shell多线程

最近看到一个前辈留下的shell，发现竟然是shell多线程，便研究了下。也许你会有疑问，Shell这么简单的脚本语言有多线程这一说吗？答案是有的。只不过它实现起来稍微有点难理解罢了，因为它借助了命名管道实现。所谓多线程就是原本由一个进程完成的事情现在由多个线程去完成。假如一个进程需要10小时完成的事情，现在分配10个线程，给他们分工，然后同时去做这件事情，最终可能就需要1小时。

文件描述符：
文件描述符（缩写fd）在形式上是一个非负整数。实际上，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。每一个unix进程，都会拥有三个标准的文件描述符，来对应三种不同的流：

除了上面三个标准的描述符外，我们还可以在进程中去自定义其他的数字作为文件描述符。每一个文件描述符会对应一个打开文件，同时，不同的文件描述符也可以对应同一个打开文件；同一个文件可以被不同的进程打开，也可以被同一个进程多次打开。

命名管道
我们前面在shell脚本中多次用过这个管道符号'|'，这个叫做匿名管道，也就是说它并没有名字，而这里提到的管道叫做命名管道，功能和那个匿名管道基本上是一样的。命名管道，英文名First In First Out，简称FIFO。命名管道有如下特点：1）在文件系统中，FIFO拥有名称，并且是以设备特殊文件的形式存在的；
2）任何进程都可以通过FIFO共享数据；
3）除非FIFO两端同时有读与写的进程，否则FIFO的数据流通将会阻塞；
4）匿名管道是由shell自动创建的，存在于内核中，而FIFO则是由程序创建的（比如mkfifo命令），存在于文件系统中；
5）匿名管道是单向的字节流，而FIFO则是双向的字节流；
我们可以把命名管道和文件描述符结合起来：
mkfifo test.fifo
exec 100<>test.fifo //这样可以把fd100的读和写全部指定到test.fifo中
ls -l /dev/fd/100 //可以看到fd100已经指向到了/root/test.fifo

read命令
在shell脚本中，read命令使用还是比较多的，最典型的用法是，和用户交互。

read的-u选项后面可以跟fd，如下：
read -u10 a //这样会把fd10里面的字符串赋值给a
注意，这里的fd10就是前面我们定义的test.fifo，如果你的fd10里还没有任何的内容写入，那么你执行上面这条命令会卡着不动。因为fd10是一个命名管道文件，只有写入了东西，read才会读到，否则就一直卡着，等待写入内容。当然，这个命名管道文件可以写入多行，先储存起来，然后等着read去读。

wait命令
ait命令顾名思义就是等待的意思，即等待那些在没有完成的任务（主要是后台的任务），直到所有任务完成后，才会继续执行wait以后的指令，常用于shell脚本中。以下是关于wait指令的示例：
sleep 5 &
wait

结合命名管道和read实现多线程
命名管道有两个很明显的特点：
1）先进先出，比如上例中我们给fd10写入了两行内容，则第一次read第一行，第二次read第二行。
2）有内容read则执行，没有则阻塞，例如上例中，read完两次后，如果你再执行一次read，则它就会一直卡着，直到我们再次写入新的内容它才会read到。
利用这两个特点，我们就可以实现shell的多线程了：
#创建命名管道123.fifo文件
mkfifo 123.fifo
#将命名管道123.fifo和文件描述符1000绑定，即fd1000的输入输出都是在123.fifo中
exec 1000<>123.fifo

#连续向fd1000中写入两次空行
echo >&1000
echo >&1000

#循环10次
for i in seq 1 10
do
#每循环一次，读一次fd1000中的内容，即空行，只有读到空行了，才会执行{ }内的指令
#每次循环都需要打印当前的时间，休眠1秒，然后再次向fd1000中写入空行，这样后续的read就有内容了
#read指令不仅可以赋值，也可以跟一个函数，用{ }括起来，函数中是多条指令
read -u1000
{
date +%T
echo $i
sleep 1
echo >&1000
} &; //丢到后台去，这样10次很快就循环完，只不过这些任务是在后台跑着。由于我们一开始就向fd1000里写入了两个空行，所以read会一次性读到两行。
done
#等待所有后台任务执行完成
wait
#删除fd1000
exec 1000>&-
#删除命名管道
rm -f 123.fifo

执行脚本结果如下：
19:00:04
1
19:00:04
2
19:00:05
3
19:00:05
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19:00:06
5
19:00:06
6
19:00:07
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