1. 什么是设计模式
it行业这么火, 涌入的人很多. 俗话说林子大了啥鸟都有. 大佬和菜鸡们两极分化的越来越严重. 为了让菜鸡们不太拖大佬的后腿, 于是大佬们针对⼀些经典的常见的场景, 给定了⼀些对应的解决⽅案, 这个就是设计模式。 在it行业中，设计模式（design patterns） 是一套被广泛认可的、用于解决软件设计中常见问题的最佳实践。它们提供了一种标准化的方法来处理特定的设计问题，并且可以帮助开发人员编写更清晰、更具可维护性的代码。
2. 日志认识计算机中的日志是记录系统和软件运行中发生事件的文件，主要作用是监控运行状态、记录异常信息，帮助快速定位问题并⽀持程序员进⾏问题修复。它是系统维护、故障排查和安全管理的重要工具。 日志格式以下几个指标是必须得有的：
时间戳日志等级日志内容以下几个指标是可选的：
文件名行号进程，线程相关id信息等 日志有现成的解决方案，如：spdlog、glog、Boost.Log、Log4cxx等等，我们依旧采用自定义日志的方式。这里我们采用设计模式-策略模式来进行日志的设计，我们想要的日志格式如下：代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制[可读性很好的时间] [⽇志等级] [进程pid] [打印对应⽇志的⽂件名][⾏号] - 消息内容，⽀持可变参数[2024-08-04 12:27:03] [DEBUG] [202938] [main.cc] [16] - hello world[2024-08-04 12:27:03] [DEBUG] [202938] [main.cc] [17] - hello world[2024-08-04 12:27:03] [DEBUG] [202938] [main.cc] [18] - hello world[2024-08-04 12:27:03] [DEBUG] [202938] [main.cc] [20] - hello world[2024-08-04 12:27:03] [DEBUG] [202938] [main.cc] [21] - hello world[2024-08-04 12:27:03] [WARNING] [202938] [main.cc] [23] - hello world
// ⽇志等级 enum class LogLevel { DEBUG, INFO, WARNING, ERROR, FATAL }; // ⽇志转换成为字符串 std::string LogLevelToString(LogLevel level) { switch (level) { case LogLevel::DEBUG: return "DEBUG"; case LogLevel::INFO: return "INFO"; case LogLevel::WARNING: return "WARNING"; case LogLevel::ERROR: return "ERROR"; case LogLevel::FATAL: return "FATAL"; default: return "UNKNOWN"; } } // 根据时间戳，获取可读性较强的时间信息 std::string GetCurrTime() { time_t tm = time(nullptr); struct tm curr; localtime_r(&tm, &curr); char timebuffer[64]; snprintf(timebuffer, sizeof(timebuffer), "%4d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d ", curr.tm_year + 1900,//这是因为这里的年份比实际年份少1900 curr.tm_mon+1,//这是因为月份是在0~11 curr.tm_mday, curr.tm_hour, curr.tm_min, curr.tm_sec); return timebuffer; }有了准备工作后，我们在开始设计日志类之前还需要确定日志的策略模式——也就是日志是往控制台上输出还是文件中输出。
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制// 策略模式，策略接⼝ class LogStrategy { public: virtual ~LogStrategy() = default; // 策略的析构函数 virtual void SyncLog(const std::string &message) = 0; // 不同模式核⼼是刷新⽅式的不同 };// 控制台⽇志策略,就是⽇志只向显⽰器打印，⽅便我们debug class ConsoleLogStrategy : public LogStrategy { public: void SyncLog(const std::string &message) override { LockGuard LockGuard(_mutex); std::cerr << message << std::endl; } ~ConsoleLogStrategy() { // std::cout << "~ConsoleLogStrategy" << std::endl; // for debug } private: Mutex _mutex; // 显⽰器也是临界资源，保证输出线程安全 }; class FileLogStrategy : public LogStrategy { public: // 构造函数，建⽴出来指定的⽬录结构和⽂件结构 FileLogStrategy(const std::string logpath = defaultpath, std::string logfilename = defaultname) : _logpath(logpath), _logfilename(logfilename) { LockGuard lockguard(_mutex); if (std::filesystem::exists(_logpath)) return; try { std::filesystem::create_directories(_logpath); } catch (const std::filesystem::filesystem_error &e) { std::cerr << e.what() << '\n'; } } // 将⼀条⽇志信息写⼊到⽂件中 void SyncLog(const std::string &message) override { LockGuard lockguard(_mutex); std::string log = _logpath + _logfilename; std::ofstream out(log.c_str(), std::ios::app); // 追加⽅式 if (!out.is_open()) return; out << message << "\n"; out.close(); } ~FileLogStrategy() { // std::cout << "~FileLogStrategy" << std::endl; // for debug } private: std::string _logpath; std::string _logfilename; Mutex _mutex; // 保证输出线程安全，粗狂⽅式下，可以不⽤ };我们先确定日志策略模式，默认是控制台输出；然后定义一个内部类用来确定日志输出的信息：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制 // 具体的⽇志类 class Logger { public: Logger() { // 默认使⽤显⽰器策略，如果⽤⼾⼆次指明了策略，会释放在申请，测试的时候注意析构次数 UseConsoleStrategy(); } ~Logger() { } void UseConsoleStrategy() { _strategy = std::make_unique<ConsoleLogStrategy>(); } void UseFileStrategy() { _strategy = std::make_unique<FileLogStrategy>(); } class LogMessage { public: LogMessage(LogLevel type, std::string filename, int line, Logger &logger) : _curr_time(GetCurrTime()), _pid(getpid()), _filename(filename), _line(line), _logger(logger) { // stringstream不允许拷⻉,所以这⾥就当做格式化功能使⽤ std::stringstream ssbuffer; ssbuffer << "[" << _curr_time <<"]" << "[" << LogLevelToString(type) << "] " << "[" << _pid << "] " << "[" << _filename << "] " << "[" << _line << "]" << " - "; _loginfo = ssbuffer.str(); } template <typename T> LogMessage &operator<<(const T &info) { std::stringstream ssbuffer; ssbuffer << info; _loginfo += ssbuffer.str(); return *this; // 返回当前LogMessage对象，⽅便下次继续进⾏<< } // RAII⻛格，析构的时候进⾏⽇志持久化，采⽤指定的策略 ~LogMessage() { if (_logger._strategy) { _logger._strategy->SyncLog(_loginfo); } } private: LogLevel _type; // ⽇志等级 std::string _curr_time; // ⽇志时间 pid_t _pid; // 写⼊⽇志的进程ID std::string _filename; // 对应的⽂件名 int _line; // 对应的⽂件⾏号 Logger &_logger; // 引⽤外部logger类, ⽅便使⽤策略进⾏刷新 std::string _loginfo; // ⼀条合并完成的，完整的⽇志信息 }; LogMessage operator()(LogLevel type, std::string filename, int line) { return LogMessage(type, filename, line, *this); } private: std::unique_ptr<LogStrategy> _strategy; };#include#include #include #include #include #include #include // C++17, 需要⾼版本编译器和-std=c++17#include #include "Mutex.hpp"namespace LogModule{ using namespace MutexModule; // 默认路径和⽇志名称 const std::string defaultpath = "./log/"; const std::string defaultname = "log.txt"; // ⽇志等级 enum class LogLevel { DEBUG, INFO, WARNING, ERROR, FATAL }; // ⽇志转换成为字符串 std::string LogLevelToString(LogLevel level) { switch (level) { case LogLevel::DEBUG: return "DEBUG"; case LogLevel::INFO: return "INFO"; case LogLevel::WARNING: return "WARNING"; case LogLevel::ERROR: return "ERROR"; case LogLevel::FATAL: return "FATAL"; default: return "UNKNOWN"; } } // 根据时间戳，获取可读性较强的时间信息 std::string GetCurrTime() { time_t tm = time(nullptr); struct tm curr; localtime_r(&tm, &curr); char timebuffer[64]; snprintf(timebuffer, sizeof(timebuffer), "%4d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d ", curr.tm_year + 1900, curr.tm_mon+1, curr.tm_mday, curr.tm_hour, curr.tm_min, curr.tm_sec); return timebuffer; } // 策略模式，策略接⼝ class LogStrategy { public: virtual ~LogStrategy() = default; // 策略的构造函数 virtual void SyncLog(const std::string &message) = 0; // 不同模式核⼼是刷新⽅式的不同 }; // 控制台⽇志策略,就是⽇志只向显⽰器打印，⽅便我们debug class ConsoleLogStrategy : public LogStrategy { public: void SyncLog(const std::string &message) override { LockGuard LockGuard(_mutex); std::cerr << message << std::endl; } ~ConsoleLogStrategy() { // std::cout << "~ConsoleLogStrategy" << std::endl; // for debug } private: Mutex _mutex; // 显⽰器也是临界资源，保证输出线程安全 }; // ⽂件⽇志策略 class FileLogStrategy : public LogStrategy { public: // 构造函数，建⽴出来指定的⽬录结构和⽂件结构 FileLogStrategy(const std::string logpath = defaultpath, std::string logfilename = defaultname) : _logpath(logpath), _logfilename(logfilename) { LockGuard lockguard(_mutex); if (std::filesystem::exists(_logpath)) return; try { std::filesystem::create_directories(_logpath); } catch (const std::filesystem::filesystem_error &e) { std::cerr << e.what() << '\n'; } } // 将⼀条⽇志信息写⼊到⽂件中 void SyncLog(const std::string &message) override { LockGuard lockguard(_mutex); std::string log = _logpath + _logfilename; std::ofstream out(log.c_str(), std::ios::app); // 追加⽅式 if (!out.is_open()) return; out << message << "\n"; out.close(); } ~FileLogStrategy() { // std::cout << "~FileLogStrategy" << std::endl; // for debug } private: std::string _logpath; std::string _logfilename; Mutex _mutex; // 保证输出线程安全，粗狂⽅式下，可以不⽤ }; // 具体的⽇志类 class Logger { public: Logger() { // 默认使⽤显⽰器策略，如果⽤⼾⼆次指明了策略，会释放在申请，测试的时候注意析构次数 UseConsoleStrategy(); } ~Logger() { } void UseConsoleStrategy() { _strategy = std::make_unique<ConsoleLogStrategy>(); } void UseFileStrategy() { _strategy = std::make_unique<FileLogStrategy>(); } class LogMessage { public: LogMessage(LogLevel type, std::string filename, int line, Logger &logger) : _curr_time(GetCurrTime()), _pid(getpid()), _filename(filename), _line(line), _logger(logger) { // stringstream不允许拷⻉,所以这⾥就当做格式化功能使⽤ std::stringstream ssbuffer; ssbuffer << "[" << _curr_time <<"]" << "[" << LogLevelToString(type) << "] " << "[" << _pid << "] " << "[" << _filename << "] " << "[" << _line << "]" << " - "; _loginfo = ssbuffer.str(); } template <typename T> LogMessage &operator<<(const T &info) { std::stringstream ssbuffer; ssbuffer << info; _loginfo += ssbuffer.str(); return *this; // 返回当前LogMessage对象，⽅便下次继续进⾏<< } // RAII⻛格，析构的时候进⾏⽇志持久化，采⽤指定的策略 ~LogMessage() { if (_logger._strategy) { _logger._strategy->SyncLog(_loginfo); } } private: LogLevel _type; // ⽇志等级 std::string _curr_time; // ⽇志时间 pid_t _pid; // 写⼊⽇志的进程ID std::string _filename; // 对应的⽂件名 int _line; // 对应的⽂件⾏号 Logger &_logger; // 引⽤外部logger类, ⽅便使⽤策略进⾏刷新 std::string _loginfo; // ⼀条合并完成的，完整的⽇志信息 }; LogMessage operator()(LogLevel type, std::string filename, int line) { return LogMessage(type, filename, line, *this); } private: std::unique_ptr<LogStrategy> _strategy; }; //定义日志类对象 Logger logger; // 使⽤宏，可以进⾏代码插⼊，⽅便随时获取⽂件名和⾏号 #define LOG(type) logger(type, __FILE__, __LINE__) // 提供选择使⽤何种⽇志策略的⽅法 #define ENABLE_CONSOLE_LOG_STRATEGY() logger.UseConsoleStrategy() #define ENABLE_FILE_LOG_STRATEGY() logger.UseFileStrategy()}
#include <iostream>#include "Log.hpp"using namespace LogModule;void fun(){ int a = 10; LOG(LogLevel::FATAL) << "hello world" << 1234 << ", 3.14" << 'c' << a;}int main(){ // ENABLE_CONSOLE_LOG_STRATEGY(); LOG(LogLevel::DEBUG) << "hello world"; LOG(LogLevel::ERROR) << "hello world"; LOG(LogLevel::DEBUG) << "hello world"; // ENABLE_FILE_LOG_STRATEGY(); LOG(LogLevel::FATAL) << "hello world"; LOG(LogLevel::INFO) << "hello world"; LOG(LogLevel::WARNING) << "hello world"; fun(); return 0;}结果如下：
日志可以帮助我们快速准确的了解程序运行的状况，出现的错误以及相关内容；同时日志的设计模式如解耦也值得我们学习。
以上就是【Linux】日志设计模式与实现的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！
每个人都需要一台速度更快、更稳定的 PC。随着时间的推移，垃圾文件、旧注册表数据和不必要的后台进程会占用资源并降低性能。幸运的是，许多工具可以让 Windows 保持平稳运行。
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