```mermaid
classDiagram
    class LogLevel {
        <<enumeration>>
        DEBUG
        INFO
        WARNING
        ERROR
        FATAL
    }

    class LogRecord {
        +DateTime timestamp
        +LogLevel level
        +String message
        +String target
    }

    class LogOutput {
        <<interface>>
        +write(record: LogRecord) Future
    }

    class ConsoleOutput {
        +write(record: LogRecord)
    }

    class PostgresOutput {
        -PgPool pool
        +new(pool: PgPool)
        +write(record: LogRecord)
    }

    class FileOutput {
        -File file
        +write(record: LogRecord)
    }

    class LoggerConfig {
        +LogLevel min_level
        +Vec~Box~LogOutput~~ outputs
    }

    class Logger {
        -Sender~LogRecord~ tx
        -LogLevel min_level
        +init(config: LoggerConfig) Arc~Logger~
        +log(level, message, target)
        -run_background_task(rx, outputs)
    }

    %% Relationships
    LogOutput <|.. ConsoleOutput : Implements
    LogOutput <|.. PostgresOutput : Implements
    LogOutput <|.. FileOutput : Implements
    
    Logger ..> LogRecord : Creates
    Logger o-- LoggerConfig : Uses
    LoggerConfig o-- LogOutput : Aggregates (0..*)
    LogRecord -- LogLevel : Has
```

```mermaid
classDiagram
    %% 接口定义：强调 Send + Sync 约束
    class LogOutput {
        <<interface>>
        <<Send + Sync>>
        +write(record: LogRecord) Future
    }

    %% 具体实现
    class PostgresOutput {
        -PgPool pool
        +write(record)
    }
    class ConsoleOutput {
        +write(record)
    }

    %% 业务线程持有的 Logger (Producer)
    class Logger {
        <<Thread-Safe>>
        <<Shared via Arc>>
        -mpsc::Sender~LogRecord~ tx
        -LogLevel min_level
        +log(level, msg)
    }

    %% 后台异步任务 (Consumer)
    class BackgroundWorker {
        <<Active Object>>
        <<Running in tokio::spawn>>
        -mpsc::Receiver~LogRecord~ rx
        -Vec~Box~LogOutput~~ outputs
        +run()
    }

    %% 数据包
    class LogRecord {
        <<Immutable>>
        +timestamp
        +level
        +message
    }

    %% 关系描述
    LogOutput <|.. PostgresOutput
    LogOutput <|.. ConsoleOutput
    
    %% 关键的线程安全机制：MPSC Channel
    Logger "1" o-- "1" `mpsc::Sender` : Owns
    BackgroundWorker "1" o-- "1" `mpsc::Receiver` : Owns
    
    %% 逻辑流
    ClientThread ..> Logger : 1. Calls log() (Non-blocking)
    Logger ..> `mpsc::Sender` : 2. Sends Record
    `mpsc::Sender` ..> `mpsc::Receiver` : 3. Channel Transfer (Thread-Safe)
    `mpsc::Receiver` ..> BackgroundWorker : 4. Receives Record
    BackgroundWorker --> LogOutput : 5. Serialized Writes
```

```text
rust_logger/
├── Cargo.toml
├── src/
│   ├── lib.rs          # 库入口，定义宏
│   ├── model.rs        # 定义 LogLevel, LogRecord
│   ├── outputs/        # 输出模块
│   │   ├── mod.rs      # Trait 定义
│   │   ├── console.rs  # 控制台输出实现
│   │   ├── file.rs     # 文件输出实现
│   │   └── postgres.rs # 数据库输出实现
│   ├── core.rs         # Logger 核心逻辑 (Channel, Spawn)
│   └── cleaner.rs      # 清理输出协程
```


为了展示 **TraceID** 的真正威力，我们将模拟一个 **高并发的 Web 服务场景**。

在这个场景中，如果不使用 TraceID，多个用户的日志会像“洗牌”一样混在一起，根本无法区分谁是谁。使用了 TraceID 后，我们就能像“抓线头”一样把一次请求的完整路径提出来。

---

### 第一步：准备工作 (不可跳过)

因为我们在 `LogRecord` 中增加了 `trace_id`，你必须更新数据库表结构，否则程序运行会报错。

**请在 PostgreSQL 中执行：**

```sql
-- 1. 增加字段
ALTER TABLE app_logs ADD COLUMN trace_id VARCHAR(64);

-- 2. 建立索引 (查询全靠它)
CREATE INDEX idx_logs_trace_id ON app_logs(trace_id);
```

---

### 第二步：编写业务代码 (`order-service/src/main.rs`)

我们需要引入 `uuid` 来生成唯一的 ID。

**Cargo.toml:**
```toml
[dependencies]
# ... 其他依赖
uuid = { version = "1.0", features = ["v4"] }
```

**main.rs:**
在这个例子中，我们模拟**两个并发请求**同时进入系统。

```rust
use rust_logger::{
    context::with_trace_id, // 核心：上下文管理器
    log_info, log_error, set_global_logger,
    Logger, LoggerConfig, LogLevel, LogCleaner,
    outputs::{ConsoleOutput, PostgresOutput, FileOutput}
};
use sqlx::postgres::PgPoolOptions;
use std::time::Duration;
use uuid::Uuid;
use std::sync::Arc;

#[tokio::main]
async fn main() -> anyhow::Result<()> {
    // 1. 初始化 DB
    let db_url = std::env::var("DATABASE_URL").expect("DATABASE_URL must be set");
    let pool = PgPoolOptions::new().connect(&db_url).await?;

    // 2. 初始化 Logger (同时输出到 Console, DB, File)
    let file_output = FileOutput::new("logs", "order-service").await?;
    
    let config = LoggerConfig {
        min_level: LogLevel::INFO,
        outputs: vec![
            Box::new(ConsoleOutput),
            Box::new(PostgresOutput::new(pool.clone())), // DB
            Box::new(file_output),                       // File
        ],
    };
    
    set_global_logger(Logger::init("order-service", config));

    // 3. 启动清理任务 (可选)
    LogCleaner::new(7).with_db_cleanup(pool.clone()).start();

    println!(">>> 服务启动，开始模拟并发请求...\n");

    // 4. 模拟并发：同时处理两个用户的下单请求
    // 场景：
    // - 用户 A (Alice) 下单成功
    // - 用户 B (Bob) 下单失败
    
    let request_a = tokio::spawn(mock_http_handler("Alice", "ITEM-001", true));
    let request_b = tokio::spawn(mock_http_handler("Bob", "ITEM-999", false)); // 模拟库存不足

    // 等待请求处理完成
    let _ = tokio::join!(request_a, request_b);

    // 等待日志写入完毕
    tokio::time::sleep(Duration::from_secs(1)).await;
    println!("\n>>> 模拟结束。请查看数据库或文件日志。");
    
    Ok(())
}

// 模拟 HTTP 请求入口 (Middleware 层)
async fn mock_http_handler(user: &str, item_id: &str, is_success: bool) {
    // 1. 生成 TraceID (通常从 HTTP Header "X-Trace-ID" 获取，没有则生成)
    let trace_id = Uuid::new_v4().to_string();

    // 2. 【关键】使用 with_trace_id 包裹整个业务逻辑
    // 只要在这个闭包里，无论调用多深层的函数，log_info! 都会自动带上 ID
    with_trace_id(trace_id.clone(), async move {
        log_info!("收到下单请求: User={}, Item={}", user, item_id);
        
        // 进入业务逻辑层
        process_order(user, item_id, is_success).await;
        
        log_info!("请求处理完毕，返回响应给 {}", user);
    }).await;
}

// 模拟业务逻辑层 (Service 层)
async fn process_order(user: &str, item_id: &str, simulate_success: bool) {
    log_info!("正在检查库存: {}", item_id);
    tokio::time::sleep(Duration::from_millis(50)).await; // 模拟耗时

    if simulate_success {
        log_info!("库存充足，开始扣款...");
        payment_service(user, 100).await;
        log_info!("下单成功！订单号: ORDER-{}", Uuid::new_v4());
    } else {
        log_error!("库存不足！商品 {} 缺货", item_id);
        log_info!("订单已取消");
    }
}

// 模拟底层服务 (DAO/RPC 层)
async fn payment_service(user: &str, amount: i32) {
    // 注意：这里我们没有传 trace_id 参数，但 log_info 依然能获取到它！
    log_info!("扣款成功: User={}, Amount=${}", user, amount);
}
```

---

### 第三步：运行结果与证明

运行代码后，我们来看看 **为什么 TraceID 是分布式的救命稻草**。

#### 1. 如果没有 TraceID (灾难现场)
在控制台或文件中，由于是异步并发，日志会是**时间交错**的。你看到的可能是这样：

```text
2026-01-22 10:00:01 [INFO] 收到下单请求: User=Alice
2026-01-22 10:00:01 [INFO] 收到下单请求: User=Bob      <-- 乱入
2026-01-22 10:00:02 [INFO] 正在检查库存: ITEM-001
2026-01-22 10:00:02 [INFO] 正在检查库存: ITEM-999      <-- 分不清谁是谁了
2026-01-22 10:00:03 [ERROR] 库存不足！
2026-01-22 10:00:03 [INFO] 库存充足，开始扣款...         <-- 谁库存充足？谁不足？
2026-01-22 10:00:04 [INFO] 扣款成功
```
**问题**：当 Bob 投诉说“我下单失败了”，你看着日志里的“扣款成功”会陷入沉思：到底扣没扣 Bob 的钱？

#### 2. 使用 TraceID 后 (真相大白)
现在查看生成的文件日志 `logs/order-service-YYYY-MM-DD.log`，或者查看数据库。

**实际输出：**
```text
[INFO] [550e8400-e29b...] - 收到下单请求: User=Alice
[INFO] [a1b2c3d4-ffff...] - 收到下单请求: User=Bob
[INFO] [550e8400-e29b...] - 正在检查库存: ITEM-001
[INFO] [a1b2c3d4-ffff...] - 正在检查库存: ITEM-999
[ERROR] [a1b2c3d4-ffff...] - 库存不足！商品 ITEM-999 缺货
[INFO] [a1b2c3d4-ffff...] - 订单已取消
[INFO] [550e8400-e29b...] - 库存充足，开始扣款...
[INFO] [550e8400-e29b...] - 扣款成功: User=Alice, Amount=$100
```
虽然行还是交错的，但我们可以清楚地看到 ID `a1b2c3d4...` (Bob) 对应的是 **ERROR**，而 ID `550e8400...` (Alice) 对应的是 **扣款成功**。

---

### 第四步：如何追查问题 (Audit)

当生产环境出现问题时，正确的排查姿势如下：

#### 场景：客服转来一个工单，用户 Bob 说 10:00 左右下单失败了。

**1. 模糊搜索定位 TraceID**
你不知道 TraceID，但知道时间和用户。
使用 `grep` 或 SQL：

```sql
-- 查找 Bob 在那个时间点的第一条日志，为了拿 TraceID
SELECT trace_id, message, created_at 
FROM app_logs 
WHERE message LIKE '%Bob%' 
  AND created_at BETWEEN '2026-01-22 10:00:00' AND '2026-01-22 10:05:00'
LIMIT 1;
```
**结果**：拿到 TraceID = `a1b2c3d4-ffff...`

**2. 全链路还原 (The Magic Query)**
拿着这个 ID，查询该请求的一生。

```sql
SELECT created_at, log_level, module, message 
FROM app_logs 
WHERE trace_id = 'a1b2c3d4-ffff-...' 
ORDER BY created_at ASC;
```

**还原出的故事：**
1.  `10:00:01` [INFO] 收到请求 (module: `mock_http_handler`)
2.  `10:00:02` [INFO] 检查库存 ITEM-999 (module: `process_order`)
3.  `10:00:03` [ERROR] **库存不足！** (module: `process_order`) <--- **找到原因了！**
4.  `10:00:03` [INFO] 订单取消

**结论**：你可以自信地回复工单：“经排查，用户下单失败是因为商品 ITEM-999 此时没有库存了，系统正确拦截，未扣款。”

---

### 总结 TraceID 的三大好处

1.  **解耦并发**：在高并发系统中（每秒几千个请求），TraceID 是唯一能把属于同一个请求的日志“聚合”在一起的键。
2.  **跨越边界**：虽然本例只演示了一个服务，但 TraceID 通常会通过 HTTP Header 传给下游服务（Payment Service, Stock Service）。这样你在 Kibana/Grafana 里搜一个 TraceID，能看到跨越 5 个微服务的完整调用链。
3.  **无侵入开发**：你的开发人员不需要在写 `payment_service` 时手动传递 `trace_id` 参数，他们只需要写 `log_info!`，库会自动完成剩下的工作。