日志与调试

在开发和维护一个 Express 应用时，日志记录和调试是至关重要的环节。它们帮助开发者监控应用运行情况，及时发现和解决潜在的问题，尤其是在生产环境中，合适的日志系统能够显著提高问题排查效率。在本章节中，我们将介绍如何在 Express 项目中使用日志记录和调试工具。

1. 日志记录的重要性

日志是应用程序记录其运行状态、行为、错误等信息的主要方式。良好的日志记录可以帮助开发者：

• 追踪请求的生命周期。
• 记录应用的关键事件。
• 及时发现并定位应用错误。
• 提供调试信息和系统运行健康情况。

为了方便日志管理和分析，通常会使用专门的日志库和工具。

2. 使用 morgan 记录请求日志

morgan 是一个流行的 HTTP 请求日志中间件，能够自动记录每一个 HTTP 请求的相关信息（如请求路径、响应状态码、响应时间等）。它能够帮助开发者轻松追踪请求和响应的状态。

2.1 安装 morgan

首先，安装 morgan 中间件：

npm install morgan

2.2 配置 morgan

在 app.js 中配置并使用 morgan：

const express = require('express');
const morgan = require('morgan');

const app = express();

// 使用 morgan 中间件记录请求日志
app.use(morgan('dev'));  // 'dev' 格式将记录简洁的请求日志信息，包括请求方法、URL、状态码和响应时间

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello, World!');
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server is running on port 3000');
});

morgan 提供了多种日志格式，如 combined、tiny、dev、common 等，开发者可以根据需要选择合适的格式。dev 格式通常在开发环境中使用，它会输出简洁且颜色高亮的日志。

2.3 日志输出到文件

在生产环境中，除了控制台输出，通常还需要将日志保存到文件中，以便后续分析和审计。我们可以使用 fs（文件系统）模块将日志写入文件。

首先，创建一个写入流并将日志输出到文件：

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const morgan = require('morgan');

// 创建日志写入流
const logStream = fs.createWriteStream(path.join(__dirname, 'access.log'), { flags: 'a' });

// 使用 morgan 中间件，将日志写入文件
app.use(morgan('combined', { stream: logStream }));

combined 是 morgan 提供的标准日志格式，它会记录详细的请求信息，包括请求来源、响应时间、状态码、请求头等。

3. 使用 winston 进行日志管理

winston 是一个功能强大的日志库，支持多种日志级别、输出到不同的目标（控制台、文件、远程服务器等），并能够为不同环境配置不同的日志策略。它是一个适用于生产环境的日志记录工具。

3.1 安装 winston

首先，安装 winston：

npm install winston

3.2 配置 winston

在项目中配置 winston，设置日志级别和输出目标：

const winston = require('winston');

// 创建一个 winston logger 实例
const logger = winston.createLogger({
  level: 'info',  // 默认日志级别，'info' 级别包括 info、warn、error
  transports: [
    // 输出到控制台
    new winston.transports.Console({
      format: winston.format.combine(
        winston.format.colorize(),
        winston.format.simple()
      ),
    }),
    // 输出到文件
    new winston.transports.File({
      filename: 'combined.log',
      level: 'info', // 记录 info 级别及以上的日志
    }),
  ],
});

module.exports = logger;

在上面的配置中，我们创建了一个 logger 实例，并将日志输出到控制台和文件 combined.log。可以通过设置不同的 level 来控制输出的日志级别。例如，info 级别会包括 info、warn、error 级别的日志。

3.3 使用 winston 记录日志

在应用中使用 winston 记录日志：

const logger = require('./logger');

// 记录 info 级别的日志
logger.info('This is an info message');

// 记录 warn 级别的日志
logger.warn('This is a warning message');

// 记录 error 级别的日志
logger.error('This is an error message');

3.4 自定义日志格式

你可以自定义日志输出格式，以便更好地适应项目需求。比如，我们可以使用 winston.format.printf 来定义一个自定义的日志格式：

const logger = winston.createLogger({
  level: 'info',
  format: winston.format.combine(
    winston.format.timestamp(),
    winston.format.printf(({ timestamp, level, message }) => {
      return `${timestamp} [${level}]: ${message}`;
    })
  ),
  transports: [
    new winston.transports.Console(),
    new winston.transports.File({ filename: 'app.log' }),
  ],
});

自定义的日志格式包括了时间戳、日志级别和消息内容，方便开发者更清晰地看到每一条日志的上下文信息。

4. 调试工具：使用 debug 库

在开发过程中，debug 是一个轻量级的调试工具，可以帮助开发者在控制台输出调试信息。它允许根据需要启用或禁用调试信息的输出。

4.1 安装 debug

首先，安装 debug 库：

npm install debug

4.2 配置 debug

在代码中使用 debug 打印调试信息：

const debug = require('debug')('app:startup');

debug('This is a debug message');

4.3 启用调试信息

在启动应用时，可以通过设置环境变量来启用调试信息：

DEBUG=app:* node app.js

这会打印所有以 app: 开头的调试信息。如果只需要某一部分的调试信息，可以按模块过滤：

DEBUG=app:startup node app.js

这样，只有 app:startup 相关的调试信息会被输出。

5. 总结

在本章节中，我们学习了如何在 Express 应用中使用日志记录和调试工具：

• morgan：用于记录 HTTP 请求日志，可以输出到控制台或文件中，便于开发者跟踪请求信息。
• winston：一个功能强大的日志库，支持多种日志级别和日志输出目标，适用于生产环境中的日志管理。
• debug：一个轻量级的调试工具，帮助开发者输出调试信息并进行调试。

通过使用合适的日志记录和调试工具，我们可以更高效地监控应用运行情况，发现并解决潜在问题，从而提高开发效率和应用稳定性。