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 "$f"; done，替代find . -name "*.log" -prune -o -name "*.tmp" -prune -o -type f -print。
3、递归列出所有.conf文件：printf '%s\n' **/*.conf，替代find . -name "*.conf"。
4、排除目录：for d in !(node_modules|__pycache__); do [[ -d "$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。
