让你提前认识软件开发(22)：shell脚本中的文件操作

第1部分 又一次认识C语言

shell脚本中的文件操作

【文章摘要】

        编写shell脚本时，经常会涉及到对文件的操作，比方从文件里读取一行数据、向文件追加一行数据等。

完毕文件读写操作的方法有非常多，了解各种命令下文件操作的运行情况。有助于开发者在不同使用场景下选择合适的命令。

       本文以实际的shell脚本为例，介绍了对文件进行操作的不同方法，为相关开发工作提供了參考。

【关键词】

       shell  文件操作  读写  效率

一、概述

        在某些软件项目的需求文档中，要求程序一次性读或写的数据规模较大，可达1000万行级，这就涉及到对程序运行方法和效率等的考虑。

        本文比較了不同shell命令在对文件进行读或写操作过程中运行效率的不同，为大数据下文件操作命令的选择提供了參考。

二、文件比較算法流程介绍

        文件比較算法的流程如图1所看到的。

图1 文件比較算法的流程

三、不同的文件内容读取命令

1. sed逐行读取数据

        该命令在一个循环里，依次读取文件的每一行内容。

        (1) 读取方法

       举例：读取f1文件的第一行：sed –n 1p f1

                  读取f1文件的第二行：sed –n 2p f1

        该命令实现简单，逻辑清晰。

         (2) 性能问题

        假设用该命令进行大数据量(在十万数量级以上)的读取，发现程序运行效率低下，耗时较多(详细參见第3小节中的原因分析)。

2. 运用exec及read读取文件内容

        (1) 打开读文件句柄

        exec 3<testfile

        当中，3是文件描写叙述符(文件句柄)，在linux取大于等于3的值(在aix下仅仅能为[3,9]之间的值)，该文描写叙述符兴许用来读取一行数据和关闭文件；testfile是要打开的文件。

         (2) 读取一行数据

         read str<&3

        当中。3表示从该文件描写叙述符读取数据；str是变量，用于保存从文件里读取的行数据。

        (3) 关闭文件句柄

          exec 3<&-

3. sed、exec及read读取文件内容測试脚本及效率比較

         測试用exec及read方式逐行读取完一个122880行的文件。而用sed方式逐行读取完一个4995行的数据，測试脚本(命名为Test1.sh)例如以下：

       測试结果例如以下：

       (1) 測试文件内容行数

zhou@linux:~/zhouzx/sh> wc -l Test1 Test2

122880 Test1

  4995 Test2

127875 total

       (2) 脚本运行结果

zhou@linux:~/zhouzx/sh> ./Test1.sh

Wed May 14 15:18:56 CST 2014

Wed May 14 15:18:59 CST 2014

Wed May 14 15:19:12 CST 2014

        从运行结果能够看出，用exec及read方式逐行读取完一个122880行的文件耗时3秒，而sed方式逐行读取完一个4995行的数据须要13秒。

可见。运用exec及read后的文件读取效率有大幅的提升。

         (3) sed命令在大数据量(在十万数量级以上)下读取效率低下原因分析

         经分析，问题原因是sed命令读取一行数据太耗时。

         sed读取一行数据有两个耗时的地方：

         1) 每读取一行都会打开和关闭文件句柄，频繁的打开和关闭文件句柄成本高昂。

         2) sed读取某一行时有一个定位的过程。比方想要读取第10万行，则该命令运行时首先须要从头開始查找一直定位到第10万行，此种运行方式的成本也非常高，而且随着数据行数的添加成本不断地添加。

       上面的两个耗时的地方在仅仅运行一次sed命令读取一行数据时并不明显，但将该命令放在一个100万级的循环内。其效率问题就显得非常突出了。

四、不同的写文件方式

        主要有两种方式。

1. 运用>>向文件追加一行数据

        这是经常使用的操作方式。

2. 运用exec方式向文件追加数据

        (1) 打开写文件句柄

         exec 3>testfile

        3是文件描写叙述符(文件句柄)，在linux下取大于等于3的值(在aix下仅仅能为[3,9]之间的值)。该文描写叙述符兴许用来读取一行数据和关闭文件。testfile是要打开的文件。

       (2) 写入一行数据

        echo “${str}”>&3

       3表示从该文件描写叙述符读取数据；str是变量。表示向文件描写叙述符写入的行数据。

       (3) 关闭写文件句柄

       exec 3>&-

3. 写文件内容測试脚本及效率比較

        測试用>>方式向文件追加100万行数据，同一时候用exec方式向文件追加100万行数据，測试脚本(命名为Test2.sh)例如以下：

        測试结果例如以下：

        (1) 脚本运行结果

zhou@linux:~/zhouzx/sh> ./Test2.sh

Wed May 14 15:12:47 CST 2014

Wed May 14 15:13:27 CST 2014

Wed May 14 15:14:03 CST 2014

        (2) 生成文件内容

       生成文件test3和test4中的内容全然同样，test3(或test4)文件部分截图如图2所看到的。

图2 test3文件部分截图

         从运行结果能够看出。用>>方式向文件追加100万行数据耗时40秒，而用exec方式向文件追加100万行数据耗时36秒。

用exec方式节约下来的4秒时间是非常可观的，在大数据量下可进一步提升了程序运行效率。

五、总结

        提升程序运行效率是程序设计中一个永恒的话题，作为优秀的软件开发project师，一定要学会在已有程序的基础之上对算法进行优化。以提升程序及软件产品的运行效率。

        本文比較了不同shell命令在对文件进行读或写操作过程中运行效率的不同，并用脚本演示了不同命令运行时间的差距。

通过对本文的阅读，希望大家能够对shell环境下文件操作有更为深刻的认识。

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