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一文搞懂 PowerShell：从概念到入门

在现代 IT 环境中，无论是系统管理、任务自动化、开发流程优化，还是日常的文件操作，命令行工具都扮演着至关重要的角色。对于 Windows 用户而言，提及命令行，很多人首先想到的是传统的 cmd.exe（命令提示符）。然而，微软早已推出了一个更强大、更灵活的命令行 Shell 和脚本语言——PowerShell。

如果你还在依赖点击鼠标完成重复性工作，或者对黑底白字的命令行感到畏惧，那么是时候了解并掌握 PowerShell 了。它不仅仅是一个简单的命令执行器，更是一个基于对象的自动化框架。本文将带你从零开始，深入理解 PowerShell 的核心概念，并引导你迈出入门的第一步。

引言：告别低效，拥抱自动化

想象一下，你需要对公司里数百台电脑的某个特定注册表项进行修改，或者需要定期清理特定目录下的旧文件，再或者需要批量创建用户账户。如果手工操作，这将是何等耗时且容易出错的工作？这就是自动化大显身手的时候，而 PowerShell 正是 Windows 平台上进行自动化和配置管理的首选工具。

与传统的 cmd.exe 相比，PowerShell 带来了革命性的变化。cmd.exe 主要处理文本流，命令的输出是纯文本，后续处理往往需要依赖查找、截取、粘贴等繁琐的字符串操作。而 PowerShell 则处理的是结构化的对象（Object），命令的输出是带有属性和方法的对象集合，这使得数据的过滤、排序、选择和进一步处理变得异常高效和直观。

学习 PowerShell，意味着你将获得：

  1. 强大的系统管理能力： 轻松管理本地和远程的 Windows 系统、Active Directory、Exchange Server、SQL Server、Azure 等微软产品及服务。
  2. 高效的任务自动化： 编写脚本来自动完成重复性任务，节省大量时间和精力。
  3. 跨平台兼容性： PowerShell Core (PowerShell 7+) 可以在 Windows、macOS 和 Linux 上运行，实现跨平台管理。
  4. 标准化的管理界面： 越来越多的软件和服务提供了基于 PowerShell 的管理接口。

废话不多说，让我们正式踏上 PowerShell 的学习之旅。

第一章：PowerShell 的核心概念——对象的力量

理解 PowerShell，最关键的一点就是要理解它是一个基于对象的 Shell。

1.1 什么是对象？

在计算机编程中，对象是一个包含数据（属性，Properties）和可以对数据执行操作（方法，Methods）的实体。例如，一个“文件”对象可能包含文件名、大小、创建日期、修改日期等属性，以及“复制”、“删除”、“移动”等方法。

传统的命令行 Shell（如 cmd.exe）处理的是文本。当你执行 dir 命令时，你看到的是一堆格式化的文本字符。如果你想提取文件名，你可能需要使用 findstr 或其他文本处理工具，通过模式匹配来“解析”这些文本。这就像从一张打印好的报告中查找信息，你需要阅读、识别、然后手动提取。

而 PowerShell 处理的是对象。当你执行一个命令（我们称之为 Cmdlet，稍后会讲）来获取文件列表时，它返回的是一系列的“文件对象”。每个对象都包含了文件的各种属性（FileName, Length, CreationTime 等），你可以直接访问这些属性，而无需进行文本解析。这就像你获得了一份电子表格，每一行是一个文件，每一列是文件的属性，你可以直接对这些列进行排序、筛选或提取。

这种基于对象的处理方式，是 PowerShell 最核心的优势，也是它与传统 Shell 的本质区别。

1.2 命令程序：Cmdlet

PowerShell 的基本命令单元被称为 Cmdlet (发音：command-let)。Cmdlet 是专门为 PowerShell 设计的小型、专用命令，它们通常用编译好的 .NET 代码编写，以提供更稳定和高效的功能。

Cmdlet 的命名遵循严格的“动词-名词” (Verb-Noun) 结构，中间用连字符连接。例如：

  • Get-Process: 获取当前正在运行的进程对象。
  • Get-Service: 获取当前系统的服务对象。
  • Set-Location: 设置当前工作目录。
  • New-Item: 创建新的文件或目录。
  • Remove-Item: 删除文件或目录。

这种命名约定使得 Cmdlet 的功能一目了然，极大地提高了可读性和可发现性。动词部分通常表示要执行的操作（Get, Set, New, Remove, Start, Stop, Restart, Write 等），名词部分则表示操作的对象类型（Process, Service, Item, Content, Command 等）。

1.3 管道 (Pipeline)：连接命令的利器

PowerShell 中另一个强大的概念是管道 (|)。管道允许你将一个 Cmdlet 的输出对象作为输入发送给另一个 Cmdlet。

例如，你想获取系统中 CPU 占用率最高的 5 个进程：

  1. 首先，用 Get-Process 获取所有进程的对象。
  2. 然后，将这些进程对象通过管道发送给一个能按 CPU 属性排序的 Cmdlet。
  3. 最后，将排序后的对象通过管道发送给一个能选取前 5 个对象的 Cmdlet。

在 PowerShell 中，这可以写成一行命令：

powershell
Get-Process | Sort-Object -Property CPU -Descending | Select-Object -First 5

这行命令的含义是：
* Get-Process: 获取所有进程对象。
* |: 将 Get-Process 的输出对象传递给下一个命令。
* Sort-Object -Property CPU -Descending: 接收进程对象，并按照它们的 CPU 属性进行降序（从大到小）排序。
* |: 将排序后的进程对象传递给下一个命令。
* Select-Object -First 5: 接收排序后的进程对象，并只选择最前面的 5 个。

整个流程清晰、高效，并且完全基于对象操作，避免了复杂的文本解析。管道是 PowerShell 实现复杂自动化任务的基础，掌握它至关重要。

第二章：迈出第一步——启动 PowerShell

现在你对 PowerShell 有了初步的概念认识，是时候实际操作了。

2.1 如何打开 PowerShell

在 Windows 中，有多种方式可以打开 PowerShell：

  1. 通过搜索： 点击任务栏搜索框或开始按钮，输入 “PowerShell”，选择 “Windows PowerShell” 或 “PowerShell” (较新版本)。
  2. 通过运行对话框： 按 Win + R，输入 powershell 并回车。
  3. 通过文件资源管理器： 在文件资源管理器的地址栏输入 powershell 并回车，会在当前目录下打开 PowerShell。
  4. 右键菜单： 在文件资源管理器中，按住 Shift 键并在空白处右键单击，选择 “在此处打开 PowerShell 窗口”。
  5. 以管理员身份运行： 对于需要进行系统级操作的任务，你需要以管理员身份运行 PowerShell。在搜索结果或开始菜单中找到 PowerShell，右键单击选择 “以管理员身份运行”。

通常你会看到一个蓝色的窗口，这就是 PowerShell 控制台。

2.2 认识控制台界面

PowerShell 控制台看起来与 cmd.exe 有些相似，但功能更强大：

  • 提示符 (Prompt): 显示当前所在的路径，例如 PS C:\Users\YourName>，PS 表示这是一个 PowerShell 会话。
  • 光标: 等待你输入命令。
  • 命令输出: 命令执行结果会显示在光标下方。

你可以像在其他命令行界面一样，使用方向键滚动命令历史，使用 Tab 键进行命令和文件名的自动补全。PowerShell 的 Tab 补全功能尤其强大，不仅可以补全 Cmdlet 名称、文件名，还可以补全 Cmdlet 的参数名和参数值（例如服务名称、进程名称等）。

2.3 执行你的第一个命令

让我们从一些简单的 Cmdlet 开始：

  • Get-Location 或 pwd： 查看当前所在的目录。pwd 是 Get-Location 的别名（Alias），许多常用的 Linux/Unix 命令在 PowerShell 中都有对应的别名，方便习惯其他 Shell 的用户过渡。
    powershell
    Get-Location
    # 或者使用别名
    pwd

  • Set-Location <路径> 或 cd <路径>： 改变当前工作目录。
    “`powershell
    # 进入 C 盘根目录
    Set-Location C:\
    # 或者使用别名
    cd C:\

    进入用户文档目录

    Set-Location “C:\Users\YourName\Documents”

    注意：如果路径包含空格，需要用双引号括起来

    进入上一级目录

    cd ..

    进入用户主目录

    cd ~
    “`

  • Get-ChildItem 或 ls / dir： 列出当前目录下的文件和子目录。这是 PowerShell 中用于文件和目录操作的核心 Cmdlet 之一。
    “`powershell
    # 列出当前目录内容
    Get-ChildItem
    # 或者使用别名
    ls
    dir

    列出指定目录的内容

    Get-ChildItem C:\Windows

    列出当前目录下的所有文件（不包含目录）

    Get-ChildItem -File

    列出当前目录下的所有目录（不包含文件）

    Get-ChildItem -Directory

    递归列出当前目录及其所有子目录下的文件和目录

    Get-ChildItem -Recurse
    ``
    注意    Get-ChildItem的输出，它不是简单的文本列表，而是包含文件和目录属性的对象。你可以通过Get-ChildItem | Get-Member` 查看这些对象的详细属性和方法。

  • Write-Host <文本>： 在控制台输出文本。常用于显示信息或脚本调试。
    powershell
    Write-Host "Hello, PowerShell World!"

  • Clear-Host 或 cls： 清空控制台屏幕。
    powershell
    Clear-Host
    # 或者使用别名
    cls

通过执行这些基本命令，你已经迈出了与 PowerShell 交互的第一步。

第三章：深入理解对象和管道的应用

前面我们强调了对象和管道的重要性，现在我们通过实际例子来进一步理解它们。

3.1 查看对象属性：Get-Member

任何 Cmdlet 的输出，如果你想知道它返回的是什么类型的对象，以及这个对象有哪些属性和方法，可以使用 Get-Member Cmdlet。

例如，查看 Get-Process 返回的进程对象有什么属性：

powershell
Get-Process | Get-Member

执行这条命令，你会看到关于 System.Diagnostics.Process 类型对象的大量信息，包括其属性（AliasProperty, Property）和方法（Method）。这对于了解你可以如何操作这些对象至关重要。比如，你会发现进程对象有 Name, Id, CPU, WorkingSet 等属性，以及 Kill(), Stop() 等方法。

3.2 利用管道过滤和选择：Where-Object 和 Select-Object

基于对象的处理能力，使得过滤和选择数据变得异常简单。

  • Where-Object： 用于根据指定的条件过滤对象。你可以把它想象成数据库查询中的 WHERE 子句。在 Where-Object 的脚本块 {} 中，$_ 代表当前通过管道传递过来的对象。

    例如，找到所有 CPU 占用率大于 100 的进程：
    powershell
    Get-Process | Where-Object { $_.CPU -gt 100 }
    这里的 $_ 是当前进程对象，$_.CPU 访问其 CPU 属性，-gt 是 PowerShell 中的“大于”比较运算符。

    其他常用的比较运算符：
    * -eq：等于
    * -ne：不等于
    * -gt：大于
    * -ge：大于等于
    * -lt：小于
    * -le：小于等于
    * -like：通配符匹配 (例如 *.exe)
    * -match：正则表达式匹配

    例如，找到所有名称以 “svchost” 开头的服务：
    powershell
    Get-Service | Where-Object { $_.Name -like "svchost*" }

  • Select-Object： 用于从对象中选择特定的属性或创建自定义属性。你可以把它想象成数据库查询中的 SELECT 子句。

    例如，只显示进程的名称和 ID：
    “`powershell
    Get-Process | Select-Object -Property Name, Id

    -Property 参数可以省略

    Get-Process | Select-Object Name, Id
    “`

    例如，结合 Where-Object，找到所有状态为 Running 的服务，并只显示它们的名称和状态：
    powershell
    Get-Service | Where-Object { $_.Status -eq "Running" } | Select-Object Name, Status

    你还可以使用 Select-Object 创建自定义列，例如，显示文件的大小（Length）并将其命名为 Size (MB)：
    powershell
    Get-ChildItem | Select-Object Name, @{Name="Size (MB)"; Expression={$_.Length / 1MB}}
    这里使用了哈希表 @{} 来定义自定义属性，Name 指定新属性的名称，Expression 指定如何计算属性值。

3.4 排序对象：Sort-Object

Sort-Object 用于根据一个或多个属性对对象进行排序。

例如，按文件大小降序排列当前目录下的文件：
powershell
Get-ChildItem -File | Sort-Object -Property Length -Descending

按进程名称升序排列：
“`powershell
Get-Process | Sort-Object Name

默认是升序，-Ascending 可以省略

“`

3.5 格式化输出：Format-* Cmdlet

PowerShell 默认的输出格式通常是表格形式。但有时你需要不同的格式，比如列表、宽列表，或者只是想看到对象的原始属性。Format-* Cmdlet (如 Format-Table, Format-List, Format-Wide) 可以帮你实现。

  • Format-Table： 以表格形式显示数据（通常是默认格式）。
  • Format-List： 以列表形式显示对象的属性和值，当对象有很多属性时非常有用。
    powershell
    # 以列表形式显示某个进程的所有详细信息
    Get-Process -Name explorer | Format-List *
    # * 表示显示所有属性
  • Format-Wide： 以多列形式只显示对象的某个属性，适用于只想快速查看名称列表等情况。
    powershell
    # 只显示进程名称，多列展示
    Get-Process | Format-Wide Name

注意： Format-* Cmdlet 是用来改变输出显示方式的，它们的输出是格式化后的文本，而不是对象。因此，Format-* Cmdlet 通常应该放在管道的末尾。如果你在 Format-* Cmdlet 之后再接其他处理对象的 Cmdlet (如 Where-Object 或 Select-Object)，它们将无法正常工作，因为它们接收到的是文本，而不是对象。

第四章：变量和基本数据类型

在编写 PowerShell 脚本时，变量是必不可少的。变量用于存储数据，以便在后续命令或脚本中使用。

4.1 声明和使用变量

在 PowerShell 中，变量名以美元符号 $ 开头。声明和赋值很简单：

“`powershell

声明一个变量 $name 并赋值字符串 “Alice”

$name = “Alice”

声明一个变量 $age 并赋值整数 30

$age = 30

声明一个变量 $isServiceRunning 并赋值布尔值 $true

$isServiceRunning = $true

使用变量

Write-Host “Hello, $name! You are $age years old.”

将 Cmdlet 的输出存储到变量中

$processes = Get-Process

查看存储在变量中的对象数量

$processes.Count

查看变量中第一个对象的名称

$processes[0].Name
“`

PowerShell 是弱类型语言，你不需要提前声明变量的类型。当你给变量赋值时，PowerShell 会自动判断数据的类型（字符串 String, 整数 Int32, 布尔 Boolean 等）。你也可以通过 $variable.GetType().Name 来查看变量的类型。

4.2 常用数据类型简介

虽然 PowerShell 是弱类型，但理解一些基本数据类型有助于更好地使用它：

  • String (字符串)： 用双引号 "" 或单引号 '' 括起来的文本。双引号中的变量会被解析 ($name 会被替换为 “Alice”)，而单引号中的文本会按字面值处理 ($name 会被视为文字 “$name”)。
  • Int32 / Int64 (整数)： 整数值。
  • Double (双精度浮点数)： 带有小数的数值。
  • Boolean (布尔值)： $true 或 $false，常用于条件判断。
  • Array (数组)： 存储多个同类型或不同类型数据的集合。
    powershell
    $numbers = 1, 2, 3, 4, 5
    $firstNumber = $numbers[0] # 数组索引从 0 开始
  • HashTable (哈希表/关联数组)： 存储键值对的集合。
    powershell
    $person = @{ Name = "Bob"; Age = 25; City = "New York" }
    $person.Name # 访问键的值
    $person["Age"]

变量和数据类型是编写复杂脚本的基础。

第五章：获取帮助——你的 PowerShell 学习伴侣

学习任何新技术，最重要的技能之一就是知道如何获取帮助。PowerShell 提供了非常完善的内置帮助系统。

5.1 Get-Help Cmdlet

Get-Help 是你学习 PowerShell 过程中最亲密的伙伴。它可以提供关于 Cmdlet、函数、脚本、概念等几乎所有 PowerShell 相关主题的详细信息。

  • 查看 Cmdlet 的基本帮助：
    powershell
    Get-Help Get-Process
    这会显示 Cmdlet 的简要说明、语法、别名和相关链接。

  • 查看 Cmdlet 的完整帮助：
    powershell
    Get-Help Get-Process -Full
    这会显示 Cmdlet 的详细说明、完整的参数列表、输入/输出类型以及备注。

  • 查看 Cmdlet 的示例：
    powershell
    Get-Help Get-Process -Examples
    这是非常有用的功能，通过示例你可以快速了解 Cmdlet 的常见用法。

  • 查看特定参数的详细信息：
    powershell
    Get-Help Get-Process -Parameter Name

  • 搜索帮助主题： 如果你不确定 Cmdlet 的完整名称，可以搜索。
    powershell
    Get-Help process
    Get-Help service*

5.2 更新帮助内容：Update-Help

PowerShell 的帮助内容是独立于 PowerShell 版本发布的，并且可以更新。为了获取最新的帮助信息，建议定期运行 Update-Help Cmdlet。

powershell
Update-Help

注意： 运行 Update-Help 通常需要以管理员身份启动 PowerShell。

掌握 Get-Help Cmdlet，意味着你拥有了一个强大的自学工具。遇到不熟悉的命令或概念时，首先尝试使用 Get-Help。

第六章：脚本编写基础

PowerShell 脚本是以 .ps1 为扩展名的文本文件，其中包含一系列 PowerShell 命令。编写脚本可以让你将多个命令组合起来，实现更复杂的自动化任务。

6.1 编写和保存脚本

你可以使用任何文本编辑器来编写 PowerShell 脚本，比如记事本、VS Code、Notepad++ 等。微软还提供了 PowerShell ISE (Integrated Scripting Environment)，这是一个专门用于编写、测试和调试 PowerShell 脚本的工具。较新的 PowerShell 版本则更推荐使用 VS Code 并安装 PowerShell 扩展。

例如，创建一个名为 Get-RunningServices.ps1 的文件，输入以下内容：

“`powershell

这是一个简单的PowerShell脚本

获取所有正在运行的服务，并按名称排序，只显示名称和状态

Get-Service | Where-Object { $_.Status -eq “Running” } | Sort-Object Name | Select-Object Name, Status

Write-Host “`n脚本执行完毕！”
“`

将文件保存为 .ps1 扩展名。

6.2 执行脚本——关于执行策略

出于安全考虑，PowerShell 默认的执行策略 (Execution Policy) 可能不允许直接运行脚本文件。执行策略是 PowerShell 的一项安全功能，用于控制脚本的运行方式。

你可以通过 Get-ExecutionPolicy Cmdlet 查看当前的执行策略：

powershell
Get-ExecutionPolicy

常见的执行策略包括：

  • Restricted (默认)：不允许运行任何脚本，只能交互式地输入命令。
  • AllSigned: 只能运行由受信任的发布者签名的脚本。
  • RemoteSigned: 运行本地创建的脚本不需要签名，但从互联网下载的脚本必须签名。这是许多用户为了方便而设置的策略。
  • Unrestricted: 允许运行所有脚本，不检查签名。不推荐在生产环境使用此策略。

重要提示： 修改执行策略会影响系统的安全性，请谨慎操作，并理解不同策略的含义。对于初学者练习，通常可以将策略设置为 RemoteSigned。

要修改执行策略，使用 Set-ExecutionPolicy Cmdlet：

“`powershell

例如，设置为 RemoteSigned (通常需要管理员权限)

Set-ExecutionPolicy RemoteSigned

修改策略时会有一个警告，输入 ‘Y’ 确认

“`

修改执行策略后，你就可以运行 .ps1 脚本文件了。

6.3 运行脚本

在 PowerShell 控制台中，导航到脚本所在的目录，然后使用脚本文件的完整路径或相对路径来执行它：

“`powershell

如果脚本在当前目录

.\Get-RunningServices.ps1

如果脚本在其他目录

C:\Scripts\Get-RunningServices.ps1
``
注意在脚本名前面加上.` 表示当前目录，这是为了安全性考虑，防止意外执行同名但位于系统 PATH 中的恶意脚本。

第七章：常用的 PowerShell 环境

除了传统的蓝色控制台，还有更方便的 PowerShell 环境：

  • Windows PowerShell ISE (Integrated Scripting Environment): 微软提供的图形化 PowerShell 脚本编辑和调试工具。它提供语法高亮、代码片段、命令补全、图形化调试器等功能。在 Windows 10 及更高版本中，可以通过搜索 “PowerShell ISE” 找到。
  • VS Code (Visual Studio Code) + PowerShell Extension: 微软官方推荐的跨平台 PowerShell 开发环境。VS Code 轻量、高度可定制，配合官方 PowerShell 扩展，提供了强大的编辑、调试、格式化等功能，支持 PowerShell Core 和 Windows PowerShell。如果你打算深入学习 PowerShell 脚本开发，强烈推荐使用 VS Code。

这些环境提供了更好的代码编辑和调试体验，尤其是在编写较长的脚本时。

总结与展望

恭喜你！通过阅读本文，你已经了解了 PowerShell 的核心概念——对象和 Cmdlet，学习了如何启动 PowerShell、执行基本命令、利用管道处理对象，以及如何获取帮助和运行简单的脚本。这为你打开了通往 PowerShell 自动化世界的大门。

掌握 PowerShell 是一个持续学习的过程。从现在开始：

  1. 多练习： 尝试使用 PowerShell 完成日常操作，比如文件管理、进程查看、服务管理等。
  2. 善用 Get-Help： 遇到任何问题，首先查阅内置帮助。
  3. 阅读微软官方文档： MSDN 和 Microsoft Docs 是 PowerShell 学习的权威资源。
  4. 探索更多 Cmdlet： PowerShell 提供了数千个 Cmdlet，覆盖了 Windows 系统的方方面面。使用 Get-Command 发现更多有用的 Cmdlet。
  5. 学习更高级的脚本编写技巧： 函数、模块、错误处理、循环、条件判断等。

PowerShell 是一个强大且不断发展的工具，掌握它将极大地提升你在 Windows 环境下的工作效率和管理能力。从“概念”到“入门”只是第一步，持续的实践和探索将带你领略 PowerShell 更深层次的魅力。

祝你学习顺利，在 PowerShell 的世界里玩得开心！

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