计算机教育中缺失的一课：Shell

╰+攻爆jí腚メ 2021-10-01 09:56 294阅读 0赞

同学们，大家好，今天我是来补课的。

「[上一篇][Link 1]」把命令行、终端、Shell 搞清楚后（还没搞清楚的可以点击蓝字过去看一眼），今天这篇写起来就顺畅多了。哦，极度的舒适！

开门见山地说吧。大学里的计算机课程通常专注于讲授计算机操作系统、计算机组成原理、计算机网络等学院派的课程，以及某一门具体的编程语言，比如说 Java、C++/C，而对于如何精通工具这个主题往往不在讲授的课程之内，需要同学们自行摸索。

但实际上呢，某些工具的使用频率高到可以使用一个成语来形容——朝夕相伴。比如说命令行，不仅在学生时代经常用到，工作后更是形影不离。因此，花一些时间来打磨使用这些工具的能力就变得迫在眉睫。比如说今天的主角——命令行 Shell，项目的运维基本上都是通过 Shell 完成的。

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记得刚参加工作那会，需要向一名前辈请教线上部署的问题。我站在他的身后，看着他灵巧地手指在键盘上熟练地操作着，黑色的 XShell 窗口里，彩色的字符在愉快地跳跃着，有一种杰伦在钢琴上弹奏《逆鳞狂想曲》的感觉，特别崇拜。

### 01、再说 Shell 是什么 ###

现代计算机的交互接口多种多样，从常见的图形化界面，到语音输入，再到 AR 和 VR，都可以满足指令的输入。这些接口可以覆盖绝大多数的应用场景，但它们从根本上限制了另外一种操作方式——你不能点击一个不存在的按钮，或者使用语音输入一个还没录入的指令。

为了能充分地利用计算机的能力，我们有时候不得不回到最原始的交互方式——文字接口：Shell，一个用 C 语言编写的程序，它是用户使用 Linux 的桥梁。

几乎所有的操作系统都支持某种形式的命令行 Shell，有些甚至提供了多种 Shell 可供选择。Linux 上常见的 Shell 有：

*  Bourne Shell（/usr/bin/sh 或 /bin/sh）
 *  Bourne Again Shell（/bin/bash）
 *  C Shell（/usr/bin/csh）
 *  K Shell（/usr/bin/ksh）
 *  Shell for Root（/sbin/sh）

虽然细节上有些许差异，但核心功能是一样的：允许你执行程序，输入指令并获取某种半结构化的输出。

可通过 `cat /etc/shells` 命令来显示本机上的 Shell。我用的 Mac，上面有 bash、csh、ksh、sh、tcsh、zsh 等等。

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默认是 zsh，在窗口标题上可以看得出来。如果想切换到另外一种 Shell，可以直接敲 Shell 的名字，比如 tcsh，见下图。

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*害，一不小心还是暴露了自己的名字*。如果想退出当前 Shell 到默认 Shell 的话，敲 `exit` 命令就可以了。

### 02、初用 Shell ###

在启动台找到“终端”，打开（我用的 Mac），如下图所示。

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先从窗口标题说起，重点是 zsh。

2019 年，Apple 发布了新一代 macOS——macOS Catalina，为专业用户带来了一项重大变化，zsh 取代了 bash，成为默认的 Shell。相比 bash，zsh 拥有更强大的功能，比如说更智能的自动补全、更丰富的主题等等。这逼绝对是马车中的跑车，跑车中的飞行车，史称「终极 Shell」。

再说说窗体内容。

第一行内容显示了最近一次的登录时间。有些同学会好奇，“ttys000”是什么鬼？

简单来说，tty 是终端的统称。看过「[终于制服了它们][Link 1]」的同学应该知道了，早期的终端是电传字打印机（`Teletype / Teletypewriter`），英文缩写就是 tty。虽然终端设备已经不再限制于电传打字机了，但是 tty 这个名称还是就这么保留了下来。

“ttys000” 就是 tty 加了一个代号 s000。

第二行内容告诉我们，主机名是 `itwanger`。可通过「系统偏好设置」→「共享」→「电脑名称」→「编辑」修改主机名。`%` 后面跟了一个提示符，可以在此输入任意字符，只不过有些可以被 Shell 解析，有些则不能。

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### 03、Oh My Zsh ###

zsh 本身非常强大，但配置复杂，对普通用来来说体验非常差。直到有一天，有个无聊的家伙开发出了一个能够快速配置 zsh 的项目，叫做「Oh My Zsh」，GitHub 地址如下所示：

> [https://github.com/ohmyzsh/ohmyzsh][https_github.com_ohmyzsh_ohmyzsh]

这玩意安装起来极为简单，能够让我们神功速成，有点「五分钟学会 XXX」的味道。

直接在终端里执行 `sh -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/ohmyzsh/ohmyzsh/master/tools/install.sh)"` 就可以自动安装 Oh My Zsh 了。

如果自动安装失败的话，可以尝试手动安装。

git clone git://github.com/robbyrussell/oh-my-zsh.git ~/.oh-my-zsh
    cp ~/.oh-my-zsh/templates/zshrc.zsh-template ~/.zshrc

由于某些原因，速度可能会比较慢，耐心地等待一会。

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安装完成后重新打开一个新的终端，就可以看到彩色的提示符（Oh My Zsh 默认主题的标志）了。

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Oh My Zsh 的配置集中在 `~/.zshrc` 文件里（`~/ 表示根目录`），可以通过 vim 打开。

vim ~/.zshrc

可以看到，Oh My Zsh 默认使用的主题是 robbyrussell，可在 `~/.oh-my-zsh/themes` 目录下找到更多主题进行切换。

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如果你不知道选择哪个主题，可以通过下面的网址进行预览。

> [https://github.com/ohmyzsh/ohmyzsh/wiki/External-themes][https_github.com_ohmyzsh_ohmyzsh_wiki_External-themes]

如果你有选择困难症，可以像我一样，配置成随机，每新开一次窗口，Oh My Zsh 就替你选一次。

ZSH_THEME="random"

现在，就新开一个窗口吧，可以看到主题随机到了 essembeh。

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再来说说插件。Oh My Zsh 提供了完善的插件体系，默认有 100 多种，可以在 `~/.oh-my-zsh/plugins` 目录下找到这些插件。如果不确定这些插件是干嘛的，可以查看一下插件目录下对应的 README.md 文件。插件的配置同样在 .zshrc 文件里，目前默认的插件只有 git。

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到此为止，Oh My Zsh 的安装、配置、插件完成了三位一体，终极 Shell 全面登场。

### 04、再用 Shell ###

来执行一个最简单的命令 `date`，不出意外的话，它将会打印出当前的日期和时间。

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然后，光标等待我们输入其他命令，我们可以在执行命令的时候带上参数。

echo hello

echo 命令会将参数 hello 打印出来，Shell 是基于空格分隔命令进行解析的，第一个单词代表可执行的程序，后续的单词作为传递给程序的参数。如果你希望参数里包含空格的话，可以使用单引号或者双引号包裹起来。

echo "hello world"

当我们在 Shell 中执行命令时，实际上是在执行一段 Shell 可以解释执行的简单代码。如果命令不是 Shell 的预知范围之内的话，它会去咨询环境变量 `$PATH`。

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可以使用 which 命令来确定某个程序名代表的是哪个具体的程序。也可以绕过 $PATH，直接使用带路径的命令来执行，比如 `/bin/date`。

Shell 中的路径是一组被分割的目录，在 Linux 和 macOS 上使用的 `/` 分割，在 Windows 上是 `\`，正因为这样，我们在编程的时候一定要先获取系统的分隔符（Java 是 `File.separator` 获取的），不然会导致程序在不同的操作系统下无法执行！

如果某个路径以 `/` 开头，那么它就是一个绝对路径，其他都是相对路径。当前工作目录可以通过 `pwd` 命令来获取，切换目录通过 `cd` 命令。`.` 表示的是当前目录，`..` 表示上级目录。

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Shell 会实时显示当前的路径信息。可以通过 `ls` 命令查看当前目录下包含哪些文件，安装了 Oh My Zsh 后，还可以通过 `ll`（其实是 `ls -l` 的简写）显示文件或者文件夹的详细信息。

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简单来介绍一下文件属性，以后会很有用。

*  d：第 1 位表示文件类型，d 是目录、l 是链接文件、- 是普通文件。
 *  rwx：第 2-4 位表示这个文件的所有者拥有的权限，r 是读、w 是写、x 是执行。
 *  r-x：第 5-7 位表示和这个文件的所有者所在同一个组的用户具有的权限。
 *  r-x：第 8-10 位表示其他用户所具有的权限。

比如：

-rw-r--r--   1 maweiqing  staff     6B  1 12 16:35 hello.txt

表示 `hello.txt` 是个普通文件，maweiqing 拥有读和写的权限，但没有执行的权限，和 maweiqing 所在的同一个 staff 组的用户拥有只读权限，剩余用户同样。

如果你想要知道命令的参数、输入输出信息，或者是想要了解它们的工作方式，可以试试 `man` 这个命令。它会接受一个程序名作为参数，然后将它的文档（用户手册）展现出来。

man ls

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可以按 `q` 键退出用户手册。你可以趁机学习一下 `mv`（用于重命名或移动文件）、 `cp`（拷贝文件）以及 `mkdir`（新建文件夹）这些常用命令。注意，`rm` （删除文件）这个命令一定要慎用啊，搞不好就是删库跑路的节奏！

在 Shell 中，程序主要有两个流：输入流和输出流。当程序尝试读取信息时，就从输入流中读取；当程序尝试打印信息时，就将信息输出到输出流中。通常来说，键盘作为输入设备，显示器作为输出设备。

可以使用 `<` 和 `>` 来重定向输入输出流。使用 `>>` 将输出以追加的方式重定向到文件。

➜  itwanger echo hello > hello.txt
    ➜  itwanger cat hello.txt
    hello
    ➜  itwanger cat < hello.txt 
    hello
    ➜  itwanger cat < hello.txt > hello1.txt
    ➜  itwanger cat hello1.txt 
    hello
    ➜  itwanger echo world >> hello.txt 
    ➜  itwanger cat hello.txt 
    hello
    world

对于 Java 程序员来说，我们通常需要在运行环境上这样运行 jar 文件。`&` 代表在后台运行。

nohup java -jar XXX.jar > out.log &

对于绝大多数的类 Unix 系统，有一类用户非常特殊，就是 root 用户，可以创建、读取、更新和删除系统中的任何文件。

> Unix 于 1969 年由贝尔实验室开发，目前主流的 Unix 系统有三种，分别是 AIX、HP-UX、Solaris，互不兼容。Linux 于 1991 年由芬兰大学生 Linus 开发，是一个类 Unix 系统，但是其代码不源自任何 Unix 版本，完全不是 Unix 的一个分支。

通常来说，我们并不会用 root 用户直接登录系统，因为这样可能会因为某些错误破坏系统。所以在需要的时候，我们会使用 `sudo` 命令，也就是以 `su`（super user）的身份去执行一些操作。

当你遇到 `permission denied`（拒绝访问）的错误时，通常是因为需要是 root 用户才能操作的原因引起的。get 了吧？

学到这，你掌握的 Shell 知识已经可以完成一些基础的任务了。有云服务器的同学，或者安装了虚拟机的同学，可以在上面建个临时文件夹练习下文中提到的命令。

最后，希望同学们都能把 Shell 用好，工作后会大有帮助的！**觉得不错的话，欢迎一键三连，做个帅气美丽的三连人**。

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