命令行

概述

• kernel => 内核 => 负责和硬件交互
• Shell => 壳 => 和 kernel 交互 => 广义的 Shell 包含一切通过字符终端控制计算机的方式
  • Windows => cmd/PowerShell/Git bash
  • UNIX/Linux => sh/zsh/Terminal

本质

• 命令行/终端的本质是一个进程
• 在服务器上 cat /etc/passwd => root:x:0:0:root:/root:/bin/bash => 最后的 /bin/bash 就是登陆了之后运行哪个程序
• 读取你的输入，并且做出反应
  • 内置命令，直接执行
  • 查找 $PATH 中对应可执行程序并将参数传递给它
  • 如果是 exit，终止自己
• 大多数情况下，执行一个命令 == fork 一个新的进程
  1. source => 在当前 shell 中执行
  2. exec => 将 fork 的进程替换为参数的进程 => exec echo "123" => 暴力的将当前进程替换为 echo 进程

命令的四要素

• 如果四要素完全相同，那么命令一定可以重现
• 如果命令出现诡异问题，那么一定是四要素之一发生了改变
• 四要素
  1. Executable => 可执行程序
  2. Arguments => 参数
  3. Working Directory => 工作路径
  4. Environment Variable => 环境变量

Environment Variable

• 和进程相绑定的一组键值对
• 所有的操作系统都支持 => Windows 上不区分大小写
• 所有的编程语言都提供原生支持
• 派生的子进程都会继承父进程所有的环境变量 => 不能逆向传递
• Java 命令会读取 CLASSPATH 环境变量，作用相当于 -cp
• 快速传递一个环境变量 => AAA=2 source 1.sh => 1.sh(echo $AAA)

Executable

• 可执行程序
  • Windows => exe/bat/com
  • UNIX => +x
• Shell 如何找到可执行程序
  1. 内置命令
  2. alias
  3. $PATH
  4. Windows 会在当前目录里找

分类

1. 二进制可执行程序 => 符合对应操作系统的要求，能够直接执行，无需解释器 => file jdk-11.0.13.jdk/Contents/Home/bin/java => jdk-11.0.13.jdk/Contents/Home/bin/java: Mach-O 64-bit executable x86_64
2. 脚本 => 在第一行指定解释器(shebang) => #!/usr/bin/env xxx(在当前环境变量中查找 xxx 程序) => 等同于 xxx <file>.sh

Arguments

• 参数完全由对应的可执行程序负责解析
• Shell 操作参数
  1. 通配符展开(globbing)
  2. 变量展开 => Shell 中的变量($) & $() & ``
  3. 双引号会进行变量展开，单引号不会
• Shell 获取参数 =>
  1. $0 => command
  2. $1 $2 $3 ...
  3. $@ 将所有参数装配成数组

Working Directory

• 启动命令的路径 => pwd => print working directory
• 相对路径都是相对于这个路径
• Java => new File(".") 代表相对当前目录的路径

标准输入 & 标准输出 & 标准错误

• 文件描述符 => file descriptor
• 标准输入 stdin => fd=0 => 使用 < 或者 <<
  1. 使用 < 从文件读取数据输入给进程(不一定要是字符) => grep 4 < 1.txt(在 1.txt 中查找4)
  2. 使用 << 输入块数据
• 标准输出 stdout => fd=1 => 使用 > 或者 >>
• 标准错误 stderr => fd=2 => 使用 2> 或者 2>>
• 标准输出和标准错误输出到同一文件 => <command> > output.txt 2>&1
• UNIX 垃圾桶 => <command> > output.txt 2> /dev/null

管道

• 连接标准输出和标准输入，将上一个进程的标准输出作为下一个进程的标准输入
• ls | grep class | wc -l => word count -line
• cat 1.txt | grep 3 | xargs touch
• echo ${PATH} | cut -d ':' -f 5
• ps aux | grep java | awk '{print $2}' | xargs kill -9

重定向

• mvn -X compile | tee output.txt

tee

Shell 返回值

• echo $? => 获取上一个进程的返回值
• 每个进程都有返回值
• 0 => success
• 非0 => fail

在 Java 程序中启动和执行命令

• java 命令 => java <JVM 启动参数> <Main类> <传给 Main 类的参数>
• Shell 传递的参数会进入 String[] args
• 环境变量 => System.getenv("AAA"); => 只能读不能写
• System Property(系统属性)只有 JVM 支持 => System.setProperty("BBB", "111"); System.getProperty("BBB"); => 可读可写
• -Dfile.encoding=UTF-8 => 指定了系统中默认的编码

JVM Default System Property

Java 程序 fork 一个新进程

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;

public class ForkProcess {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取当前项目的 git log 数据
        // executable git
        // arguments log --oneline
        // environment variable
        // working directory
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("git", "log", "--oneline");
        // pb.inheritIO().start();
        Process process = pb.start();
        InputStream inputStream = process.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream, Charsets.UTF_8));
        String line;
        while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
            System.out.println(line);
        }

        pb.environment().put("AAA", "111");
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls", "*"); // Error。此时 * 不会进行通配符展开，通配符展开是 bash 的行为
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("bash", "-c", "ls *");
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls", "`pwd`/.."); // Error
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls", "|", "wc", "-l"); // Error
    }
}

输入输出重定向

• 可能需要额外的线程
• 如果 fork 的进程需要输入才能输出，那么 JVM 和 fork 的进程不能同时进行读写，需要创建一个 write 线程去负责输入，之后 JVM 才能正确读取 fork 进程的输出

知识点

1. CR/LF => CarriageReturn/LineFeed
2. OS(操作系统) => 抹平了硬件的差异
3. POSIX标准
4. PS1 => terminal 的前缀提示符 Personal-Laptop-14 at ~ ❯ => echo $PS1
5. bash doc
6. bash -x <command> => 将命令内部的执行过程打印出来用于排查