一、前言
回顾：日志记录之日志配置揭秘
在上一篇中，我们已经了解了内置系统的默认配置和自定义配置的方式，在学习了配置的基础上，我们进一步的对日志在程序中是如何使用的深入了解学习。所以在这一篇中，主要是对日志记录的核心机制进行学习说明。
二、说明
在上一篇中，我们留下了两个问题
- 日志记录的输出可以在哪里查看？而又由什么实现决定的呢？
- 如何管理输出不同的日志呢？都有哪些方式呢？
第一个问题：在官方的实现有：Console 、Debug 、EventSource 、EventLog 、TraceSource 、Azure App Service，还有一些第三方实现，当然了我们自己也是可以实现的。 是由ILoggerProvider 接口来决定实现的。
第二个问题：由 log Level、EventId、Logger Provider、Log filtering、Log category、Log scopes 合作解决。
由上面的问题可以发现，我们可以实现多种不同的输出目标方式来实现写日志记录，但是又如何控制在写日志这个操作不变的情况下，实现不同的输入目标，这个时候我们就会想到，可以通过抽象的方式，将写日志这个操作动作抽象出来，而输出目标依赖这个动作实现具体的操作。所以当我们调用写日志操作方法的时候，由此依次调用对应的具体实现方法，把日志写到具体的目标上。
这个过程具体是怎么实现的呢？我们接着往下看。
三、开始
其实在学习之前，我们应该都已经了解.net core框架有一个重要的特征就是依赖注入，通过在应用启动时候，将各种定义好的实现类型放入到一个集合容器中，通过在运行时，将从集合容器中取出放入对应的类型中。
日志记录的的实现方式也离不开这个。下面让我们一起来看看。
3.1 日志记录器工厂
3.1.1 ILoggerFactory 接口
public interface ILoggerFactory : IDisposable{ ILogger CreateLogger(string categoryName); void AddProvider(ILoggerProvider provider);}ILoggerFactory是日志记录器的工厂接口类，用于配置日志记录系统并创建Logger实例的类，默认实现两个接口方法为，通过CreateLogger()方法来创建ILogger实例，（其中参数categoryName是一个日志类别，用于调用Logger所在类的全名，类别指明日志消息是谁写入的，一般我们将日志所属的的组件、服务或者消息类型名称作为日志类别。） 而AddProvider()添加日志记录提供程序，向日志系统注册添加一个ILoggerProvider。工厂接口类的默认实现类为LoggerFactory , 我们继续往下看：
3.1.2 LoggerFactory 实现
ILoggerFactory 的默认实现是 LoggerFactory ,在构造函数中，如下：
public class LoggerFactory : ILoggerFactory { private static readonly LoggerRuleSelector RuleSelector = new LoggerRuleSelector(); private readonly Dictionary<string, Logger> _loggers = new Dictionary<string, Logger>(StringComparer.Ordinal); private readonly List<ProviderRegistration> _providerRegistrations = new List<ProviderRegistration>(); private readonly object _sync = new object(); private volatile bool _disposed; private IDisposable _changeTokenRegistration; private LoggerFilterOptions _filterOptions; private LoggerExternalScopeProvider _scopeProvider; public LoggerFactory() : this(Enumerable.Empty<ILoggerProvider>()) { } public LoggerFactory(IEnumerable<ILoggerProvider> providers) : this(providers, new StaticFilterOptionsMonitor(new LoggerFilterOptions())) { } public LoggerFactory(IEnumerable<ILoggerProvider> providers, LoggerFilterOptions filterOptions) : this(providers, new StaticFilterOptionsMonitor(filterOptions)) { } public LoggerFactory(IEnumerable<ILoggerProvider> providers, IOptionsMonitor<LoggerFilterOptions> filterOption) { foreach (var provider in providers) { AddProviderRegistration(provider, dispose: false); } _changeTokenRegistration = filterOption.OnChange(RefreshFilters); RefreshFilters(filterOption.CurrentValue); } private void AddProviderRegistration(ILoggerProvider provider, bool dispose) { _providerRegistrations.Add(new ProviderRegistration { Provider = provider, ShouldDispose = dispose }); if (provider is ISupportExternalScope supportsExternalScope) { if (_scopeProvider == null) { _scopeProvider = new LoggerExternalScopeProvider(); } supportsExternalScope.SetScopeProvider(_scopeProvider); } } }从LoggerFactory 中 的构造函数中可以发现，通过注入的方式获取到ILoggerProvider（这个在下文中会说明），并调用AddProviderRegistration方法添加注册程序，将ILoggerProvider保存到ProviderRegistration集合中。
AddProviderRegistration 方法：
这是一个日志程序提供器，将
ILoggerProvider保存到ProviderRegistration集合中。当日志提供器实现 ISupportExternalScope 接口将单例 LoggerExternalScopeProvider 保存到 provider._scopeProvider 中。
ProviderRegistration集合:
private struct ProviderRegistration{ public ILoggerProvider Provider; public bool ShouldDispose;}其中的 ShouldDispose 字段标识在在
LoggerFactory生命周期结束之后，该ILoggerProvider是否需要释放。虽然在系统中LoggerFactory为单例模式，但是其提供了一个静态方法生成一个可释放的DisposingLoggerFactory。
在LoggerFactory 实现默认的接口方法CreateLogger(),AddProvider()
查看源码如下：
CreateLogger
创建ILogger实例，CreateLogger() 源码如下：
public class LoggerFactory : ILoggerFactory { private readonly Dictionary<string, Logger> _loggers = new Dictionary<string, Logger>(StringComparer.Ordinal); private readonly List<ProviderRegistration> _providerRegistrations = new List<ProviderRegistration>(); private struct ProviderRegistration { public ILoggerProvider Provider; public bool ShouldDispose; } public ILogger CreateLogger(string categoryName) { if (CheckDisposed()) { throw new ObjectDisposedException(nameof(LoggerFactory)); } lock (_sync) { if (!_loggers.TryGetValue(categoryName, out var logger)) { logger = new Logger { Loggers = CreateLoggers(categoryName), }; (logger.MessageLoggers, logger.ScopeLoggers) = ApplyFilters(logger.Loggers); _loggers[categoryName] = logger; } return logger; } } private LoggerInformation[] CreateLoggers(string categoryName) { var loggers = new LoggerInformation[_providerRegistrations.Count]; for (var i = 0; i < _providerRegistrations.Count; i++) { loggers[i] = new LoggerInformation(_providerRegistrations[i].Provider, categoryName); } return loggers; } }从源码可以看出，CreateLogger方法中，会检测资源是否被释放，在方法中，根据内部定义的字典集合Dictionary<string, Logger> _loggers,判断字典中是否存在对应的Logger属性对象，如果不存在，会调用CreateLoggers方法根据之前注册的的所有ILoggerProvider 所创建出来 ProviderRegistration 集合来实现创建Logger属性集合（根据日志类别生成了对应实际的日志写入类FileLogger、ConsoleLogger等），并通过字典集合的方式保存categoryName和对应的Logger。
创建 Logger 需要的
LoggerInformation[]internal readonly struct LoggerInformation{public LoggerInformation(ILoggerProvider provider, string category) : this(){ProviderType = provider.GetType();Logger = provider.CreateLogger(category);Category = category;ExternalScope = provider is ISupportExternalScope;}public ILogger Logger { get; }public string Category { get; }public Type ProviderType { get; }public bool ExternalScope { get; }}根据注册的ILoggerProvider，创建
ILogger其中的字段说明：Logger ：具体日志类别写入途径实现类
Category ： 日志类别名称
ProviderType ： 日志提供器Type
ExternalScope ：是否支持 ExternalScope
继续看CreateLogger方法，在创建Logger之后，还调用了ApplyFilters方法：
private (MessageLogger[] MessageLoggers, ScopeLogger[] ScopeLoggers) ApplyFilters(LoggerInformation[] loggers) { var messageLoggers = new List<MessageLogger>(); var scopeLoggers = _filterOptions.CaptureScopes ? new List<ScopeLogger>() : null; foreach (var loggerInformation in loggers) { RuleSelector.Select(_filterOptions, loggerInformation.ProviderType, loggerInformation.Category, out var minLevel, out var filter); if (minLevel != null && minLevel > LogLevel.Critical) { continue; } messageLoggers.Add(new MessageLogger(loggerInformation.Logger, loggerInformation.Category, loggerInformation.ProviderType.FullName, minLevel, filter)); if (!loggerInformation.ExternalScope) { scopeLoggers?.Add(new ScopeLogger(logger: loggerInformation.Logger, externalScopeProvider: null)); } } if (_scopeProvider != null) { scopeLoggers?.Add(new ScopeLogger(logger: null, externalScopeProvider: _scopeProvider)); } return (messageLoggers.ToArray(), scopeLoggers?.ToArray()); }由源码可以看出，
MessageLogger[] 集合取值：
在获取LoggerInformation[]后进行传参，进行遍历，根据RuleSelector过滤器，从配置文件中读取对应的日志级别，过滤器会返回获取最低级别和对应的一条过滤规则，如果配置文件中没有对应的配置，默认取全局最低级别（MinLevel）,如果读取到的日志级别大于LogLevel.Critical,则将其加入MessageLogger[]。
过滤器的规则：
- 选择当前记录器类型的规则，如果没有，请选择未指定记录器类型的规则
- 选择最长匹配类别的规则
- 如果没有与类别匹配的内容，则采用所有没有类别的规则
- 如果只有一条规则，则使用它的级别和过滤器
- 如果有多个规则，请选择使用最后一条。
- 如果没有适用的规则，请使用全局最低级别
通过MessageLogger[]添加消息日志集合
internal readonly struct MessageLogger{ public MessageLogger(ILogger logger, string category, string providerTypeFullName, LogLevel? minLevel, Func<string, string, LogLevel, bool> filter) { Logger = logger; Category = category; ProviderTypeFullName = providerTypeFullName; MinLevel = minLevel; Filter = filter; } public ILogger Logger { get; } public string Category { get; } private string ProviderTypeFullName { get; } public LogLevel? MinLevel { get; } public Func<string, string, LogLevel, bool> Filter { get; } public bool IsEnabled(LogLevel level) { if (MinLevel != null && level < MinLevel) { return false; } if (Filter != null) { return Filter(ProviderTypeFullName, Category, level); } return true; }}internal readonly struct ScopeLogger{ public ScopeLogger(ILogger logger, IExternalScopeProvider externalScopeProvider) { Logger = logger; ExternalScopeProvider = externalScopeProvider; } public ILogger Logger { get; } public IExternalScopeProvider ExternalScopeProvider { get; } public IDisposable CreateScope<TState>(TState state) { if (ExternalScopeProvider != null) { return ExternalScopeProvider.Push(state); } return Logger.BeginScope<TState>(state); }}在MessageLogger[]中带有MinLevel属性和Filter委托两种过滤配置，而这两种配置的来源，在上一章中可以看到，分别是从配置文件（AddConfiguration）和直接使用委托（AddFilter）来进行配置的。
再由上面的IsEnabled方法可以看出，会先使用 MinLevel 过滤，再使用 Filter 进行过滤。所以这两者存在优先级。
ScopeLogger[ ] 取值 :
如果 ILoggerProvider实现了ISupportExternalScope接口，那么使用LoggerExternalScopeProvider作为Scope功能的实现。反之，使用ILogger作为其Scope功能的实现。
LoggerExternalScopeProvider：
- 通过
Scope组成了一个单向链表，每次beginscope向链表末端增加一个新的元素，Dispose的时候，删除链表最末端的元素。我们知道LoggerExternalScopeProvider在系统中是单例模式，多个请求进来，加入线程池处理。通过使用AsyncLoca来实现不同线程间数据独立。- 有两个地方开启了日志作用域：
- 1、通过
socket监听到请求后，将KestrelConnection加入线程池，线程池调度执行IThreadPoolWorkItem.Execute()方法。在这里开启了一次- 2、在构建请求上下文对象的时候(
HostingApplication.CreateContext())，开启了一次
由上源码可以得出：在工厂记录器类中，通过系统依赖注入的方式解析所有注册的ILoggerProvider，然后调用其中的CreateLogger方法实现创建一个Logger实例对象，而这个Logger实例对象会根据根据注册的ILoggerProvider创建需要的 LoggerInformation[]，并将此对象作为参数进行ApplyFilters过滤器筛选,得到对应的最低等级或过滤规则，最后通过调用Log方法日志记录的时候，会遍历MessageLogger[]集合，根据logger日志类别对应实际不同的日志写入类，调用ILoggerProvider具体实现类 (可以看下文说明) 中的Log方法。
AddProviderRegistration→CreateLoggers→LoggerInformation[]→ApplyFilters→MessageLogger[]→Log→ILoggerProvider ( 执行具体类中的Log方法 )
ILoggerFactory来源：在上一篇中我们在对日志配置进行说明的时候，应用程序在启动初始化的时候会通过注入的方式
CreateDefaultBuilder→ConfigureLogging→AddLoggingpublic static IServiceCollection AddLogging(this IServiceCollection services, Action<ILoggingBuilder> configure){if (services == null){ throw new ArgumentNullException(nameof(services));}services.AddOptions();services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton<ILoggerFactory, LoggerFactory>());services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton(typeof(ILogger<>), typeof(Logger<>)));services.TryAddEnumerable(ServiceDescriptor.Singleton<IConfigureOptions<LoggerFilterOptions>>( new DefaultLoggerLevelConfigureOptions(LogLevel.Information)));configure(new LoggingBuilder(services));return services;}实现将把
ILoggerFactory对象以依赖注入的方式托管到集合容器中，为程序调用提供使用。
3.2日志记录提供器
3.2.1 ILoggerProvider 接口
创建ILogger实例的类型，根据日志类别名称创建一个新的ILogger实例
public interface ILoggerProvider : IDisposable{ ILogger CreateLogger(string categoryName);}这个是具体的日志写入类，在工厂记录器中我们已经提到了这个，在LoggerInformation[]中会根据日志类别注册对应的ILoggerProvider，在系统中我们就可以通过ILogger同时向多个途经写入日志信息。（这也是对上一篇中留下的问题进行再次说明）
ILoogerProvider继承了IDisposable接口，如果某个具体的ILoggerProvider对象需要释放资源，就可以将相关的操作实现在Dispose方法中。
默认的实现方式为多个，官方实现的由ConsoleLoggerProvider 、DebugLoggerProvider 、EventSourceLoggerProvider、EventLogLoggerProvider 、TraceSourceLoggerProvider
以ConsoleLoggerProvider为列
[ProviderAlias("Console")] public class ConsoleLoggerProvider : ILoggerProvider, ISupportExternalScope { private readonly IOptionsMonitor<ConsoleLoggerOptions> _options; private readonly ConcurrentDictionary<string, ConsoleLogger> _loggers; private readonly ConsoleLoggerProcessor _messageQueue; private IDisposable _optionsReloadToken; private IExternalScopeProvider _scopeProvider = NullExternalScopeProvider.Instance; public ConsoleLoggerProvider(IOptionsMonitor<ConsoleLoggerOptions> options) { _options = options; _loggers = new ConcurrentDictionary<string, ConsoleLogger>(); ReloadLoggerOptions(options.CurrentValue); _optionsReloadToken = _options.OnChange(ReloadLoggerOptions); _messageQueue = new ConsoleLoggerProcessor(); if (RuntimeInformation.IsOSPlatform(OSPlatform.Windows)) { _messageQueue.Console = new WindowsLogConsole(); _messageQueue.ErrorConsole = new WindowsLogConsole(stdErr: true); } else { _messageQueue.Console = new AnsiLogConsole(new AnsiSystemConsole()); _messageQueue.ErrorConsole = new AnsiLogConsole(new AnsiSystemConsole(stdErr: true)); } } private void ReloadLoggerOptions(ConsoleLoggerOptions options) { foreach (var logger in _loggers) { logger.Value.Options = options; } } public ILogger CreateLogger(string name) { return _loggers.GetOrAdd(name, loggerName => new ConsoleLogger(name, _messageQueue) { Options = _options.CurrentValue, ScopeProvider = _scopeProvider }); } public void Dispose() { _optionsReloadToken?.Dispose(); _messageQueue.Dispose(); } public void SetScopeProvider(IExternalScopeProvider scopeProvider) { _scopeProvider = scopeProvider; foreach (var logger in _loggers) { logger.Value.ScopeProvider = _scopeProvider; } } }在ConsoleLoggerProvider类型定义中，标注了ProviderAliasAttribute特性，并设置别名为Console,所以在配置过滤规则的时候，可以直接使用这个名称。ILogger的创建实现了具体日志类ConsoleLogger。
3.3 日志记录器
3.3.1 ILogger 接口
表示用于执行日志记录的类型，是系统中写入日志的统一入口。
public interface ILogger{ void Log<TState>(LogLevel logLevel, EventId eventId, TState state, Exception exception, Func<TState, Exception, string> formatter); bool IsEnabled(LogLevel logLevel); IDisposable BeginScope<TState>(TState state);}定义了三个方法，Log<TState>() 用于写入日志，IsEnabled()用于检查判断日志级别是否开启，BeginScope() 用于指日志作用域。
3.3.2 Logger 实现
ILogger执行记录接口类的具体实现Logger如下：
internal class Logger : ILogger{ public LoggerInformation[] Loggers { get; set; } public MessageLogger[] MessageLoggers { get; set; } public ScopeLogger[] ScopeLoggers { get; set; } public void Log<TState>(LogLevel logLevel, EventId eventId, TState state, Exception exception, Func<TState, Exception, string> formatter) { var loggers = MessageLoggers; if (loggers == null) { return; } List<Exception> exceptions = null; for (var i = 0; i < loggers.Length; i++) { ref readonly var loggerInfo = ref loggers[i]; if (!loggerInfo.IsEnabled(logLevel)) { continue; } LoggerLog(logLevel, eventId, loggerInfo.Logger, exception, formatter, ref exceptions, state); } if (exceptions != null && exceptions.Count > 0) { ThrowLoggingError(exceptions); } static void LoggerLog(LogLevel logLevel, EventId eventId, ILogger logger, Exception exception, Func<TState, Exception, string> formatter, ref List<Exception> exceptions, in TState state) { try { logger.Log(logLevel, eventId, state, exception, formatter); } catch (Exception ex) { if (exceptions == null) { exceptions = new List<Exception>(); } exceptions.Add(ex); } } } public bool IsEnabled(LogLevel logLevel) { var loggers = MessageLoggers; if (loggers == null) { return false; } List<Exception> exceptions = null; var i = 0; for (; i < loggers.Length; i++) { ref readonly var loggerInfo = ref loggers[i]; if (!loggerInfo.IsEnabled(logLevel)) { continue; } if (LoggerIsEnabled(logLevel, loggerInfo.Logger, ref exceptions)) { break; } } if (exceptions != null && exceptions.Count > 0) { ThrowLoggingError(exceptions); } return i < loggers.Length ? true : false; static bool LoggerIsEnabled(LogLevel logLevel, ILogger logger, ref List<Exception> exceptions) { try { if (logger.IsEnabled(logLevel)) { return true; } } catch (Exception ex) { if (exceptions == null) { exceptions = new List<Exception>(); } exceptions.Add(ex); } return false; } }}源码中MessageLogger[]在上文已经提到了，其中保存了在配置中启用的那些对应的ILogger。
需要注意的是，由于配置文件更改后，会调用
ApplyFilters()方法，并为MessageLogger[]赋新值，所以在遍历之前，需要保存当前值，再进行处理。否则会出现修改异常。
在系统中统一写入日志的入口，通过日志等级作为参数调用其IsEnabled方法来确定当前日志是否执行对应具体日志的实现类，当符合条件执行具体日志输出到对应的写入途径中会调用对应的Log方法（需要提供一个EventId来标识当前日志事件）
ILogger默认的实现方式为多个，官方实现的由ConsoleLogger、DebugLogger、EventSourceLogger、EventLogLogger、TraceSourceLogger具体日志实现类代表不同的日志写入途径。
四、总结
在
ILoggerFactory和ILoggerProvider中都会通过方法创建ILogger对象，但两者是不相同的。在工厂默认实现LoggerFactory类型中它创建的ILogger对象是由注册到LoggerFactory对象上的所有ILoggerProvider对象提供一组 ILogger对象组合而成。而日志提供器ILoggerProvider创建的ILogger是日志实现输出到对应的渠道目标，写入日志。日志记录器
ILogger中的Log()方法会记录执行日志，在日志记录器工厂ILoggerFactory和日志记录提供器ILoggerProvider中两种不同的ILogger实现对应的Log()方法实现的意思也是不同的。在ILoggerFactory产生的是ILogger类型（也就是我们最终使用的Logger），其Log()方法是依次调用Logger中包含的LoggerInformation[]数组中的ILogger。而ILoggerProvider产生的为各类不同的XxxLogger（也就是上面说的Logger中的LoggerInformation数组包含的如ConsoleLogger、DebugLogger），其Log()方法是把日志写到具体的目标上去。由上文可以发现，在asp.net core提供的日志记录的组件，通过工厂的一种方式，将日志记录器和日志记录提供器都放入到工厂这样的容器中，满足定义多个不同的记录方式。在后续我们可以通过自定义
ILoggerProvider集成到Logger中，实现自己需要的日志记录输出方式。如果有不对的或不理解的地方，希望大家可以多多指正，提出问题，一起讨论,不断学习,共同进步。
官方源码 和 参考资料
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