Shell 语法基础学习（三）

在掌握了条件判断、循环结构、函数和数组操作后，本文将继续深入 Shell 脚本的进阶主题，包括 进程管理、信号处理 和 脚本性能优化，帮助你编写更高效、健壮的脚本。

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一、进程管理

1. 后台运行进程

使用 & 符号让命令在后台运行，释放当前终端：

# 后台执行耗时任务（如压缩文件）
tar -czf backup.tar.gz /data &

2. 查看与管理后台任务

• jobs：列出当前终端的所有后台任务（显示任务编号和状态）。
• fg %n：将任务编号为 n 的后台任务切换到前台。
• bg %n：将暂停的任务切换到后台继续运行。

示例：后台任务管理

sleep 30 &  # 后台执行 sleep
jobs        # 输出：[1]  + running    sleep 30
fg %1       # 切换 sleep 到前台

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3. 等待进程结束

wait 命令用于等待一个或多个后台进程完成：

command1 &
command2 &
wait  # 等待所有后台进程结束
echo "所有任务已完成"

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4. 获取进程状态

• ps：查看进程信息（常用组合 ps aux 或 ps -ef）。
• pgrep：根据名称查找进程 ID。
• kill：终止进程（-9 表示强制终止）。

示例：检查进程是否存在

pid=$(pgrep -f "nginx")
if [ -n "$pid" ]; then
    echo "Nginx 进程运行中 (PID: $pid)"
else
    echo "Nginx 未启动"
fi

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二、信号处理

1. 常见信号类型

信号	值	说明
SIGINT	2	中断信号（如 Ctrl+C）
SIGTERM	15	终止进程（默认 kill 行为）
SIGKILL	9	强制终止（不可被捕获）

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2. 使用 trap 捕获信号

在脚本中定义信号处理逻辑：

trap '处理代码' 信号列表

示例：优雅退出脚本

trap 'echo "捕获中断！清理中..."; rm -f tmpfile; exit 1' SIGINT
while true; do
    echo "运行中..."
    sleep 1
done

当按下 Ctrl+C 时，输出提示并清理临时文件。

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三、脚本性能优化

1. 减少子 Shell 开销

• 避免在循环中频繁使用管道 | 或反引号 `，改用进程替换或临时文件。
• 使用 $(( )) 替代外部命令 expr 进行数学运算。

优化前（低效）：

for i in {1..100}; do
    result=`expr $i \* 2`
done

优化后（高效）：

for i in {1..100}; do
    result=$((i * 2))
done

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2. 并行处理任务

利用后台进程和 wait 实现并行执行：

# 同时下载多个文件
download_files() {
    wget -q $1 &
}

files=("http://example.com/file1" "http://example.com/file2")
for url in "${files[@]}"; do
    download_files "$url"
done
wait
echo "所有文件下载完成"

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3. 使用 time 命令分析耗时

测量脚本或命令的执行时间：

time {
    # 需要测试的代码块
    find / -name "*.log" > results.txt
}

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四、其他实用技巧

1. 关联数组（Bash 4.0+）

定义键值对结构，适合存储配置或映射关系：

declare -A user_roles
user_roles=(["Alice"]="admin" ["Bob"]="user")

# 获取所有键
echo "用户列表：${!user_roles[@]}"
# 获取值
echo "Alice 的角色：${user_roles[Alice]}"

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2. 正则表达式匹配

使用 =~ 进行正则匹配（需在 [[ ]] 条件中）：

email="user@example.com"
if [[ $email =~ ^[A-Za-z0-9._%+-]+@[A-Za-z0-9.-]+\.[A-Za-z]{2,}$ ]]; then
    echo "邮箱格式正确"
else
    echo "无效邮箱"
fi

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总结

本文深入讲解了 Shell 脚本的以下进阶内容：

1. 进程管理：后台任务、进程状态监控与等待。
2. 信号处理：通过 trap 实现优雅退出和资源清理。
3. 性能优化：减少子 Shell 开销、并行处理和耗时分析。

建议结合以下场景练习：

1. 编写一个监控服务状态的脚本，自动重启崩溃的进程。
2. 使用并行下载加速批量文件的获取。

后续内容将探讨 脚本安全实践、跨平台兼容性 和 与外部工具的集成（如 awk、sed）。

在脚本中使用 trap 捕获信号，可以避免资源泄漏和中间文件残留！ 🔧