前端日志管理模块的设计与实现

一、问题背景

在项目中，我们会频繁用到 ​​console.log()​​ 来输出一些关键信息到控制台中，有助于开发调试，以及问题的排查，待项目上线后，这些调试日志又得及时清除。

同时在前端质量要求下，我们会做“前端埋点”，用于远程上报一些关键行为信息，用于在出问题时还原用户的操作路径，复现 BUG，从而解决问题，而各种各样的上报若是能在业务开发中抹平差异，也有助于研发提效。

因此，有必要在团队中封装日志工具（Logger），用于统一管理日志输出和格式化上报，降低开发者对多平台上报差异的心智负担。

二、需求概述

预期日志管理工具（Logger）需要有如下能力：

1. 支持区分​​info​​​、​​warn​​​、​​error​​ 三种本地调试类型日志
2. 支持远程上报自定义日志​​report()​​
3. 支持设置 namespace，用于区分代码执行的 scope
4. 支持链式操作
5. 区分生产环境和开发环境，生产环境禁止输出日志到控制台
6. 支持功能可扩展

三、方案设计

在阅读完 Axios 的源码后，个人认为 Axios 里对于设计模式的应用是非常灵活，同理，一个好的日志工具也应当遵守着一定的软件设计模式原则。

作为项目中用到的日志工具，单例模式应当是更适合的选择！

Logger 的打印输出能力，本质上还是借助了 ​​window.console​​ 对象中的方法：

Console 对象

在面向对象编程中，我们可以认为 ​​console​​ 是一个已经初始化的实例，同时也是一个单例，因为它是全局唯一。

而单例模式的最大好处就是全局唯一，对于做日志统一管理有着天然的友好支持基础。

四、实现细节 ?

接下来通过具体的代码，来逐一实现并完善我们的 Logger 日志工具类。

1、ES Module 下的单例模式

在 ESM 规范下，我们可以直接通过直接导出实例方式（​​export default new ClassName()​​），来实现单例模式。

Logger 的基础结构就有了：

/**
 * 日志打印工具，统一管理日志输出&上报
 */
class Logger {
  /** 命名空间（scope），用于区分所在执行文件 */
  private namespace: string

  constructor(namespace = 'unknown') {
    this.namespace = namespace
  }
}
export default new Logger()

2、可扩展的单例模式

参考 Axios 的设计^[1]，因此我们还提供 ​​create()​​ 方法，为创建新实例留一个入口方法。

/**
 * 创建新的 Logger 实例
 * 
 * @param namespace 命名空间
 * @returns Logger
 */
public create(namespace = 'unknown') {
  return new Logger(namespace);
}

当需要重新定义一个 logger 实例时，就可以参考如下方式：

import logger from '@/utils/logger'
const newLogger = logger.create('custom')
logger.info(newLogger === logger) // [unknown] false

3、定义“打印”类日志方法

需要区分 ​​info​​​、​​warn​​​、​​error​​ 三种类型的日志，实现如下：

定义日志枚举类型：

const enum LogLevel {
  /** 普通日志 */
  Log,
  /** 警告日志 */
  Warning,
  /** 错误日志 */
  Error,
}

const Styles = ['color: green;', 'color: orange;', 'color: red;']
const Methods = ['info', 'warn', 'error'] as const

private _log(level: LogLevel, args: unknown[]) {
  if (!__DEV__) return
  console[Methods[level]](`%c${this.namespace}`, Styles[level], ...args)
}
/**
 * 打印输出信息 ?
 *
 * @param args 任意参数
 */
public info(...args: unknown[]) {
  this._log(LogLevel.Log, args)
  return this
}
/**
 * 打印输出警告信息 ❕
 *
 * @param args 任意参数
 */
public warn(...args: unknown[]) {
  this._log(LogLevel.Warning, args)
  return this
}
/**
 * 打印输出错误信息 ❌
 *
 * @param args 任意参数
 */
public error(...args: unknown[]) {
  this._log(LogLevel.Error, args)
  return this
}

在 ​​_log()​​​ 方法中，通过 ​​__DEV__​​ 环境变量区分“生产”和“开发”：

if (!__DEV__) return

这种变量可以理解为“开关”：

生产环境则控制台不输出信息，在实际应用中，可以扩展“是否输出信息”的变量，来针对性扩展，例如线上需要通过特定参数展示调试日志，用于线上定位问题，那么就可以综合多个条件来决定是否输出控制台，毕竟编程最核心的问题是解决需求。

在开发模式下，针对不同的信息类型，会标注不同的颜色：

Chrome 浏览器下的效果

与此同时，在每个“输出”方法中都返回了 ​​this​​（当前实例），因而便可以为链式调用方法提供了使用基础。

4、支持修改 namespace

namespace 最重要的作用是：区分在不同组件或文件下的日志，便于问题定位排查。

由于 ​​Logger​​​ 将所有的输出集中到了统一文件，在 ​​console.log()​​​ 中文件定位永远是 ​​Logger​​ 类定义实现所在文件，因此需要 namespace 来区分。

新增 ​​setNamespace()​​ 方法：

/**
 * 设置命名空间（日志前缀）
 * @param namespace
 */
public setNamespace(namespace = '') {
  this.namespace = `[${namespace}]`
  return this
}

在 TypeScript 环境下，会提供代码提示，例如某个文件下输出错误信息的方式：

而 ​​setNamespace()​​ 方法，并不是每次都需要调用的，只需在文件中调用一次即可。

5、埋点远程上报

在一些关键时机，例如进入页面、点击“付费按钮”等一些关键操作上，一般会加上一些上报到远程，用于记录用户操作路径，以此便于在出现问题后，复现 BUG 并“对症下药”。

而埋点上报一般有三类：代码埋点、可视化埋点、无痕埋点。

我们这里通过给 Logger 增加远程上报的方式就是代码埋点。

一般情况下，埋点上报属于“前端监控”方面，前端监控是一个独立的管理系统，它的职能是负责前端项目的监控、异常报警等，因此通常会有用于项目集成的前端 SDK

有了 Logger 实例，我们可以在 Logger 中直接统一集成“前端监控 SDK”的主动上报方法即可！

在 Logger 类中新增三个方法：

• ​​reportLog()​​：上报日志。
• ​​reportEvent()​​：上报事件。
• ​​reportException()​​：上报异常。

/**
 * 远程上报
 * TODO: 根据基建环境自定义扩展
 */
public reportLog() {
  this.info() // 用于在本地输出
}
public reportEvent() {
  this.info()
}
public reportException() {
  this.error()
}

至于为什么添加着两个方法，实际是根据“前端监控 SDK”提供的 API 来决定

例如常见的 “Sentry - 应用监控错误溯源^[2]” 平台，针对主动上报，提供了三种方法，通常为了保持一致性，降低心智负担，因此新增对应的三个上报方法。

具体的上报参数和逻辑，则需要大家根据自己的业务区扩展。

五、Logger 的可扩展性 ⚙️

从上面 Logger 类的实现，可以发现一个明显的问题，如果业务需要扩展功能，则需要修改 Logger 类内部的方法，Logger 类中的方法和逻辑，我们可以理解为是所有业务都通用的，业务定制化的功能应该通过额外扩展方式来完善。

那有没有什么办法，可以实现不修改方法，而扩展 Logger 的功能呐？

1、扩展方案

有几个方案：

1. 继承 Logger 类扩展。
2. 增加回调函数作为参数。

个人推荐第二个方案，但如果每一次调用，都按照如下方式：

logger.info('message', () => {})

但这种设计比较粗糙

2、拦截器

参考 Axios 的拦截器设计，也就是 AOP（面向切面编程模式）的设计思想，来扩展 ​​_log()​​ 方法。

新增类型申明：

/**
 * 日志的配置类型
 */
type LoggerConfigType = {
  /** 命名空间 */
  namespace?: string
}
/**
 * 拦截器函数类型
 */
type InterceptorFuncType = (config: LoggerConfigType) => void

将 Logger 的配置集中的 ​​config​​​ 私有变量中，并新增 ​​addBeforeFunc()​​​ 和 ​​addAfterFunc()​​ 两个方法，用于新增自定义“拦截器”函数

其中一个细节是，日志打印之后的拦截器，按照FCLS（First Come Last Serve，先到后服务）的策略，和 Axios 的响应拦截器执行顺序对齐，与此同时，拦截器函数中会注入当前 Logger 的 ​​config​​ 配置。

通过简单的“拦截器”，即可实现功能的扩展，这种方式的功能扩展不会影响到主体功能，后期的维护升级是无侵入性的，还算比较优雅的，是吧！

3、其他方案

这里还可以考虑更多设计，例如参考发布订阅设计模式来改造，通过生命周期的关键点，被动触发，主动通知并执行所有订阅了对应消息的事件，可以参阅《聊一聊发布订阅设计模式^[3]》

也可以用插件模式方式来实现扩展，类似发布订阅模式，给 ​​_log()​​ 函数添加执行的钩子函数?（回调函数），例如这种设计下，把“埋点上报”等功能拆分成插件，再实现一个简单的事件队列模型，集成一下子！

六、总结

至此，一个基本的日志工具就实现完成了，但并未完完全全遵守设计原则，这里在生产实践中还需要封装、抽离相应“职责”，增加可维护性。

在团队中以此作为基础结构，然后针对团队、项目、业务的特点做适当的扩展，构建符合当前团队特性的通用日志工具模块，应该也不是什么难事！