Shell編程-11-子Shell和Shell嵌套_ZenDei技術網路在線

[TOC] 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腳本則必須要瞭解子Shell的相關知識。其概念如下所示：子Shell本質就是從當前的Shell環境中打開一個新的Shell環境，而新開的Shell稱之為子She ...

什麼是子Shell
子Shell產生的途徑
Shell腳本調用模式

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腳本則必須要瞭解子Shell的相關知識。其概念如下所示：

子Shell本質就是從當前的Shell環境中打開一個新的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是子進程和父進程的關係，而這個進程則全部是bash進程。子Shell可以從父Shell中繼承變數、命令全路徑、文件描述符、當前工作目錄等。在子Shell中常用的兩個變數如下所示：

$BASH_SUBSHELL:查看從當前進程開始的子Shell層數
$BASHPID:查看當前所處BASH的PID

在Linux系統中，系統運行的程式基本都是從CentOS 6.x(init)或CentOS7.x(systemd)PID為1的進程）繼承而來的，所有的程式都可以看作為init的子進程。
# 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

根據運行結果，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&可以實現多線程併發

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

根據運行結果，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

根據運行結果，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？

通過調用外部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

根據運行結果，結論如下所示：

在Shell中可以通過外部Shell腳本產生子Shell
在調用外部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使其成為全局環境變數。
調用外部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腳本調用模式

通常在大型的項目中，都會將較大模塊進行拆分為多個小模塊進行代碼編寫調試等。因此在一個Shell腳本中也不可能包含所有模塊，一般都採用在一個腳本中去調用當前用到的腳本，這種被稱之為Shell嵌套。在一個腳本中嵌套腳本的方式主要有fork、exec和source。

fork模式調用腳本

fork模式是最普通的腳本調用方式。在使用該方式調用腳本時，系統會創建一個子Shell去調用腳本。其調用方式如下所示：

/bin/bash /path/shellscript.sh # 未給腳本添加執行許可權時
或
/path/shellscript.sh # 腳本擁有執行許可權時

fork本質是複製進程。使用該方式時，fork會複製當前進程做為一個副本，而後將這些資源交給子進程。因此子進程會繼承父進程的一些資源，如環境變數、變數等。而父進程卻是完全獨立的，子進程和父進程相當於面向對象中一個對象的兩個實例。

exec模式調用腳本

exec調用腳本時，不會開啟一個新的子Shell來進行調用腳本，被調用的腳本和調用腳本在同一個Shell內執行。但需要註意的是使用exec調用新腳本後，在執行完新腳本的內容後，不再返回到調用腳本中執行後續未執行的內容，這也是與fork調用腳本的主要區別。其主要調用方式如下所示：

exec /path/shellscript.sh

exec的本質是載入另外一個程式來代替當前運行的進程。即在不創建新進程的情況下去載入一個新程式，而在進程執行完成後就直接退出exec所在的Shell環境。

source模式調用腳本

source調用腳本時，也不會開啟一個新的子Shell來執行被調用的腳本，同樣也是在同一個Shell中執行，因此被調用腳本是可以繼承調用腳本的變數、環境變數等。與exec調用方式的區別是，source在執行完被調用腳本的內容後，依然會返回調用腳本中，去執行調用腳本中未執行的內容。其主要調用方式如下所示：

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

三種調用模式示例

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調用結果：

[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進程
2、調用腳本中定義的全局變數可以傳入到被調用腳本，而被調用的腳本中定義的變數是無法返回到調用腳本中的

2、exec調用結果：

[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進程
2、調用腳本中定義的全局變數可以傳入到被調用腳本
3、最重要的一點就是在執行完被調用腳本後直接退出Shell了，而調用腳本未執行的內容並沒有被執行

3、source調用結果：

[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進程
2、調用腳本中定義的普通變數和全局變數可以傳入到被調用腳本，反之亦然
3、最重要的一點就是在執行完被調用腳本後返回調用腳本中繼續執行剩下的內容

三種調用模式使用場景

1、fork模式使用場景

fork模式常用於常規嵌套腳本執行的場景中，僅僅是執行嵌套腳本中命令，調用腳本也不需要使用被調用腳本中的變數和函數等信息。

2、exec模式使用場景

exec模式常用於調用腳本中末尾中。而這種模式在執行完被調用腳本中就直接退出，因此使用較少，可使用source代替exec

3、source模式使用場景

source模式算是在Shell常用的一種腳本嵌套調用模式，常用於執行嵌套腳本啟動一些服務程式等，其最大的優點就是嵌套腳本中定義的變數和函數等資源可以被調用腳本獲取和使用。

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