应优先使用 Shell 内置字符串操作替代外部命令，合并管道为单次 awk 调用，用数组和循环减少逐行调用，必要时用正则和算术展开模拟日期 /IP 校验逻辑。
如果您在编写 Linux Shell 脚本时发现执行速度缓慢，且 性能瓶颈 集中在频繁调用外部命令（如 cut、awk、sed、grep 等），则很可能是由于进程创建开销、I/ O 等待和上下文切换导致效率下降。以下是减少外部命令调用、提升脚本运行性能的具体思路：
一、使用 Shell 内置字符串操作替代外部命令
Shell 本身支持多种参数扩展语法，可直接完成子串提取、模式替换、长度计算等操作，无需启动新进程。这避免了 fork/exec 开销，显著降低 CPU 和时间消耗。
1、提取路径中的文件名：使用 ${path##*/} 代替basename "$path"。
2、去除文件扩展名：使用 ${file%.*} 代替echo "$file" | sed 's/.[^.]*$//'。
3、截取前 10 个字符：使用 ${str:0:10} 代替echo "$str" | cut -c1-10。
4、判断字符串是否为空：使用 [-z "$var"] 代替echo "$var" | grep -q '^$'。
二、合并多个管道命令为单次调用
当需对同一数据流连续执行过滤、格式化、统计等操作时，多次管道会引发多个子进程及缓冲区拷贝。将逻辑整合进一个 awk 或perl脚本中，可复用内存并减少系统调用次数。
1、原写法：ps aux | grep nginx | grep -v grep | wc -l。
2、优化写法：ps aux | awk '/[n]ginx/ {count++} END {print count+0}'。
3、原写法：cat file.txt | sort | uniq -c | sort -nr。
4、优化写法：awk '{count[$0]++} END {for (i in count) print count[i], i}' file.txt | sort -nr。
三、用数组和循环替代逐行调用外部命令
当处理多行数据时，避免在 while read 循环内反复调用 grep 或date等命令。应预先加载数据至数组，或在循环体内使用内置逻辑处理。
1、将日志行读入 Bash 数组：mapfile -t lines，再遍历 ${lines[@]} 进行匹配。
2、解析日期字段时，使用 date -d "$ts" +%s 2>/dev/null 仅在必要时调用；若格式固定（如YYYY-MM-DD HH:MM:SS），可用正则 + 算术展开模拟转换逻辑。
3、校验 IP 格式：使用 [[$ip =~ ^[0-9]{1,3}.[0-9]{1,3}.[0-9]{1,3}.[0-9]{1,3}$ ]] && (IFS=. read a b c d; ((a，不依赖ipcalc 或ping。
四、启用 Bash 的 extglob 与globstar减少 find/xargs 依赖
Shell 扩展通配符功能可在不调用 find、ls 的情况下完成复杂路径匹配，尤其适用于静态文件枚举场景，规避进程生成与输出解析成本。
1、启用扩展：shopt -s extglob globstar。
2、匹配非特定后缀文件：for f in **/*.!(log|tmp); do echo "$f"; done，替代find . -name "*.log" -prune -o -name "*.tmp" -prune -o -type f -print。
3、递归列出所有 .conf 文件：printf '%sn' **/*.conf，替代find . -name "*.conf"。
4、排除目录：for d in !(node_modules|__pycache__); do [[-d "$d"]] && echo "$d"; done，不调用 ls 或grep -v。
五、缓存重复使用的命令结果
对于多次执行且输入不变的外部命令（如获取主机名、当前用户 UID、系统架构），将其输出赋值给变量并复用，防止重复 fork 和执行。
1、获取主机名：hostname=$(hostname)，后续全部使用$hostname。
2、获取当前用户 ID：uid=$(id -u)，避免在循环中反复调用id -u。
3、检测命令是否存在：if ! type -p jq >/dev/null; then echo “jq missing”; exit 1; fi，仅检查一次而非每次使用前验证。
4、解析 JSON 配置文件：config=$(cat config.json)，之后用jq -r '.field' 多次提取，而非重复读取文件并启动jq。
