【Python日志个性化】：打造专属print输出，日志系统升级指南

# 1. Python日志系统概述

Python日志系统是每个开发者不可或缺的工具，它负责记录程序运行过程中的关键信息，便于后续的调试、优化、监控和日志分析。该系统的设计巧妙地将信息记录过程抽象为三个核心组件：Logger（记录器）、Handler（处理器）和Formatter（格式化器）。首先，Logger负责接收日志消息并根据设置决定是否需要进一步处理；其次，Handler指定日志消息的输出位置，如控制台、文件或网络；最后，Formatter对输出的消息进行格式化处理，确保信息的清晰和易读性。

一个精心设计的日志系统可以帮助开发者快速定位问题，监控应用程序性能，并且为系统安全提供重要线索。因此，在构建高效、可靠的应用时，掌握如何正确使用和配置Python日志系统显得尤为重要。本章将从宏观角度对Python日志系统进行概述，为后续章节深入探讨日志系统的各个细节奠定基础。

# 2. Python日志的基本使用

### 2.1 Python标准日志模块介绍

Python提供了内置的日志模块`logging`，这使得开发者能够轻松地进行日志的记录和管理。了解日志模块的基本组成部分对于掌握日志系统的构建至关重要。Python的标准日志模块主要包括`Logger`、`Handler`和`Formatter`三个组件。

#### Logger、Handler和Formatter的基础概念

`Logger`是日志系统的入口，它向应用程序代码提供了若干日志记录方法。用户代码通过调用这些方法来记录信息。

import logging

logger = logging.getLogger('my_logger')
***('This is an info message.')

`Handler`负责将日志记录发送到目的地，如控制台、文件或者网络服务器等。可以配置多个Handler来实现不同的输出方式。

file_handler = logging.FileHandler('example.log')
stream_handler = logging.StreamHandler()
logger.addHandler(file_handler)
logger.addHandler(stream_handler)

`Formatter`用于设置日志消息的最终格式，通过格式化字符串来定义日志内容的结构和内容。

formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')
file_handler.setFormatter(formatter)
stream_handler.setFormatter(formatter)

#### 如何创建和配置Logger

创建一个Logger实例是使用日志系统的第一步。通常情况下，我们会使用`getLogger`函数来获取一个已经存在的Logger实例，如果没有指定名称则默认创建一个根Logger。然后，可以添加不同的Handler来定义日志的输出方式，并通过Formatter来定制日志的格式。

import logging

# 创建或获取logger实例
logger = logging.getLogger('my_logger')
logger.setLevel(logging.DEBUG)  # 设置最低的日志级别

# 创建一个文件Handler，用于写入日志文件
file_handler = logging.FileHandler('my_log.log')
file_handler.setLevel(logging.DEBUG)

# 创建一个console Handler，用于输出到控制台
stream_handler = logging.StreamHandler()
stream_handler.setLevel(logging.WARNING)

# 定义Handler的输出格式
formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')
file_handler.setFormatter(formatter)
stream_handler.setFormatter(formatter)

# 将Handler添加到logger实例中
logger.addHandler(file_handler)
logger.addHandler(stream_handler)

# 记录不同级别的日志
logger.debug('This is a debug message.')
***('This is an info message.')
logger.warning('This is a warning message.')
logger.error('This is an error message.')
logger.critical('This is a critical message.')

在上述代码中，首先创建了一个名为`my_logger`的Logger实例，并设置了日志级别为DEBUG。然后，创建了两个Handler：一个是文件Handler`file_handler`，用于写入日志到`my_log.log`文件；另一个是StreamHandler`stream_handler`，用于将日志输出到控制台。通过设置Formatter，定制了输出格式，并将这些Handler添加到了logger中。最后，演示了记录不同级别日志的方法。

### 2.2 日志的层级和优先级

日志系统通过不同级别的日志信息来帮助开发者快速定位问题。Python标准日志模块定义了五个级别的日志：DEBUG、INFO、WARNING、ERROR和CRITICAL。

#### 日志级别的定义和用途

- **DEBUG**: 通常用于调试目的，输出的是非常详细的、有助于开发者理解程序运行情况的信息。
- **INFO**: 信息级别的日志用于确认程序按预期运行。
- **WARNING**: 警告级别的日志表明程序遇到了问题，但仍然可以运行。
- **ERROR**: 错误级别的日志指出发生了问题，程序可能因此而无法完成某些功能。
- **CRITICAL**: 严重级别的日志指出发生了严重的错误，需要立即注意。

每个级别的日志记录都会被发送到所有配置了相应级别或更高级别的Handler中。这允许开发者能够灵活地选择他们想要关注的日志细节程度。

#### 配置日志级别以及过滤器

通过配置Logger和Handler的级别，可以控制哪些级别的日志会被记录。此外，还可以使用过滤器来进一步精确控制日志的记录。过滤器允许日志记录根据更复杂的逻辑被接受或拒绝。

import logging

logger = logging.getLogger('my_logger')
logger.setLevel(logging.DEBUG)  # 设置logger级别为DEBUG

handler = logging.StreamHandler()
handler.setLevel(logging.WARNING)  # 设置Handler级别为WARNING

class CustomFilter(logging.Filter):
    def filter(self, record):
        return record.levelno < logging.WARNING  # 只接受WARNING级别以下的日志

handler.addFilter(CustomFilter())  # 添加过滤器

formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')
handler.setFormatter(formatter)

logger.addHandler(handler)

logger.debug('This is a debug message.')  # 该信息不会被输出，因为低于handler设定级别
logger.warning('This is a warning message.')  # 此信息会被输出

在上述代码中，我们创建了一个名为`my_logger`的logger，并设置其级别为DEBUG。同时，我们还创建了一个StreamHandler`handler`，并设置其级别为WARNING，这意味着只有WARNING、ERROR和CRITICAL级别的日志会被处理。为了实现更细粒度的控制，我们定义了一个`CustomFilter`类，该类只允许小于WARNING级别的日志通过。因此，即使向logger添加了WARNING以下的级别日志，最终也只会输出WARNING或更高级别的日志。

### 2.3 日志的格式化与输出

日志格式化是日志系统中非常灵活和重要的特性。它允许开发者按照自己的需求定制日志的输出格式。通过设置Formatter，可以定义日志消息的布局，包括时间戳、日志级别、日志名称、线程名称、消息等。

#### 格式化字符串的定制化

使用`logging.Formatter`类可以设置日志消息的格式化字符串。该类的构造函数接受两个参数：格式化字符串和日期时间的格式字符串。

import logging

logger = logging.getLogger('my_logger')
logger.setLevel(logging.DEBUG)

handler = logging.StreamHandler()
handler.setLevel(logging.DEBUG)

formatter = logging.Formatter(
    '%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s',
    '%Y-%m-%d %H:%M:%S'
)
handler.setFormatter(formatter)

logger.addHandler(handler)

***('Customizing log messages.')

在这个例子中，我们设置了一个格式化字符串`'%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s'`，用于显示时间戳、logger名称、日志级别和消息内容。日期时间格式字符串`'%Y-%m-%d %H:%M:%S'`定义了时间戳的显示格式。在日志消息中，每个`%`后面跟着的参数都是一个日志事件的属性，例如`asctime`表示时间，`name`表示logger名称，`levelname`表示日志级别，`message`表示日志消息本身。

#### 文件日志与控制台日志的输出设置

文件日志通常用于长期存储日志信息，而控制台日志用于实时监控程序运行状态。通过不同的Handler可以轻松实现日志输出到文件或控制台。

import logging

logger = logging.getLogger('my_logger')
logger.setLevel(logging.DEBUG)

file_handler = logging.FileHandler('my_log.log')
file_handler.setLevel(logging.DEBUG)

stream_handler = logging.StreamHandler()
stream_handler.setLevel(***)

# 定义日志格式
formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')

file_handler.setFormatter(formatter)
stream_handler.setFormatter(formatter)

logger.addHandler(file_handler)
logger.addHandler(stream_handler)

logger.debug('This will go to the log file.')
***('This will go to both the log file and the console.')

在这段代码中，`file_handler`负责将日志信息写入到文件`my_log.log`，而`stream_handler`则负责将日志信息输出到控制台。通过设置`file_handler`的级别为DEBUG，我们确保所有级别的日志都会被写入文件。而`stream_handler`的级别被设置为IN