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title: logging 日志记录工具
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description: 全面介绍了Python标准库logging模块的用法，包括理论知识和代码示例
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keywords:
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- Python
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- logging
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- 日志
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tags:
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- Python/进阶
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- Python/标准库
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author: 7Wate
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date: 2023-10-20
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## 简介
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**logging 模块是 Python 标准库里提供的日志功能组件，它是在开发过程中实现日志记录的推荐方式。**logging 模块主要包含四个组件：Logger、Handler、Filter 和 Formatter。通过它们的协作可以快速实现对日志的控制和处理。
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## 组件
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### Logger
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**Logger 是日志模块中最基本的组件，它负责生成和分类日志。**在应用代码中，我们可以通过 getLogger 方法获取 Logger 对象，主要有两种获取方式：
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```python
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import logging
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# 1. 不指定 Logger 名称，返回 root Logger
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logger1 = logging.getLogger()
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# 2. 指定名称获取 Logger
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logger2 = logging.getLogger('test')
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```
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### Handler
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**Handler 用于指定 Logger 生成的日志消息应发送到哪个目标输出**，常用的 Handler 有两种：
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- **StreamHandler**：输出到流，如 sys.stdout、sys.stderr
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- **FileHandler**：输出到文件
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我们可以通过 Logger 对象的 addHandler 方法将 Handler 与 Logger 关联起来：
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```python
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logger = logging.getLogger('test')
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# 创建一个 Handler，用于写入日志文件
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fh = logging.FileHandler('test.log')
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# 给 logger 添加 Handler
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logger.addHandler(fh)
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```
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### Filter
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**Filter 用于提供复杂的日志过滤功能，可以用来过滤 INFO、DEBUG 等不同级别的日志。**根据需求，我们可以通过 logger.addFilter 将过滤器加到 logger 或者 handler 里。
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```python
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# 只记录 ERROR 及以上级别的日志
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class ErrorFilter(logging.Filter):
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def filter(self, record):
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return record.levelno >= logging.ERROR
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logger.addFilter(ErrorFilter())
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```
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### Formatter
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**Formatter 用于控制日志信息的最终输出格式。**我们可以指定日志不同部分的显示格式，如时间、代码位置、日志消息等。
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```python
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# 指定日志格式
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formatter = logging.Formatter('[%(levelname)s] %(asctime)s - %(message)s')
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handler.setFormatter(formatter)
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```
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## 基础配置
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我们可以通过字典或文件的方式配置 logging 模块。
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### dictConfig 配置
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```python
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import logging.config
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config_dict = {
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'version': 1,
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'formatters': {
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'simple': {
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'format': '[%(levelname)s] %(asctime)s - %(message)s'
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}
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},
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'handlers': {
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'console': {
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'class': 'logging.StreamHandler',
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'level': 'DEBUG',
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'formatter': 'simple'
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},
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'file': {
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'class': 'logging.FileHandler',
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'filename': 'test.log',
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'formatter': 'simple'
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}
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},
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'root': {
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'level': 'DEBUG',
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'handlers': ['console', 'file']
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}
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}
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logging.config.dictConfig(config_dict)
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```
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### fileConfig 配置
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将配置字典写入 json 或 yaml 文件，通过 fileConfig 函数加载：
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```python
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import logging.config
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logging.config.fileConfig('config.yaml')
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```
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### 配置参数
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logging 模块的配置参数较多，主要包括以下方面：
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| 参数 | 说明 |
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| :----------------------- | :--------------------------------------- |
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| version | 配置字典的版本，目前为 1 |
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| disable_existing_loggers | 是否禁用已存在的其他日志器，默认 False |
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| formatters | 定义日志信息的格式化样式 |
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| filters | 定义过滤日志信息的过滤器 |
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| handlers | 定义日志的处理方法以及目标位置 |
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| loggers | 定义具体的日志器并绑定处理器和过滤器 |
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| root | 根日志器配置，其配置会应用到所有日志器上 |
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loggers 配置参数：
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| 参数 | 说明 |
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| :-------- | :--------------------------- |
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| level | 日志器接收的日志级别 |
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| handlers | 绑定的日志处理器 |
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| filters | 绑定的日志过滤器 |
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| propagate | 是否传递给父日志器，默认 True |
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handlers 常用参数：
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| 参数 | 说明 |
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| :-------- | :------------------------------------------- |
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| class | 指定处理器类，如 FileHandler、StreamHandler 等 |
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| level | 处理器的日志级别 |
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| formatter | 用于格式化日志的 Formatter |
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| args | 处理器初始化参数，如文件名等 |
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formatters 参数：
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| 参数 | 说明 |
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| :------ | :--------------------- |
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| format | 指定日志输出格式的模板 |
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| datefmt | 格式化时间的格式字符串 |
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| style | 输出样式，如 '{' 和 '$' 等 |
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## 模块用法
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```mermaid
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graph TB
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START(开始)-->Choose_Logger[选择Logger]
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Choose_Logger-->|内置Logger|Use_Builtin[使用Python内置Logger]
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Choose_Logger-->|自定义Logger|Define_Logger[定义自定义Logger]
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Define_Logger-->Set_Level[设置日志级别<br>如DEBUG,INFO等]
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Define_Logger-->Create_Handler[创建Handler<br>如FileHandler,<br>StreamHandler等]
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Set_Level-->Create_Handler
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Create_Handler-->Set_Format[设置日志格式]
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Set_Format-->Add_Handler[添加Handler到Logger]
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Use_Builtin-->Set_Level
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Use_Builtin-->Create_Handler
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Add_Handler--> USE[使用Logger记录日志]
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USE-->END(结束)
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```
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### 日志级别
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logging 模块总共定义了 6 个级别的日志，按照严重程度从低到高排列如下：
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| 级别 | 数值 | 说明 |
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| :------- | :--- | :------------------------------------------------- |
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| DEBUG | 10 | 最详细的调试信息 |
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| INFO | 20 | 确认一切运行正常 |
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| WARNING | 30 | 表示出现异常，但尚未影响程序运行 |
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| ERROR | 40 | 由于更严重的问题，程序的某些功能已经不能正常运行了 |
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| CRITICAL | 50 | 严重错误，程序可能无法继续运行 |
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在代码中记录日志时，我们可以根据需要的日志级别选择合适的函数，比如：
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```python
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import logging
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logging.debug('detailed debug info')
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logging.info('program running info')
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logging.warning('warning occurred')
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logging.error('error occurred')
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logging.critical('critical error')
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```
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日志级别可用于控制日志的输出粒度，通过设置级别参数可以只输出大于或等于该级别的日志。
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### 日志输出
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logging 模块支持通过多种 Handler 将日志输出到不同的位置，常见的有两种：
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#### 输出到控制台
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```python
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import logging
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# create logger
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logger = logging.getLogger('simple_example')
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logger.setLevel(logging.DEBUG)
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# create console handler and set level to debug
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ch = logging.StreamHandler()
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ch.setLevel(logging.DEBUG)
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# create formatter
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formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')
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# add formatter to ch
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ch.setFormatter(formatter)
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# add ch to logger
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logger.addHandler(ch)
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# 'application' code
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logger.debug('debug message')
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logger.info('info message')
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logger.warning('warn message')
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logger.error('error message')
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logger.critical('critical message')
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```
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#### 输出到文件
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```python
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import logging
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# 创建 logger
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logger = logging.getLogger('simple_example')
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logger.setLevel(logging.DEBUG)
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# 创建一个向文件输出的 handler
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fh = logging.FileHandler('test.log')
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fh.setLevel(logging.DEBUG)
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# 创建 formatter
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formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')
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# 添加 formatter 到 fh
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fh.setFormatter(formatter)
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# 添加 fh 到 logger
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logger.addHandler(fh)
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# 日志输出
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logger.debug('debug message')
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logger.info('info message')
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logger.warning('warn message')
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logger.error('error message')
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logger.critical('critical message')
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```
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此外，还可以通过 SocketHandler 进行网络日志，通过 MemoryHandler 将日志输出到内存等。
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### 日志格式化
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logging 模块允许自定义日志的输出格式，方便阅读和分析。主要通过 Formatter 实现。
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```python
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# 自定义格式
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# 2023-02-28 15：50：07，431 - myapp.utils - INFO - User signed in successfully [in /path/to/utils.py：456]
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formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s [in %(pathname)s：%(lineno)d]')
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handler.setFormatter(formatter)
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```
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Formatter 使用的格式字符串类似于 C 语言的 printf 格式，可以包含以下字段：
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| 字段 | 说明 |
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| :-------- | :---------------------------------------------- |
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| asctime | 日志事件发生时间，如 2023-02-28 15：49：23，895 |
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| levelname | 日志级别的文本表示，如 INFO、ERROR 等 |
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| levelno | 日志级别的数值，如 20、40 等 |
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| message | 日志消息文本 |
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| pathname | 调用日志输出函数的源代码文件路径 |
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| filename | pathname 的文件名部分 |
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| module | 文件名的模块名部分 |
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| funcName | 调用日志输出函数的函数名 |
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| lineno | 调用日志输出函数的源代码行号 |
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| thread | 线程 ID |
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| process | 进程 ID |
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### 日志高级功能
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#### 日志回滚
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通过 RotatingFileHandler 可以实现日志文件回滚，即当日志文件达到一定大小时自动生成新文件。
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```python
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handler = RotatingFileHandler('test.log', maxBytes=1024, backupCount=5)
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```
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#### 日志分割
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它可以设置最大字节数和备份文件的数量，超过这些限制之后就会生成新的日志文件。通过 TimedRotatingFileHandler 可以实现日志文件按时间分割。
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```python
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handler = TimedRotatingFileHandler('test.log', when='D', interval=1)
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```
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通过 when 参数可以设置按日、周、月等时间间隔进行切割，interval 参数设置时间间隔大小。
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## 最佳实践
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### 根据应用场景配置 Logging 模块
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不同的 Python 应用场景需要不同的日志方案：
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- 小型命令行程序：直接输出到 stdout
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- 大型项目：输出到日志文件，同时进行错误提醒、日志分割等
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- 分布式系统：实现集中式日志，结合 ELK 等日志分析系统
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选择合适的 logging 功能组合。
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### 与项目架构相结合
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logging 模块要与项目的架构设计相结合，比如：
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- 对 Django 项目进行专门的 Logging 设置
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- 对 Flask 项目使用 dictsConfig 进行配置
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- 对于大型项目，创建一个 log.py 统一处理日志
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### 可选的日志收集工具
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可以结合日志收集系统，实现可视化分析，如 ELK(ElasticSearch + Logstash + Kibana) 组合。
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### 日志的性能优化
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- 通过配置只记录必要的日志级别，不记录无用日志
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- 将调试日志单独记录到一个文件
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- 避免频繁字符串拼接，使用参数化格式
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- 控制日志文件大小和滚动频率
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## 实战练习
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### 标准日志模块的配置示范
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```python
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# log_config.py
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import logging
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import logging.config
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# 日志配置字典
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config_dict = {
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# 版本配置
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'version': 1,
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# 配置日志格式化器
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'formatters': {
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# 简单日志格式
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'simple': {
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'format': '[%(asctime)s] [%(levelname)s] %(message)s'
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},
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# 复杂日志格式
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'complex': {
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'format': '[%(asctime)s] [%(levelname)s] [%(name)s] [%(filename)s %(funcName)s %(lineno)d] %(message)s'
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}
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},
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# 配置日志处理器
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'handlers': {
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# 控制台日志
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'console': {
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'class': 'logging.StreamHandler',
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'level': 'DEBUG',
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'formatter': 'simple'
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},
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# 文件日志
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'file': {
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'class': 'logging.FileHandler',
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||
'filename': 'app.log',
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'mode': 'a',
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||
'formatter': 'complex'
|
||
}
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||
},
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# 配置日志器
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'loggers': {
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# 应用日志器
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'app': {
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'handlers': ['console', 'file'],
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'level': 'DEBUG',
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}
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}
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}
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if __name__ == '__main__':
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# 加载配置字典
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logging.config.dictConfig(config_dict)
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# 获取日志器并输出日志
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logger = logging.getLogger('app')
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logger.debug('This is a debug message')
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```
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以上实现了一个标准的日志配置，输出到控制台和文件，并使用不同的格式器，包含日志实践中的常见操作。
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### 小型项目中添加日志
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以一个小型的 Web 项目为例：
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```python
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import logging
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# 创建日志器
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logger = logging.getLogger('myweb')
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# 创建控制台处理器并设置级别
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ch = logging.StreamHandler()
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ch.setLevel(logging.INFO)
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# 添加格式器
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formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')
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ch.setFormatter(formatter)
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# 将处理器添加到日志器
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logger.addHandler(ch)
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# 记录一条日志
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logger.info('Starting myweb server...')
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```
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代码中创建日志器、添加处理器、设置格式后，就可以在项目代码任何地方使用 logger.info、logger.debug 等记录日志，从而方便地添加日志功能。
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### 尝试优化项目日志的性能
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优化日志性能的常见做法：
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- 通过配置文件配置日志，不要在代码里反复配置
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- 设置生产环境只记录必要的日志级别，如 WARNING 以上
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- ERROR 日志单独记录到文件，便于定位问题
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- DEBUG 日志可以使用内存 Handler，避免 IO 消耗
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- 使用异步日志，避免影响程序性能
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- 合理设置日志滚动策略，避免文件过大
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## 扩展学习
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### 其他日志框架的比较 (Loguru、log4j 等)
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logging 模块作为标准库，用法简单，但需要自行处理诸如异步、日志分割等额外功能。一些第三方日志库如 loguru、log4j 等提供了更多实用功能的封装，可以根据需求选择。
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### 分布式系统日志收集方案
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在分布式系统中，可以通过将日志发送到消息队列如 Kafka，然后由 Logstash 收集存储到 ElasticSearch 中，最后结合 Kibana 进行日志分析和可视化。也可以直接使用 ELK 提供的 Filebeat 代替 Logstash 从日志文件中收集日志。
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