SpringBoot+MDC实现全链路调用日志跟踪，这才叫优雅！

> 【文章来源】https://sourl.cn/WbZ9W8

之前有一篇文章简单的介绍过MDC，这次结合具体的案例、生产中的具体问题深入了解一下MDC。

### MDC 介绍

**1、简介：**

MDC（Mapped Diagnostic Context，映射调试上下文）是 **log4j** 、**logback**及**log4j2** 提供的一种方便在多线程条件下记录日志的功能。**MDC **可以看成是一个**与当前线程绑定的哈希表**，可以往其中添加键值对。MDC 中包含的内容可以**被同一线程中执行的代码所访问**。

当前线程的子线程会继承其父线程中的 MDC 的内容。当需要记录日志时，只需要从 MDC 中获取所需的信息即可。MDC 的内容则由程序在适当的时候保存进去。对于一个 Web 应用来说，通常是在请求被处理的最开始保存这些数据。

**2、API说明：**

*  clear() ：移除所有MDC
 *  get (String key) ：获取当前线程MDC中指定key的值
 *  getContext() ：获取当前线程MDC的MDC
 *  put(String key, Object o) ：往当前线程的MDC中存入指定的键值对
 *  remove(String key) ：删除当前线程MDC中指定的键值对

**3、优点：**

代码简洁，日志风格统一，不需要在log打印中手动拼写 **traceId** ，即 **LOGGER.info("traceId:\{\} ", traceId)。**

MDC 使用

**1、添加拦截器**

```
public class LogInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        //如果有上层调用就用上层的ID
        String traceId = request.getHeader(Constants.TRACE_ID);
        if (traceId == null) {
            traceId = TraceIdUtil.getTraceId();
        }

MDC.put(Constants.TRACE_ID, traceId);
        return true;
    }

@Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView)             throws Exception {
    }

@Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex)             throws Exception {
        //调用结束后删除
        MDC.remove(Constants.TRACE_ID);
    }
}
```

**2、修改日志格式**

```
<property name="pattern">[TRACEID:%X{traceId}] %d{HH:mm:ss.SSS} %-5level %class{-1}.%M()/%L - %msg%xEx%n</property>
```

重点是**%X\{traceId\}**，**traceId**和MDC中的键名称一致

简单使用就这么容易，但是在有些情况下**traceId**将获取不到。

MDC 存在的问题

*  子线程中打印日志丢失traceId
 *  HTTP调用丢失traceId

丢失traceId的情况，来一个再解决一个，绝不提前优化。

解决 MDC 存在的问题

### **子线程日志打印丢失traceId** ###

子线程在打印日志的过程中traceId将丢失，解决方式为重写线程池，对于直接new创建线程的情况不考略【实际应用中应该避免这种用法】，重写线程池无非是对任务进行一次封装。

**线程池封装类：ThreadPoolExecutorMdcWrapper.java**

```
public class ThreadPoolExecutorMdcWrapper extends ThreadPoolExecutor {
    public ThreadPoolExecutorMdcWrapper(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,                                         BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
    }

public ThreadPoolExecutorMdcWrapper(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,                                         BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory);
    }

public ThreadPoolExecutorMdcWrapper(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,                                         BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, handler);
    }

public ThreadPoolExecutorMdcWrapper(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,                                         BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory,                                         RejectedExecutionHandler handler) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
    }

@Override
    public void execute(Runnable task) {
        super.execute(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()));
    }

@Override
    public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
        return super.submit(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()), result);
    }

@Override
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        return super.submit(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()));
    }

@Override
    public Future<?> submit(Runnable task) {
        return super.submit(ThreadMdcUtil.wrap(task, MDC.getCopyOfContextMap()));
    }
}
```

说明：

*  继承 **ThreadPoolExecutor** 类，重新执行任务的方法
 *  通过 **ThreadMdcUtil** 对任务进行一次包装

**线程traceId封装工具类：ThreadMdcUtil.java**

```
public class ThreadMdcUtil {
    public static void setTraceIdIfAbsent() {
        if (MDC.get(Constants.TRACE_ID) == null) {
            MDC.put(Constants.TRACE_ID, TraceIdUtil.getTraceId());
        }
    }

public static <T> Callable<T> wrap(final Callable<T> callable, final Map<String, String> context) {
        return () -> {
            if (context == null) {
                MDC.clear();
            } else {
                MDC.setContextMap(context);
            }
            setTraceIdIfAbsent();
            try {
                return callable.call();
            } finally {
                MDC.clear();
            }
        };
    }

public static Runnable wrap(final Runnable runnable, final Map<String, String> context) {
        return () -> {
            if (context == null) {
                MDC.clear();
            } else {
                MDC.setContextMap(context);
            }
            setTraceIdIfAbsent();
            try {
                runnable.run();
            } finally {
                MDC.clear();
            }
        };
    }
}
```

说明【**以封装Runnable为例**】：

*  判断当前线程对应MDC的Map是否存在，存在则设置
 *  设置MDC中的traceId值，不存在则新生成，针对不是子线程的情况，如果是子线程，MDC中traceId不为null
 *  执行run方法

代码等同于以下写法，会更直观

```
public static Runnable wrap(final Runnable runnable, final Map<String, String> context) {
        return new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                if (context == null) {
                    MDC.clear();
                } else {
                    MDC.setContextMap(context);
                }
                setTraceIdIfAbsent();
                try {
                    runnable.run();
                } finally {
                    MDC.clear();
                }
            }
        };
    }
```

重新返回的是包装后的Runnable，在该任务执行之前【**runnable.run()**】先将主线程的Map设置到当前线程中【 即**MDC.setContextMap(context)**】，这样子线程和主线程MDC对应的Map就是一样的了。

**HTTP调用丢失traceId**

在使用HTTP调用第三方服务接口时traceId将丢失，需要对HTTP调用工具进行改造，在发送时在request header中添加traceId，在下层被调用方添加拦截器获取header中的traceId添加到MDC中。

HTTP调用有多种方式，比较常见的有**HttpClient**、**OKHttp**、**RestTemplate**，所以只给出这几种HTTP调用的解决方式。

**1、HttpClient：**

实现HttpClient拦截器：

```
public class HttpClientTraceIdInterceptor implements HttpRequestInterceptor {
    @Override
    public void process(HttpRequest httpRequest, HttpContext httpContext) throws HttpException, IOException {
        String traceId = MDC.get(Constants.TRACE_ID);
        //当前线程调用中有traceId，则将该traceId进行透传
        if (traceId != null) {
            //添加请求体
            httpRequest.addHeader(Constants.TRACE_ID, traceId);
        }
    }
}
```

实现**HttpRequestInterceptor**接口并重写process方法

如果调用线程中含有traceId，则需要将获取到的traceId通过request中的header向下透传下去。

为**HttpClient**添加拦截器：

```
private static CloseableHttpClient httpClient = HttpClientBuilder.create()
            .addInterceptorFirst(new HttpClientTraceIdInterceptor())
            .build();
```

通过**addInterceptorFirst**方法为HttpClient添加拦截器。

**2、OKHttp：**

实现OKHttp拦截器：

```
public class OkHttpTraceIdInterceptor implements Interceptor {
    @Override
    public Response intercept(Chain chain) throws IOException {
        String traceId = MDC.get(Constants.TRACE_ID);
        Request request = null;
        if (traceId != null) {
            //添加请求体
            request = chain.request().newBuilder().addHeader(Constants.TRACE_ID, traceId).build();
        }
        Response originResponse = chain.proceed(request);

return originResponse;
    }
}
```

实现**Interceptor****拦截器**，重写interceptor方法，实现逻辑和HttpClient差不多，如果能够获取到当前线程的traceId则向下透传。

为OkHttp添加拦截器：

```
  private static OkHttpClient client = new OkHttpClient.Builder()
            .addNetworkInterceptor(new OkHttpTraceIdInterceptor())
            .build();
```

调用addNetworkInterceptor方法添加拦截器。

**3、RestTemplate：**

实现RestTemplate拦截器：

```
public class RestTemplateTraceIdInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {
    @Override
    public ClientHttpResponse intercept(HttpRequest httpRequest, byte[] bytes, ClientHttpRequestExecution clientHttpRequestExecution) throws IOException {
        String traceId = MDC.get(Constants.TRACE_ID);
        if (traceId != null) {
            httpRequest.getHeaders().add(Constants.TRACE_ID, traceId);
        }

return clientHttpRequestExecution.execute(httpRequest, bytes);
    }
}
```

实现ClientHttpRequestInterceptor接口，并重写intercept方法，其余逻辑都是一样的不重复说明。

为RestTemplate添加拦截器：

```
restTemplate.setInterceptors(Arrays.asList(new RestTemplateTraceIdInterceptor()));
```

调用setInterceptors方法添加拦截器。

**4、第三方服务拦截器：**

HTTP调用第三方服务接口全流程traceId需要第三方服务配合，第三方服务需要添加拦截器拿到request header中的traceId并添加到MDC中。

@Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex)             throws Exception {
        MDC.remove(Constants.TRACE_ID);
    }
}
```

说明：

*  先从request header中获取traceId
 *  从request header中获取不到traceId则说明不是第三方调用，直接生成一个新的traceId
 *  将生成的traceId存入MDC中

除了需要添加拦截器之外，还需要在日志格式中添加traceId的打印，如下：

```
 <property name="pattern">[TRACEID:%X{traceId}] %d{HH:mm:ss.SSS} %-5level %class{-1}.%M()/%L - %msg%xEx%n</property>
```

> 注意：需要添加**%X\{traceId\}**

SpringBoot+MDC实现全链路调用日志跟踪，这才叫优雅！

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