Shell程式設計-11-子Shell和Shell巢狀

Surpassme發表於2018-11-27
程式設計巢狀

目錄

什麼是子Shell

    子Shell的概念其實是貫穿整個Shell的，如果想要更好的理解和寫Shell指令碼則必須要了解子Shell的相關知識。其概念如下所示：

子Shell本質就是從當前的Shell環境中開啟一個新的Shell環境，而新開的Shell稱之為子Shell（SubShell），相應的開啟子Shell的環境稱之為父Shell。子Shell和父Shell是子程式和父程式的關係，而這個程式則全部是bash程式。子Shell可以從父Shell中繼承變數、命令全路徑、檔案描述符、當前工作目錄等。在子Shell中常用的兩個變數如下所示：

  • $BASH_SUBSHELL:檢視從當前程式開始的子Shell層數
  • $BASHPID:檢視當前所處BASH的PID
在Linux系統中，系統執行的程式基本都是從CentOS 6.x(init)或CentOS7.x(systemd)PID為1的程式）繼承而來的，所有的程式都可以看作為init的子程式。
# CentOS 6.x
[root@localhost data]# pstree -hp
init(1)─┬─NetworkManager(3643)
        ├─Xvnc(22811)
        ├─abrtd(4760)
        ├─acpid(3755)
        ├─atd(4801)
        ├─auditd(3392)───{auditd}(3393)
        ├─automount(3849)─┬─{automount}(3850)
        │                 ├─{automount}(3851)
        │                 ├─{automount}(3854)
        │                 └─{automount}(3857)
# CentOS 7.x
[root@localhost ~]# pstree -hp
systemd(1)─┬─ModemManager(1051)─┬─{ModemManager}(1068)
           │                    └─{ModemManager}(1076)
           ├─Xvnc(5563)─┬─{Xvnc}(5566)
           │            ├─{Xvnc}(5567)
           │            ├─{Xvnc}(5568)

子Shell產生的途徑

通過後臺作業：&

[root@localhost Test]# cat jobs.sh
#!/bin/bash
parentShell="ParentShell"
echo "Parent Shell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
# define subshell
{
 echo "SubShell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
 subShell="SubShell"
 echo "SubShell value: ${subShell}"
 echo "parentShell value: ${parentShell}"
# sleep 5
 echo "SubShell end and Level: $BASH_SUBSHELL "
} & # running in backgroud
echo "Parent end and Level:$BASH_SUBSHELL"

if [ -z "${subShell}" ]
  then
    echo "subShell is not defined in ParentShell"
else
  echo "subShell is defined in ParentShel"
fi
[root@localhost Test]# bash jobs.sh
Parent Shell start and Level:0
Parent end and Level:0
subShell is not defined in ParentShell
SubShell start and Level:1
SubShell value: SubShell
parentShell value: ParentShell
SubShell end and Level: 1

根據執行結果，結論如下所示：

  • 在Shell中可以使用&產生子Shell
  • 由&產生的子Shell可以直接引用父Shell的變數，而子Shell產生的變數不能被父Shell引用
  • 在Shell中使用&可以實現多執行緒併發

通過管道：|

[root@localhost Test]# cat jobs.sh
#!/bin/bash
parentShell="ParentShell"
echo "Parent Shell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
# define subshell
echo "" |  # 管道
{
 echo "SubShell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
 subShell="SubShell"
 echo "SubShell value: ${subShell}"
 echo "parentShell value: ${parentShell}"
# sleep 5
 echo "SubShell end and Level: $BASH_SUBSHELL "
}
echo "Parent end and Level:$BASH_SUBSHELL"

if [ -z "${subShell}" ]
  then
    echo "subShell is not defined in ParentShell"
else
  echo "subShell is defined in ParentShel"
fi
[root@localhost Test]# bash jobs.sh
Parent Shell start and Level:0
SubShell start and Level:1
SubShell value: SubShell
parentShell value: ParentShell
SubShell end and Level: 1
Parent end and Level:0
subShell is not defined in ParentShell

根據執行結果，結論如下所示：

  • 在Shell中可以使用管道產生子Shell
  • 由管道產生的子Shell可以直接引用父Shell的變數，而子Shell產生的變數不能被父Shell引用
  • 由管道產生的Shell是順序執行的，僅能在子Shell執行完成後才能返回父Shell中繼續執行，這一點也是與&最大的區別。

通過()

[root@localhost Test]# cat jobs.sh
#!/bin/bash
parentShell="ParentShell"
echo "Parent Shell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
# define subshell
(
 echo "SubShell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
 subShell="SubShell"
 echo "SubShell value: ${subShell}"
 echo "parentShell value: ${parentShell}"
# sleep 5
 echo "SubShell end and Level: $BASH_SUBSHELL "
)
echo "Parent end and Level:$BASH_SUBSHELL"

if [ -z "${subShell}" ]
  then
    echo "subShell is not defined in ParentShell"
else
  echo "subShell is defined in ParentShel"
fi
[root@localhost Test]# bash jobs.sh
Parent Shell start and Level:0
SubShell start and Level:1
SubShell value: SubShell
parentShell value: ParentShell
SubShell end and Level: 1
Parent end and Level:0
subShell is not defined in ParentShell

根據執行結果，結論如下所示：

  • 在Shell中可以使用()產生子Shell
  • 由()產生的子Shell可以直接引用父Shell的變數，而子Shell產生的變數不能被父Shell引用
  • 由()產生的Shell是順序執行的，僅能在子Shell執行完成後才能返回父Shell中繼續執行，

看到這個結果，大家會不會覺得使用()跟使用管道一樣的？

通過呼叫外部Shell

[root@localhost Test]# cat subShell.sh parentShell.sh  -n
       # SubShell
     1  #!/bin/bash
     2   echo "SubShell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
     3   subShell="SubShell"
     4   echo "SubShell value: ${subShell}"
     5   echo "parentShell value: ${parentShell}"
     6   echo "parentExportShell value: ${parentExportShell}"
     7   if [ -z "${parentShell}"  ];then
     8      echo "parentShell value is : null"
     9   else
    10      echo "parentShell value is : "${parentShell}
    11   fi
    12
    13  # ParentShell
    14  #!/bin/bash
    15  parentShell="Parent"
    16  export parentExportShell="parentExportShell"
    17  echo "Parent Shell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
    18  bash ./subShell.sh # invoke subshell
    19  sleep 3
    20  echo "Parent Shell end and Level:"$BASH_SUBSHELL
    21  if [ -z "${subShell}" ]
    22    then
    23     echo "subShell is not defined in ParentShell"
    24  else
    25     echo "subShell is defined in ParentShell"
    26  fi
[root@localhost Test]# bash parentShell.sh
Parent Shell start and Level:0
SubShell start and Level:0
SubShell value: SubShell
parentShell value:
parentExportShell value: parentExportShell
parentShell value is : null
Parent Shell end and Level:0
subShell is not defined in ParentShell

根據執行結果，結論如下所示：

  • 在Shell中可以通過外部Shell指令碼產生子Shell
  • 在呼叫外部Shell時，父Shell定義的變數不能被子Shell繼承，如果要繼承父Shell的變數，必須使用export使其成為全域性環境變數。
  • 呼叫外部Shell產生的Shell是順序執行的，僅能在子Shell執行完成後才能返回父Shell中繼續執行，

Shell指令碼呼叫模式

    通常在大型的專案中，都會將較大模組進行拆分為多個小模組進行程式碼編寫除錯等。因此在一個Shell指令碼中也不可能包含所有模組，一般都採用在一個指令碼中去呼叫當前用到的指令碼，這種被稱之為Shell巢狀。在一個指令碼中巢狀指令碼的方式主要有fork、exec和source。

fork模式呼叫指令碼

    fork模式是最普通的指令碼呼叫方式。在使用該方式呼叫指令碼時，系統會建立一個子Shell去呼叫指令碼。其呼叫方式如下所示：

/bin/bash /path/shellscript.sh # 未給指令碼新增執行許可權時
或
/path/shellscript.sh # 指令碼擁有執行許可權時

fork本質是複製程式。使用該方式時，fork會複製當前程式做為一個副本，而後將這些資源交給子程式。因此子程式會繼承父程式的一些資源，如環境變數、變數等。而父程式卻是完全獨立的，子程式和父程式相當於物件導向中一個物件的兩個例項。

exec模式呼叫指令碼

    exec呼叫指令碼時，不會開啟一個新的子Shell來進行呼叫指令碼，被呼叫的指令碼和呼叫指令碼在同一個Shell內執行。但需要注意的是使用exec呼叫新指令碼後，在執行完新指令碼的內容後，不再返回到呼叫指令碼中執行後續未執行的內容，這也是與fork呼叫指令碼的主要區別。其主要呼叫方式如下所示：

exec /path/shellscript.sh

exec的本質是載入另外一個程式來代替當前執行的程式。即在不建立新程式的情況下去載入一個新程式，而在程式執行完成後就直接退出exec所在的Shell環境。

source模式呼叫指令碼

    source呼叫指令碼時，也不會開啟一個新的子Shell來執行被呼叫的指令碼，同樣也是在同一個Shell中執行，因此被呼叫指令碼是可以繼承呼叫指令碼的變數、環境變數等。與exec呼叫方式的區別是，source在執行完被呼叫指令碼的內容後，依然會返回撥用指令碼中，去執行呼叫指令碼中未執行的內容。其主要呼叫方式如下所示：

source /path/shellscript.sh
或
. /path/shellscript.sh  # .和source是等價的

三種呼叫模式示例

    示例程式碼如下所示：

[root@localhost Test]# cat -n subShell.sh parentShell.sh
     1  #!/bin/bash
     2   echo "SubShell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
     3   echo "SubShell PID is:" $$
     4   subShell="SubShell"
     5   echo "SubShell value: ${subShell}"
     6   echo "parentShell value: ${parentShell}"
     7   echo "parentExportShell value: ${parentExportShell}"
     8   if [ -z "${parentShell}"  ];then
     9      echo "parentShell value is : null"
    10   else
    11      echo "parentShell value is : "${parentShell}
    12   fi
    13  #!/bin/bash
    14  # print usage
    15  function Usage() {
    16    echo "Usage:$0 {fork|exec|source}"
    17    exit 1
    18  }
    19  # print return variable
    20  function PrintPara() {
    21   if [ -z "${subShell}" ]
    22    then
    23     echo "subShell is not defined in ParentShell"
    24   else
    25     echo "subShell is defined in ParentShell "${subShell}
    26   fi
    27  }
    28  # invoke pattern
    29  function ParentFunction() {
    30    parentShell="Parent"
    31    export parentExportShell="parentExportShell"
    32    echo "Parent Shell start and Level:"$BASH_SUBSHELL
    33    echo "Parent PID is:"$$
    34    case "$1" in
    35      fork)
    36         echo "Using fork pattern"
    37         /bin/bash ./subShell.sh
    38         PrintPara ;;
    39      exec)
    40         echo "Using exec pattern"
    41         exec ./subShell.sh
    42         PrintPara ;;
    43      source)
    44         echo "Using source pattern"
    45         source ./subShell.sh
    46         PrintPara ;;
    47      *)
    48        echo "Input error ,usage is:" Usage
    49     esac
    50  }
    51  # check parameter number
    52  function CheckInputPara() {
    53    if [ $# -ne 1 ]
    54      then
    55        Usage
    56    fi
    57    ParentFunction $*
    58  }
    59  CheckInputPara $*

1、fork呼叫結果：

[root@localhost Test]# bash parentShell.sh fork
Parent Shell start and Level:0
Parent PID is:26413
Using fork pattern
SubShell start and Level:0
SubShell PID is: 26414
SubShell value: SubShell
parentShell value:
parentExportShell value: parentExportShell
parentShell value is : null
subShell is not defined in ParentShell

1、父Shell和子Shell的PID不一樣，則可以說明產生了新的子程式
2、呼叫指令碼中定義的全域性變數可以傳入到被呼叫指令碼，而被呼叫的指令碼中定義的變數是無法返回到呼叫指令碼中的

2、exec呼叫結果：

[root@localhost Test]# chmod +x subShell.sh
[root@localhost Test]# bash parentShell.sh exec
Parent Shell start and Level:0
Parent PID is:25543
Using exec pattern
SubShell start and Level:0
SubShell PID is: 25543
SubShell value: SubShell
parentShell value:
parentExportShell value: parentExportShell
parentShell value is : null

1、父Shell和子Shell的PID一樣，則可以說明未產生新的子程式
2、呼叫指令碼中定義的全域性變數可以傳入到被呼叫指令碼
3、最重要的一點就是在執行完被呼叫指令碼後直接退出Shell了，而呼叫指令碼未執行的內容並沒有被執行

3、source呼叫結果：

[root@localhost Test]# bash parentShell.sh source
Parent Shell start and Level:0
Parent PID is:19955
Using source pattern
SubShell start and Level:0
SubShell PID is: 19955
SubShell value: SubShell
parentShell value: Parent
parentExportShell value: parentExportShell
parentShell value is : Parent
subShell is defined in ParentShell: SubShell

1、父Shell和子Shell的PID一樣，則可以說明未產生新的子程式
2、呼叫指令碼中定義的普通變數和全域性變數可以傳入到被呼叫指令碼，反之亦然
3、最重要的一點就是在執行完被呼叫指令碼後返回撥用指令碼中繼續執行剩下的內容

三種呼叫模式使用場景

  • 1、fork模式使用場景

fork模式常用於常規巢狀指令碼執行的場景中，僅僅是執行巢狀指令碼中命令，呼叫指令碼也不需要使用被呼叫指令碼中的變數和函式等資訊。

  • 2、exec模式使用場景

exec模式常用於呼叫指令碼中末尾中。而這種模式在執行完被呼叫指令碼中就直接退出，因此使用較少，可使用source代替exec

  • 3、source模式使用場景

source模式算是在Shell常用的一種指令碼巢狀呼叫模式，常用於執行巢狀指令碼啟動一些服務程式等，其最大的優點就是巢狀指令碼中定義的變數和函式等資源可以被呼叫指令碼獲取和使用。

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