引子
一直很羨慕Linux的命令提示符（當(dāng)然他們叫Shell）。正則表達(dá)式，管道，各種神奇的命令，組合起來就能高效完成很多復(fù)雜的任務(wù)。效率實(shí)在是高。流了n年的哈喇子以后，終于有幸用上了Win7，邂逅了cmd的升級(jí)版：Windows PowerShell。從此暗爽無比，原來Windows下也有這樣的利器呀~
看看下面的Windows腳本，不到15行有效代碼。在Win7下只要右擊腳本文件，選擇Run with PowerShell，就會(huì)自動(dòng)找到最占內(nèi)存的10個(gè)進(jìn)程，然后將它們占用的內(nèi)存畫成一個(gè)三維餅圖，如下圖所示。
# create new excel instance
$objExcel = New-Object -comobject Excel.Application
$objExcel.Visible = $True
$objWorkbook = $objExcel.Workbooks.Add()
$objWorksheet = $objWorkbook.Worksheets.Item(1)
# write information to the excel file
$i = 0
$first10 = (ps | sort ws -Descending | select -first 10)
$first10 | foreach -Process {$i++; $objWorksheet.Cells.Item($i,1) = $_.name; $objWorksheet.Cells.Item($i,2) = $_.ws}
$otherMem = (ps | measure ws -s).Sum - ($first10 | measure ws -s).Sum
$objWorksheet.Cells.Item(11,1) = "Others"; $objWorksheet.Cells.Item(11,2) = $otherMem
# draw the pie chart
$objCharts = $objWorksheet.ChartObjects()
$objChart = $objCharts.Add(0, 0, 500, 300)
$objChart.Chart.SetSourceData($objWorksheet.range("A1:B11"), 2)
$objChart.Chart.ChartType = 70
$objChart.Chart.ApplyDataLabels(5)
（1. 這個(gè)腳本調(diào)用了Excel的COM庫(kù)。 2. 當(dāng)然從命令耦合的角度來看，輸出成文本格式更有利，但這個(gè)例子主要想說明PowerShell的強(qiáng)大以及微軟產(chǎn)品優(yōu)異的復(fù)用性。 3. 要手動(dòng)啟動(dòng)PowerShell，可以在開始菜單的搜索框中直接鍵入PowerShell回車即可）
簡(jiǎn)單領(lǐng)略PowerShell的強(qiáng)大之后，下文就從幾個(gè)方面介紹一下PowerShell相對(duì)于以往版本的命令提示符甚至Linux Shell的優(yōu)勢(shì)。
Cmdlet + Regex + Pipeline + ...
以往cmd相對(duì)于Shell有很多不足，比如命令偏少，部分命令功能偏弱，對(duì)正則表達(dá)式不支持等等。但現(xiàn)在PowerShell一下趕上來不少。2.0 RTM版內(nèi)建支持414個(gè)命令（術(shù)語稱為cmdlet），支持正則表達(dá)式，強(qiáng)大的管道應(yīng)用（其實(shí)管道本身的功能和以前差不多，關(guān)鍵是冒出來一堆能用管道的命令，比如more, sort, foreach等等），和系統(tǒng)的聯(lián)系也比以前緊密了很多。
舉幾個(gè)例子來說明：
dir registry::HKEY_CURRENT_USER可以直接顯示注冊(cè)表相應(yīng)位置的內(nèi)容，可以看到dir的功能改進(jìn)了不少。
ps | sort ws -Descending | select -first 10可以顯示占用內(nèi)存最大的10個(gè)進(jìn)程，可以看到管道的靈活應(yīng)用。
dir -Name | ? {$_ -match "(?<num>.).*(\k<num>)"}可以顯示出當(dāng)前目錄下文件名有重復(fù)字符的文件。比如abcda.efg，而abcd.efg則不會(huì)顯示出來。可以看到PowerShell對(duì)正則表達(dá)式的支持相當(dāng)強(qiáng)大。（確切的說嚴(yán)格的正則表達(dá)式 已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)這樣的效果，需要上下文無關(guān)文法 才能夠支持。）
以前為了演示Linux Shell的強(qiáng)大，Stephenjy發(fā)了一個(gè)自己的截圖，在遇見PowerShell前覺得好神奇，所幸現(xiàn)在也可以實(shí)現(xiàn)了。:-)
(為了節(jié)約顯示空間，PowerShell的部分顯示結(jié)果被刪除，但這個(gè)Prompt效果可以用以下腳本驗(yàn)證: function prompt {"($env:username)-($env:computername)-(`$?: $?)-(jobs: $((get-job | measure).Count))-($(get-location))`n(! $(((history)[-1]).ID + 1))->"})
大殺器 - 面向?qū)ο?/strong>
Linux的設(shè)計(jì)思想決定所有的輸入和輸出都盡可能是文本格式，這樣可以方便各進(jìn)程間的合作。同樣這也要求各個(gè)程序提供一定強(qiáng)度的文本解析能力。但Windows的思想與此不同，PowerShell中很多輸入輸出都不是普通的文本(plain text)，而是一個(gè)個(gè)對(duì)象(objects)。因此與其說PowerShell是一種交互環(huán)境，不如說它是一種強(qiáng)大語言的Runtime，而這種語言甚至是面向?qū)ο蟮摹?/p>
比如當(dāng)鍵入get-process查看當(dāng)前進(jìn)程列表時(shí)，系統(tǒng)返回的是這樣的列表：
Handles NPM(K) PM(K) WS(K) VM(M) CPU(s) Id ProcessName
------- ------ ----- ----- ----- ------ -- -----------
318 8 12948 3872 84 1728 AppleMobileD
115 5 13816 13328 38 6920 audiodg
1315 21 11732 10988 108 2544 CcmExec
... ...
雖然看似一般的格式化文本，但其實(shí)這是一個(gè)數(shù)組，而每個(gè)數(shù)組元素又是Process類型的對(duì)象。同.NET一脈相承，PowerShell中的所有的類都繼承自O(shè)bject，且支持GetType()函數(shù)。因此我們可以執(zhí)行(get-process).GetType()來看看它的類型：
IsPublic IsSerial Name BaseType
-------- -------- ---- --------
True True Object[] System.Array
而數(shù)組中每個(gè)元素的類型可以用(get-process)[0].GetType()查看：
IsPublic IsSerial Name BaseType
-------- -------- ---- --------
True False Process System.ComponentM...
其中面向思想的思想非常明顯，類成員，方法，繼承都出現(xiàn)了。個(gè)人感覺這樣的好處并不是指望能用PowerShell寫什么大型軟件，而是體現(xiàn)在另外兩個(gè)方面：首先，這樣讓內(nèi)置的cmdlet及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織清晰，符合直覺，寫代碼時(shí)速度快不容易出錯(cuò)。第二，對(duì)面向?qū)ο蟮膬?nèi)建支持也為后面無縫接合.NET和COM接口提供了基礎(chǔ)。
站在巨人的肩膀上 - 無縫調(diào)用.NET/COM
.NET Framework中包含了一個(gè)異常強(qiáng)大的庫(kù)，而微軟為了保證二進(jìn)制層面上跨語言的兼容性，很多庫(kù)都是用COM封裝的。PowerShell的一大特色就是可以直接調(diào)用這些庫(kù)。比如前面的示例用$objExcel = New-Object -comobject Excel.Application創(chuàng)建了一個(gè)Excel對(duì)象。而wikipedia上的一個(gè)腳本更示范了這種無縫調(diào)用的強(qiáng)大。下面這個(gè)3句話的腳本的作用是顯示一個(gè)RSS源最近的8篇文章的標(biāo)題。注意其中網(wǎng)絡(luò)連接，內(nèi)容下載，XML解析等工作全部由.NET庫(kù)完成，正因?yàn)檎驹诰奕说募绨蛏希琍owerShell在實(shí)際使用中往往左右逢源，簡(jiǎn)潔高效。
$rssUrl = "http://blogs.msdn.com/powershell/rss.aspx"
$blog = [xml](new-object System.Net.WebClient).DownloadString($rssUrl)
$blog.rss.channel.item | select title -first 8
編輯，運(yùn)行，調(diào)試 - IDE
Windows程序開發(fā)，尤其是基于微軟技術(shù)的開發(fā)很爽的一點(diǎn)就是有強(qiáng)大的IDE和專業(yè)的文檔作支持。不論是Windows下的Visual Studio還是Linux下的Mono Develop，甚至連PowerShell這樣的語言都有集編輯與調(diào)試為一體的IDE：Windows PowerShell ISE。有了自動(dòng)完成，即時(shí)腳本交互，調(diào)試甚至遠(yuǎn)程調(diào)試，PowerShell腳本寫起來“甚爽甚強(qiáng)巨”。當(dāng)然文檔也是一般的強(qiáng)大，MSDN中關(guān)于PowerShell的部分依舊專業(yè)浩瀚。
蛋疼的偽裝 - Profile
有了PowerShell以后，很少就去cmd了。不過作為一個(gè)蛋疼的裝B男，把PowerShell偽裝成cmd也是挺有樂趣的一件事。不難發(fā)現(xiàn)PowerShell和cmd僅僅在圖標(biāo)，標(biāo)題，背景色，提示符，以及剛啟動(dòng)時(shí)的顯示文字五個(gè)方面不同。圖標(biāo)和背景色在快捷方式屬性中可以很方便的修改。而標(biāo)題和提示符的修改就要用到Profile了。所謂Profile就是在每次啟動(dòng)PowerShell時(shí)都首先自動(dòng)運(yùn)行的一段腳本。這個(gè)腳本的路徑在$profile變量中有設(shè)定。只要設(shè)定$host.UI.RawUI.WindowTitle為C:\windows\system32\cmd.exe就能將標(biāo)題偽裝為cmd。而自定義提示符為當(dāng)前路徑在PowerShell中自然萬分簡(jiǎn)單。至于啟動(dòng)時(shí)的顯示文字，只要通過/nologo參數(shù)隱藏原有的版本信息，再打印一行cmd中的文字就好了。最終效果如圖：（關(guān)于Profile，可以參見這個(gè)鏈接）
另：進(jìn)程級(jí)工作調(diào)度 – 并行支持？
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隨著多核處理器的迅速發(fā)展，從.NET Framework 4.0開始，并行計(jì)算被一再?gòu)?qiáng)調(diào)。從System.Threading中新增加的并行工具類到F#這種非常適合并行化的函數(shù)式語言，微軟適時(shí)對(duì)線程級(jí)并行提供了強(qiáng)大的支持。但是對(duì)于進(jìn)程級(jí)的工作調(diào)度，Windows似乎還相當(dāng)原始。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子來說，如果我們同時(shí)向一個(gè)移動(dòng)硬盤啟動(dòng)5個(gè)拷貝會(huì)話的話，Windows會(huì)同時(shí)開始所有的拷貝操作。這樣磁頭會(huì)在不同的目標(biāo)位置間反復(fù)進(jìn)行無意義的移動(dòng)（尋道），于是在硬盤燈的狂閃中，大量時(shí)間就被浪費(fèi)了。同樣當(dāng)我們同時(shí)啟動(dòng)數(shù)個(gè)計(jì)算量大的進(jìn)程時(shí)，Windows也會(huì)試圖讓這些進(jìn)程“齊頭并進(jìn)”。然而為了避免某個(gè)進(jìn)程被餓死，系統(tǒng)又不得不頻繁切換進(jìn)程，于是大量的時(shí)間又被浪費(fèi)在了保存現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)程切換，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)上。這樣來看，進(jìn)程級(jí)的并行做的反而不夠好。
所幸PowerShell中加入了任務(wù)調(diào)度管理功能。通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)PowerShell對(duì)jobs的調(diào)度和Windows默認(rèn)的大不相同，它一般維持和CPU核心數(shù)相同的進(jìn)程高速運(yùn)轉(zhuǎn)，而其它進(jìn)程僅僅占用小部分CPU時(shí)間。直到前面的進(jìn)程結(jié)束工作后，后面才有新的進(jìn)程遞補(bǔ)進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。==========================================================
后來更仔細(xì)地做了實(shí)驗(yàn)以后發(fā)現(xiàn)，原來Windows內(nèi)置的進(jìn)程調(diào)度方案就是小部分高速運(yùn)轉(zhuǎn)（在我的雙核處理器上是兩個(gè)進(jìn)程占用50%CPU），大部分低速跟進(jìn)（其他所有進(jìn)程分享剩下的50%CPU）。這樣PowerShell的工作調(diào)度并沒有改善系統(tǒng)原有的現(xiàn)狀。同時(shí)由于PowerShell的調(diào)度系統(tǒng)需要占用不小的內(nèi)存，初始化也需要時(shí)間。在實(shí)測(cè)中甚至比默認(rèn)調(diào)度慢了50%。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較囧。不曉得為什么PowerShell中為什么要加入Job這個(gè)東西，難道僅僅為了異步調(diào)用嗎？
