05 Shell 数组

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2023-12-01

Shell 数组

1. Shell 数组概述

我们学习了变量，知道了变量为存储单个元素的最小单元，本节我们来学习数组来存放多个元素的集合。

1.1 Shell 数组是什么

顾名思义，数组就是一系列数据的集合，这个数据就是我们之前学习的存储单个元素的最小单元变量，也就是说将一些列的元素整合到一个集合内，这个集合的名称就叫数组。当然与其他语言一样，数组具备几个条件，在 Shell 中数组仅支持一维数组，数组元素的下标从 0 开始，数组元素没有最大限制等。

1.2 为什么要用数组

与变量类似，当我们操作批量数据的时候，一个一个变量操作非常不便，此时我们可以使用一个数组集合，对整个数组集合进行遍历或其他操作，最终实现批量的效果，数组使得我们的脚本更具扩展性。

1.3 变量与数组的差异

变量是存储单个数据的单元，其在内存中是随机存储的，数组是存储一系列数据的集合，是事先在内存中开辟连续的一系列空间，之后将数组元素有序的存储在其中。

2. 数组的基本使用

2.1 数组的定义

数组的定义有两种方式，可分为直接定义和单元素定义。

2.1.1 直接定义

数组类似于变量定义，只不过将里面的值用小括号括起来，其中每个元素使用空格分割。Shell 是弱类型的，数组中元素的类型可以不一样，例如其中可以包含数字与字符串。

例如：

ARG1=(1 2 3 "hello Shell")

ARG1 为数组名称，其值前三个为数字，最后一个为字符串。

2.1.2 单元素定义

Shell 中数组下标从 0 开始，利用单个元素来定义数组。

例如:

[root@master scripts]# ARG2[0]=1
[root@master scripts]# ARG2[1]=2
[root@master scripts]# ARG2[2]=3
[root@master scripts]# ARG2[3]="hello Shell"

2.2 元素获取

2.2.1 获取单个元素

与变量的引用一样，数组可以获取单个位置的元素，利用 ${ARG[num]}。

例如：

[root@master scripts]# echo ${ARG1[0]}			//获取AEG1数组中第一个元素
1
[root@master scripts]# echo ${ARG1[3]}			//获取AEG1数组中第四个元素
hello Shell

2.2.2 获取全部元素

获取数组值

获取数组全部元素使用 ${ARG[*]} 或 ${ARG[@]}。

例如：

[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]}
1 2 3 hello Shell
[root@master scripts]# echo ${ARG1[*]}
1 2 3 hello Shell

获取数组下标

获取数组全部下标使用 ${!ARG[*]} 或 ${!ARG[@]}。

例如：

[root@master ~]# echo ${!ARG1[@]}
0 1 2 3
[root@master ~]# echo ${!ARG1[*]}
0 1 2 3

2.2.3 获取数组长度

获取整个数组长度

数组长度及数组中元素的个数，可以利用 ${#ARG[*]} 或 ${#ARG[@]}，我们发现其实就是在获取数组全部元素前添加#来获取数组个数。

例如：

[root@master scripts]# echo ${#ARG1[*]}
4
[root@master scripts]# echo ${#ARG1[@]}
4

获取单个元素的长度

对于数组中的某个元我们也可以进行长度的获取，可以利用 ${#ARG1[num]}。

例如：

[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]} 
100 2 3 hello Shell 10
[root@master scripts]# echo ${ARG1[3]}		//获取第四个元素内容为：hello Shell
hello Shell
[root@master scripts]# echo ${#ARG1[3]}		//获取四个元素长度为11
11

2.2.4 数组元素的修改

数组可以进行一些列对其元素的操作。

修改

对数组元素的修改，直接对单个元素修改即可，例如：

[root@master scripts]# AEG1[0]=100
[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]}
100 2 3 hello Shell

增加

对数组元素的增加，和修改一致，直接对单个位置元素增加即可，例如：

[root@master scripts]# ARG1[10]=10
[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]}
100 2 3 hello Shell 10
[root@master scripts]# echo ${#ARG1[@]}
5

Tips：在此我们发现元素之前有 4 个元素，我们将下标 10 的元素赋值为 10，数组是按照从前往后顺序赋值的。

删除

删除数组可以使用 unset，unset ARG1[num] 可以删除对应下标的数组元素，如果不带下标则删除数组的全部元素，例如：

[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]} 
100 3 hello Shell 10
[root@master scripts]# unset ARG1[0]			//删除下标为0的元素
[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]}
3 hello Shell 10
[root@master scripts]# unset ARG1     		//删除整个数组元素
[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]}

2.2.5 数组的切片

和其他语言一样，可以对数组进行切片也称截取操作。可以通过 ${AEG1[@或*]:起始位置：长度} 对原数组进行切片，返回的为字符串，例如：

[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]}
1 2 3 hello Shell
[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]:0:2}				//从第1个元素往后2个元素进行切片
1 2

2.2.6 数组的替换

可以替换数组中的某一个元素，例如我们将 ARG1 数组中的第 1 个元素替换为 110。

[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]}
1 2 3 hello Shell
[root@master scripts]# echo ${ARG1[@]/1/110}
110 2 3 hello Shell

3. Shell 数组分类

我们知道了 Shell 中数组的基本操作，来看一下数组的分类。

3.1 普通数组

普通数组就是我们上面以数字为下标的数组，上述的例子都为普通数组。

3.2 关联数组

关联数组是可以用字符串当作数组下标的一类数组，在使用关联数组前，必须先使用 declare -A 声明它，例如：

[root@master ~]# declare -A ARGFILE							//定义管理数组
[root@master ~]# ARGFILE=([name1]=Shell [name2]=linux [name3]=arg)		//关联数组元素赋值
[root@master ~]# echo ${ARGFILE[@]}							//查看所有元素
arg linux Shell
[root@master ~]# echo ${ARGFILE[name1]}					//查看索引为name1的元素值
Shell

当然也可以对单个元素进行赋值操作，我们可以看到关联数组就没有排序了，类似于其他语言中的字典，key 值也是字符串形式。

[root@master ~]# declare -A ARGLIST
[root@master ~]# ARGLIST[n1]=1
[root@master ~]# ARGLIST[n2]=2
[root@master ~]# ARGLIST[n3]="hello Shell" 
[root@master ~]# echo ${ARGLIST[@]}					//获取关联数组的所有值
2 hello Shell 1
[root@master ~]# echo ${#ARGLIST[@]}				//获取关联数组的元素个数
3
[root@master ~]# echo ${!ARGLIST[@]}				//获取关联数组的下标
n2 n3 n1

4. 实例

4.1 需求

我们想利用数组统计 linux 服务器的每 5 分钟的网络链接情况，查看处于各个时间段的服务器 TCP 链接的情况。

4.2 思路

可以利用 netstat -ant 命令来查看网络链接情况，但是输出的内容我们只关心最后一列的状态，因此我们可以利用 awk 来打印从第二行开始到最后一列状态，由于 awk 命令在后续我们会详解，在此仅作为工具使用，例如：

[root@master ~]# netstat -ant|awk 'NR>2 {print $NF}'
LISTEN
LISTEN
ESTABLISHED
TIME_WAIT

打印出来的就是最后一列的状态，我们将其内容作为数组的下标，值为其出现的次数，这样就可以统计 TCP 链接到状态，配合定时任务来定时统计服务器的 tcp 链接状态。

4.3 实现

[root@master Shell_args]# cat tcp_status.sh 
#!/bin/bash
# Description: check tcp status
# Auth: kaliarch
# Email: kaliarch@163.com
# function: net check
# Date: 2020-03-14 14:00
# Version: 1.0

# 日志目录
LOG_FILE="/tmp/tcp_status.log"

# 定义管理数组
declare -A TCP_STATUS

# 对数组进行内容赋值

# 利用netstat命令来过滤出关系的一列数据
for status in $(netstat -ant|awk 'NR>2 {print $NF}')
do
	# 对状态相同状态的TCP进行数值累加
	let TCP_STATUS[${status}]++
done

# 将统计完成的TCP链接状态及数据记录到日志中
for i in ${!TCP_STATUS[@]}
do 
	echo "$(date +%F" "%H:%m)  服务器的TCP状态为: ${i} 的数量为: ${TCP_STATUS[${i}]}" >> ${LOG_FILE}
done


# 测试
[root@master ~]# bash tcp_status.sh 
[root@master ~]# cat /tmp/tcp_status.log 
2020-03-14 15:03  服务器的TCP状态为: TIME_WAIT 的数量为: 138
2020-03-14 15:03  服务器的TCP状态为: ESTABLISHED 的数量为: 501
2020-03-14 15:03  服务器的TCP状态为: LISTEN 的数量为: 59

查看我们单独运行脚本已经成功，可以将这个脚本加入 crontab 中，来定时执行，后期就可以通过日志来查看当时服务器的状态了。

5. 注意事项

需要在实战中理解数组的具体用途，尤其注意关联数组的灵活运用；
需要理解数组的全部元素，元素下标以及元素的切片和替换，具体场景配合使用；
数组一般用来统计批量的内容，例如批量文件的计算等，配合其他命令使用。

6. 小结

数组可谓为我们在 Shell 编程中提供了集合类型数据存储的方案，对于批量数据的操作，数组功不可没。在具体的实践中根据数据特征，明确需求是利用数字作为下标的数组，还是使用关联数组，最后在实践中灵活运用数组的整体长度，切片，替换等操作，配合其他命令实现具体业务需求。