="com.cms" level="warn"/>
        <root level="info">
            <appender-ref ref="ERROR_FILE" />
            <appender-ref ref="WARN_FILE" />
        </root>
    </springProfile>

</configuration>

3. 日志收集异常信息

日志信息往往伴随着异常信息的输出，因此，我们需要修改统一异常的处理器，将异常信息以流的方式写到日志文件中。

异常信息文件工具类：

@Slf4j
public class ExceptionUtil {

    /**
     * 打印异常信息
     */
    public static String getMessage(Exception e) {
        String swStr = null;
        try (StringWriter sw = new StringWriter(); PrintWriter pw = new PrintWriter(sw)) {
            e.printStackTrace(pw);
            pw.flush();
            sw.flush();
            swStr = sw.toString();
        } catch (IOException ex) {
            ex.printStackTrace();
            log.error(ex.getMessage());
        }
        return swStr;
    }
}

修改统一异常处理器，将异常方法中的直接打印改为日志输入并打印：

// ...
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@ControllerAdvice
@Slf4j
public class GlobalExceptionHandler {

    /**-------- 通用异常处理方法 --------**/
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    @ResponseBody
    public R error(Exception e) {
        // e.printStackTrace();
        log.error(ExceptionUtil.getMessage(e));
        return R.error();
    }

   // ...
}

注意：

日志的环境即spring.profiles.acticve，跟随项目启动;
启动后，即可到自定目录查找到生成的日志文件;
本地idea调试时，推荐Grep Console插件可实现控制台的自定义颜色输出