Shell編程-13-子Shell和Shell嵌套

什么是子Shell

? ? 子Shell的概念其實是貫穿整個Shell的碑幅，如果想要更好的理解和寫Shell腳本則必須要了解子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(huán)境中打開一個新的Shell環(huán)境，而新開的Shell稱之為子Shell（SubShell）油坝，相應的開啟子Shell的環(huán)境稱之為父Shell菌赖。子Shell和父Shell是子進程和父進程的關系汗贫，而這個進程則全部是bash進程。子Shell可以從父Shell中繼承變量耿战、命令全路徑蛋叼、文件描述符、當前工作目錄等剂陡。在子Shell中常用的兩個變量如下所示：

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

在Linux系統(tǒng)中狈涮，系統(tǒng)運行的程序基本都是從CentOS 6.x(init)或CentOS7.x(systemd)PID為1的進程）繼承而來的，所有的程序都可以看作為init的子進程鹏倘。
# 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

通過后臺作業(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)運行結果薯嗤，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的變量，而子Shell產生的變量不能被父Shell引用
在Shell中使用&可以實現(xiàn)多線程并發(fā)

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(jù)運行結果纤泵，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的變量骆姐，而子Shell產生的變量不能被父Shell引用
由管道產生的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)行捏题，這一點也是與&最大的區(qū)別玻褪。

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(jù)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的變量公荧，而子Shell產生的變量不能被父Shell引用
由()產生的Shell是順序執(zhí)行的带射，僅能在子Shell執(zhí)行完成后才能返回父Shell中繼續(xù)執(zhí)行，

看到這個結果循狰，大家會不會覺得使用()跟使用管道一樣的窟社？

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(jù)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時绪钥，父Shell定義的變量不能被子Shell繼承灿里，如果要繼承父Shell的變量，必須使用export使其成為全局環(huán)境變量程腹。
調用外部Shell產生的Shell是順序執(zhí)行的匣吊，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色鸳。因此在一個Shell腳本中也不可能包含所有模塊社痛，一般都采用在一個腳本中去調用當前用到的腳本，這種被稱之為Shell嵌套命雀。在一個腳本中嵌套腳本的方式主要有fork蒜哀、exec和source。

fork模式調用腳本

? ? fork模式是最普通的腳本調用方式咏雌。在使用該方式調用腳本時凡怎，系統(tǒng)會創(chuàng)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(zhí)行權限時
或
/path/shellscript.sh # 腳本擁有執(zhí)行權限時

fork本質是復制進程赊抖。使用該方式時统倒，fork會復制當前進程做為一個副本，而后將這些資源交給子進程氛雪。因此子進程會繼承父進程的一些資源房匆，如環(huán)境變量、變量等报亩。而父進程卻是完全獨立的浴鸿，子進程和父進程相當于面向對象中一個對象的兩個實例。

exec模式調用腳本

? ? exec調用腳本時弦追，不會開啟一個新的子Shell來進行調用腳本岳链，被調用的腳本和調用腳本在同一個Shell內執(zhí)行。但需要注意的是使用exec調用新腳本后劲件，在執(zhí)行完新腳本的內容后掸哑，不再返回到調用腳本中執(zhí)行后續(xù)未執(zhí)行的內容，這也是與fork調用腳本的主要區(qū)別零远。其主要調用方式如下所示：

exec /path/shellscript.sh

exec的本質是加載另外一個程序來代替當前運行的進程苗分。即在不創(chuàng)建新進程的情況下去加載一個新程序，而在進程執(zhí)行完成后就直接退出exec所在的Shell環(huán)境牵辣。

source模式調用腳本

? ? source調用腳本時摔癣，也不會開啟一個新的子Shell來執(zhí)行被調用的腳本，同樣也是在同一個Shell中執(zhí)行纬向，因此被調用腳本是可以繼承調用腳本的變量择浊、環(huán)境變量等。與exec調用方式的區(qū)別是逾条，source在執(zhí)行完被調用腳本的內容后琢岩，依然會返回調用腳本中，去執(zhí)行調用腳本中未執(zhí)行的內容膳帕。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不一樣危彩，則可以說明產生了新的子進程
2攒磨、調用腳本中定義的全局變量可以傳入到被調用腳本，而被調用的腳本中定義的變量是無法返回到調用腳本中的

2汤徽、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娩缰、父Shell和子Shell的PID一樣，則可以說明未產生新的子進程
2谒府、調用腳本中定義的全局變量可以傳入到被調用腳本
3拼坎、最重要的一點就是在執(zhí)行完被調用腳本后直接退出Shell了，而調用腳本未執(zhí)行的內容并沒有被執(zhí)行

3完疫、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泰鸡、父Shell和子Shell的PID一樣，則可以說明未產生新的子進程
2壳鹤、調用腳本中定義的普通變量和全局變量可以傳入到被調用腳本盛龄，反之亦然
3、最重要的一點就是在執(zhí)行完被調用腳本后返回調用腳本中繼續(xù)執(zhí)行剩下的內容

三種調用模式使用場景

1芳誓、fork模式使用場景

fork模式常用于常規(guī)嵌套腳本執(zhí)行的場景中余舶，僅僅是執(zhí)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量和函數(shù)等信息锹淌。

2匿值、exec模式使用場景

exec模式常用于調用腳本中末尾中。而這種模式在執(zhí)行完被調用腳本中就直接退出赂摆，因此使用較少挟憔，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库正，常用于執(zhí)行嵌套腳本啟動一些服務程序等曲楚，其最大的優(yōu)點就是嵌套腳本中定義的變量和函數(shù)等資源可以被調用腳本獲取和使用。