Log4j初始化的代碼是在LogManager的靜態塊里面，這個靜態塊無論如何都會實例化一個日志級別為DEBUG的RootLogger，并且初始化一個以這個RootLogger為根節點的級聯結構，然后檢查有沒有用戶指定重寫這個日志系統的初始化工作，如果沒有，那么先去找log4j.xml，如果沒有找到，那么再去找log4j.properties(也就是log4j.xml的優先級高于log4j.properties), 只有找到這兩個配置文件的其中一個，再初始化文件里面內容，主要是一些配置文件中指定的Logger初始化，以及各個Logger的Appender列表設定，各個Appender的具體實例，Layout等。其實，沒找到任何log4j配置文件也沒什么關系，因為已經有RootLogger,日志系統骨架已經完成了，所以也可以通過如前面的代碼添加Logger。

//有沒指定log4j.configuration(內部使用,不知出于什么目的，未探究)
if(configurationOptionStr == null) {
    //加載classpath下log4j.xml
     url = Loader.getResource(DEFAULT_XML_CONFIGURATION_FILE);
   if(url == null) {
        //如果log4j.xml沒有，加載log4j.properties
        url = Loader.getResource(DEFAULT_CONFIGURATION_FILE);
    }
} else {
    try {
    url = new URL(configurationOptionStr);
    } catch (MalformedURLException ex) {
    url = Loader.getResource(configurationOptionStr); 
    }
}

if(url != null) {
    LogLog.debug("Using URL ["+url+"] for automatic log4j configuration."); 
    //開始真正解析配置文件     
    OptionConverter.selectAndConfigure(url, configuratorClassName,LogManager.getLoggerRepository());
} else {
    LogLog.debug("Could not find resource：["+configurationOptionStr+"].");
}

簡要介紹完Log4J的初始化后，我們有必要來看下從Logger myLogger =LogManager. getLogger(“MY_ LOG”),到 myLogger.debug(“some message”)結束之后，Log4j到底為我們做了些什么。


 
上面這幅序列圖主要描述的過程就是從LoggerManager取得一個Logger的過程，其中最重要的操作在Hierarchy類中，這個類說白了就是存儲Logger的倉庫，其內部使用一個HashMap ht來存儲Logger和ProvisionNode。

這里需要解釋下ProvisionNode，這個類是一個Vector的實現，之前我們談到過初始化的一開始，以RootLogger為根節點的級聯結構（就是Hierarchy實例），那么這個ProvisionNode想當于這個級聯結構中的樹節點，比如我在定義了一個名字為a.b.c的Logger，那么總共會生成”a”,”a.b”兩個ProvisionNode,以及一個名字為”a.b.c”的Logger。Hierarchy并沒有一個鏈表來維護他們之間的順序，ProvisionNode會通過其本身就是向量的特性將屬于它的Logger進行有序的排列，而Logger本身則通過parent屬性記住他們的日志屬性可以從哪里繼承。

這樣做的好處有兩點，第一點就是只要名字相同，從LogManager中取出來的Logger就是同一個實例，第二點好處就是級聯結構，可以定義出差異化的Logger，特別是其以a.b.c.d類似包結構的拆分日志節點，使得包級別的日志差異化輸出更加的容易，并且這種特性提供了日志節點屬性繼承的功能。

舉個例子，我們一般取得一個Logger實例是這樣的， Logger log=LogManager.getLogger(Class class), Log4j處理方式為getLogger(class.getName())，這也就是說，這個Logger的名字是帶包名的完全限定名字，所以如果我們通過名為a.b.c.aclass,a.b.c.d.bclass這么兩個類取得Logger實例,然后定義名為a.b.c和a.b.c.d 2個Logger,那么總共會生成如下的節點 
           
            ProvisionNode: a,a.b
                    Logger: a.b.c（加入a,a.b 2個ProvisionNode中并且parent為RootLogger）
                             a.b.c.d(加入a,a.b 2個ProvisionNode中，并且parent為a.b.c)
                             a.b.c.aclass  (加入到a,a.b 2個ProvisionNode中,并且parent為a.b.c), 
                             a.b.c.d.bclass(加入到a,a.b 2個ProvisionNode中,并且parent為a.b.c.d)

其中ProvisionNode可能升級為Logger,當同名的Logger加入時，該ProvisionNode中所有以該ProvisionNode為父節點的子節點修改parent指向新的Logger.

final private void updateChildren(ProvisionNode pn, Logger logger) {
    final int last = pn.size();
   
    for(int i = 0; i < last; i++) {
         Logger l = (Logger) pn.elementAt(i);
          //有可能子節點的父節點指向更低一級的節點，比如孫節點。這個應該不難理解。
          if(!l.parent.name.startsWith(logger.name)) {
             logger.parent = l.parent;
             l.parent = logger;
        }
     }
}

這樣Logger a.b.c除了自身的日志輸出設置之外，還享受rootLogger的輸出(輸出級別，Appenders)，Logger a.b.c.d同時享受rootLogger和a.b.c的設置，a.b.c.d.bclass享受rootLogger,a.b.c,a.b.c.d的日志輸出設定，也就是可以分別定義一批Logger的輸出級別和輸出形式以及其他屬性，當然也有控制開關控制這種繼承。下圖說明了一些問題。



取得Logger之后，隨后就是需要按指定形式輸出日志內容，首先需要在LoggerRepository中判定當前Level是否可以做日志輸出，包括與全局的thresholdInt進行判定(相當于總開關，這個級別通不過直接返回，不做任何事情)，通過后，再與其自身Logger日志級別比較，如果沒有設定，查其父節點的日志級別，仍然沒有設定，那么查父節點的父節點，直到查到有日志級別設定或者最終到RootLogger(其默認為Debug級別)，比較通過后，就可以調用callDependers進行日志輸出了。

日志級別為 OFF>FATAL>ERROR>WARN>INFO>DEBUG>ALL，只有輸出級別大于等于Logger自身級別才能進行輸出,比如 logger.debug，那么只有該Logger的級別(也可能是其先輩節點的日志級別)在DEBUG或者ALL才能允許被輸出。全局的thresholdInt如果不設定是保持在ALL級別。

一般Logger會通過AppenderAttachableImpl的實例來維護多個Appender，并且可以共享父節點的Appender List（包括RootLogger里面定義的appenders）,所以我們一般在log4j.xml或者log4j.properties里面定義一個某個包下的Logger，然后掛有幾個Appender，而程序中通過完全限定的類名(這個類屬于前面指定的包)取得Logger，那么當這些Logger輸出日志的時候，其本身并沒有任何Appender，但是卻通過先輩節點定義的Appenders得以輸出。這里需要注意的是，如果在直系節點間定義相同的appender，似乎會多次重復輸出，因為其會遍歷自身以及所有先輩節點的Appender list并且逐一進行doAppend調用，而不會去排重，并且addAppender的時候也沒有遍歷先輩節點排重。

Appender持有一個Filter鏈表，doAppend的時候首先走一遍過濾器，結果有3種，Filter.DENY（直接拒絕返回），Filter.ACCEPT（接收輸出請求，并且不再走之后的Filter），Filter.NEUTRAL（繼續執行下一個Filter），順利通過Filter鏈之后，進入真正的輸出日志過程，這邊以WriteAppender為例，首先將message通過持有的Layout進行格式化(format)，然后調用輸出流輸出日志到目標文件(FileAppender)或者屏幕(ConsoleAppender)。

至此，整個日志輸出過程結束。

下面兩幅圖分別是Log4j的整體類圖，不是非常完整，但是大概能夠了解到整個結構。



總結下，log4J出來已經很多年了，以前只是使用下，并沒有去探究里面機制，但其某些機制還是相當不錯的。文中可能出現一些錯誤，請各位能夠指出。