一、概念
异步日志库（Asynchronous Logging Library）是一种用于记录应用程序运行时信息的库。相比于同步日志库，异步日志库能够提供更高的性能和可扩展性，因为它使用了异步写入和缓冲技术。
在异步日志库中，应用程序会将日志消息发送到一个缓存队列中，而不是直接写入到磁盘中。这样可以避免频繁的 I/O 操作，提高写入效率。同时，异步日志库还支持多线程并发写入，大大提高了并发处理能力。
另外，异步日志库通常也提供了丰富的日志级别和过滤功能，可以让开发人员方便地控制日志输出量和质量，从而更好地进行调试和排错工作。
异步日志库已经被广泛地应用于各种类型的应用程序中，包括 Web 服务器、数据库、游戏等。其中，最著名的异步日志库之一就是 Facebook 的 folly logging library。
二、代码实现
以下是一个简单的C++异步日志库实现，它可以支持多线程写入日志，并且将日志记录到单独的文件中：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
class AsyncLogger {
public:
AsyncLogger(const std::string& filename) : m_file(filename), m_isRunning(true),
m_worker(std::bind(&AsyncLogger::logWorker, this)) {
}
~AsyncLogger() {
m_isRunning = false;
m_cv.notify_one();
m_worker.join();
}
void log(const std::string& message) {
std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mutex);
m_queue.push(message);
lock.unlock();
m_cv.notify_one();
}
private:
void logWorker() {
while (m_isRunning) {
std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mutex);
m_cv.wait(lock, [&](){
return !m_queue.empty() || !m_isRunning; });
while (!m_queue.empty()) {
auto message = m_queue.front();
m_queue.pop();
lock.unlock();
m_file << message << std::endl;
lock.lock();
}
}
}
std::ofstream m_file;
bool m_isRunning;
std::queue<std::string> m_queue;
std::mutex m_mutex;
std::condition_variable m_cv;
std::thread m_worker;
};
int main() {
AsyncLogger logger("logfile.txt");
// Start multiple threads to write logs
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
threads.emplace_back([&logger, i]() {
for (int j = 0; j < 10; ++j) {
logger.log("Thread " + std::to_string(i) + " log " + std::to_string(j));
}
});
}
// Wait for all threads to finish
for (auto& thread : threads) {
thread.join();
}
return 0;
}
在上面的代码中，我们首先定义了一个AsyncLogger类来封装异步日志的实现。该类内部维护了一个字符串队列和一个工作线程，该线程不断地从队列中取出日志消息并写入到文件中。
在log函数中，我们将要写入的日志消息添加到队列中，并通过条件变量通知工作线程进行处理。在工作线程中，我们使用std::unique_lock和std::condition_variable来实现线程安全的队列操作，并不断地循环处理队列中的消息，直到队列为空或者程序退出为止。
最后，在主函数中，我们创建了多个线程来并发地写入日志，然后等待所有线程执行完毕后再退出程序。
三、小结
异步日志和同步日志是指在写入日志时，日志系统和应用程序之间的交互方式不同。
异步日志：应用程序将日志消息发送到一个缓存队列中，日志系统从队列中读取日志消息并将其写入磁盘。应用程序不需要等待日志系统完成写操作，可以继续执行其他操作。该方式的优点是减少了应用程序的阻塞时间，提高了应用程序的性能，但也可能会存在一定的数据丢失风险。
同步日志：应用程序在发送日志消息后，必须等待日志系统完成写操作后才能继续执行。该方式可以保证数据的完整性和准确性，减少了数据丢失的风险，但也会导致应用程序的性能下降，特别是在高并发场景下。
总体来说，异步日志适用于对实时性要求较高、但对数据完整性要求相对较低的场景；同步日志适用于对数据完整性和准确性要求较高的场景。
