Shell編程-13-子Shell和Shell嵌套

什么是子Shell

? ? 子Shell的概念其實(shí)是貫穿整個(gè)Shell的，如果想要更好的理解和寫(xiě)Shell腳本則必須要了解子Shell的相關(guān)知識(shí)。其概念如下所示：

子Shell本質(zhì)就是從當(dāng)前的Shell環(huán)境中打開(kāi)一個(gè)新的Shell環(huán)境，而新開(kāi)的Shell稱之為子Shell（SubShell），相應(yīng)的開(kāi)啟子Shell的環(huán)境稱之為父Shell。子Shell和父Shell是子進(jìn)程和父進(jìn)程的關(guān)系，而這個(gè)進(jìn)程則全部是bash進(jìn)程。子Shell可以從父Shell中繼承變量、命令全路徑、文件描述符、當(dāng)前工作目錄等。在子Shell中常用的兩個(gè)變量如下所示：

  • $BASH_SUBSHELL:查看從當(dāng)前進(jìn)程開(kāi)始的子Shell層數(shù)
  • $BASHPID:查看當(dāng)前所處BASH的PID
在Linux系統(tǒng)中，系統(tǒng)運(yùn)行的程序基本都是從CentOS 6.x(init)或CentOS7.x(systemd)PID為1的進(jìn)程）繼承而來(lái)的，所有的程序都可以看作為init的子進(jìn)程。
# 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(chǎn)生的途徑

通過(guò)后臺(tái)作業(yè)：&

[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(jù)運(yùn)行結(jié)果，結(jié)論如下所示：

  • 在Shell中可以使用&產(chǎn)生子Shell
  • 由&產(chǎn)生的子Shell可以直接引用父Shell的變量，而子Shell產(chǎn)生的變量不能被父Shell引用
  • 在Shell中使用&可以實(shí)現(xiàn)多線程并發(fā)

通過(guò)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(jù)運(yùn)行結(jié)果，結(jié)論如下所示：

  • 在Shell中可以使用管道產(chǎn)生子Shell
  • 由管道產(chǎn)生的子Shell可以直接引用父Shell的變量，而子Shell產(chǎn)生的變量不能被父Shell引用
  • 由管道產(chǎn)生的Shell是順序執(zhí)行的，僅能在子Shell執(zhí)行完成后才能返回父Shell中繼續(xù)執(zhí)行，這一點(diǎn)也是與&最大的區(qū)別。

通過(guò)()

[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(jù)運(yùn)行結(jié)果，結(jié)論如下所示：

  • 在Shell中可以使用()產(chǎn)生子Shell
  • 由()產(chǎn)生的子Shell可以直接引用父Shell的變量，而子Shell產(chǎn)生的變量不能被父Shell引用
  • 由()產(chǎn)生的Shell是順序執(zhí)行的，僅能在子Shell執(zhí)行完成后才能返回父Shell中繼續(xù)執(zhí)行，

看到這個(gè)結(jié)果，大家會(huì)不會(huì)覺(jué)得使用()跟使用管道一樣的？

通過(guò)調(diào)用外部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(jù)運(yùn)行結(jié)果，結(jié)論如下所示：

  • 在Shell中可以通過(guò)外部Shell腳本產(chǎn)生子Shell
  • 在調(diào)用外部Shell時(shí)，父Shell定義的變量不能被子Shell繼承，如果要繼承父Shell的變量，必須使用export使其成為全局環(huán)境變量。
  • 調(diào)用外部Shell產(chǎn)生的Shell是順序執(zhí)行的，僅能在子Shell執(zhí)行完成后才能返回父Shell中繼續(xù)執(zhí)行，

Shell腳本調(diào)用模式

? ? 通常在大型的項(xiàng)目中，都會(huì)將較大模塊進(jìn)行拆分為多個(gè)小模塊進(jìn)行代碼編寫(xiě)調(diào)試等。因此在一個(gè)Shell腳本中也不可能包含所有模塊，一般都采用在一個(gè)腳本中去調(diào)用當(dāng)前用到的腳本，這種被稱之為Shell嵌套。在一個(gè)腳本中嵌套腳本的方式主要有fork、exec和source。

fork模式調(diào)用腳本

? ? fork模式是最普通的腳本調(diào)用方式。在使用該方式調(diào)用腳本時(shí)，系統(tǒng)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)子Shell去調(diào)用腳本。其調(diào)用方式如下所示：

/bin/bash /path/shellscript.sh # 未給腳本添加執(zhí)行權(quán)限時(shí)
或
/path/shellscript.sh # 腳本擁有執(zhí)行權(quán)限時(shí)

fork本質(zhì)是復(fù)制進(jìn)程。使用該方式時(shí)，fork會(huì)復(fù)制當(dāng)前進(jìn)程做為一個(gè)副本，而后將這些資源交給子進(jìn)程。因此子進(jìn)程會(huì)繼承父進(jìn)程的一些資源，如環(huán)境變量、變量等。而父進(jìn)程卻是完全獨(dú)立的，子進(jìn)程和父進(jìn)程相當(dāng)于面向?qū)ο笾幸粋€(gè)對(duì)象的兩個(gè)實(shí)例。

exec模式調(diào)用腳本

? ? exec調(diào)用腳本時(shí)，不會(huì)開(kāi)啟一個(gè)新的子Shell來(lái)進(jìn)行調(diào)用腳本，被調(diào)用的腳本和調(diào)用腳本在同一個(gè)Shell內(nèi)執(zhí)行。但需要注意的是使用exec調(diào)用新腳本后，在執(zhí)行完新腳本的內(nèi)容后，不再返回到調(diào)用腳本中執(zhí)行后續(xù)未執(zhí)行的內(nèi)容，這也是與fork調(diào)用腳本的主要區(qū)別。其主要調(diào)用方式如下所示：

exec /path/shellscript.sh

exec的本質(zhì)是加載另外一個(gè)程序來(lái)代替當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程。即在不創(chuàng)建新進(jìn)程的情況下去加載一個(gè)新程序，而在進(jìn)程執(zhí)行完成后就直接退出exec所在的Shell環(huán)境。

source模式調(diào)用腳本

? ? source調(diào)用腳本時(shí)，也不會(huì)開(kāi)啟一個(gè)新的子Shell來(lái)執(zhí)行被調(diào)用的腳本，同樣也是在同一個(gè)Shell中執(zhí)行，因此被調(diào)用腳本是可以繼承調(diào)用腳本的變量、環(huán)境變量等。與exec調(diào)用方式的區(qū)別是，source在執(zhí)行完被調(diào)用腳本的內(nèi)容后，依然會(huì)返回調(diào)用腳本中，去執(zhí)行調(diào)用腳本中未執(zhí)行的內(nèi)容。其主要調(diào)用方式如下所示：

source /path/shellscript.sh
或
. /path/shellscript.sh  # .和source是等價(jià)的

三種調(diào)用模式示例

? ? 示例代碼如下所示：

[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調(diào)用結(jié)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(shuō)明產(chǎn)生了新的子進(jìn)程
2、調(diào)用腳本中定義的全局變量可以傳入到被調(diào)用腳本，而被調(diào)用的腳本中定義的變量是無(wú)法返回到調(diào)用腳本中的

2、exec調(diào)用結(jié)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(shuō)明未產(chǎn)生新的子進(jìn)程
2、調(diào)用腳本中定義的全局變量可以傳入到被調(diào)用腳本
3、最重要的一點(diǎn)就是在執(zhí)行完被調(diào)用腳本后直接退出Shell了，而調(diào)用腳本未執(zhí)行的內(nèi)容并沒(méi)有被執(zhí)行

3、source調(diào)用結(jié)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(shuō)明未產(chǎn)生新的子進(jìn)程
2、調(diào)用腳本中定義的普通變量和全局變量可以傳入到被調(diào)用腳本，反之亦然
3、最重要的一點(diǎn)就是在執(zhí)行完被調(diào)用腳本后返回調(diào)用腳本中繼續(xù)執(zhí)行剩下的內(nèi)容

三種調(diào)用模式使用場(chǎng)景

  • 1、fork模式使用場(chǎng)景

fork模式常用于常規(guī)嵌套腳本執(zhí)行的場(chǎng)景中，僅僅是執(zhí)行嵌套腳本中命令，調(diào)用腳本也不需要使用被調(diào)用腳本中的變量和函數(shù)等信息。

  • 2、exec模式使用場(chǎng)景

exec模式常用于調(diào)用腳本中末尾中。而這種模式在執(zhí)行完被調(diào)用腳本中就直接退出，因此使用較少，可使用source代替exec

  • 3、source模式使用場(chǎng)景

source模式算是在Shell常用的一種腳本嵌套調(diào)用模式，常用于執(zhí)行嵌套腳本啟動(dòng)一些服務(wù)程序等，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是嵌套腳本中定義的變量和函數(shù)等資源可以被調(diào)用腳本獲取和使用。

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