time 命令用于统计一个命令（或一个脚本）的执行时间，它的输出通常包含三行,分别对应三个关键的时间指标。

基本输出格式

当你对一个命令使用 time 时，它会执行该命令，并在命令执行完毕后,输出类似下面这样的三行信息：

$ time ls -l
total 0
-rw-r--r-- 1 user user    0 Oct 26 10:30 test.txt
drwxr-xr-x 3 user user 4096 Oct 26 10:30 test_dir
real    0m0.045s
user    0m0.001s
sys     0m0.004s

在这个例子中，ls -l 是被测量的命令，下面三行就是 time 命令的输出。

三个核心时间指标详解

time 的输出核心是这三个时间：real、user 和 sys，理解它们的区别是使用 time 的关键。

real (实际时间 / 墙钟时间)

• 定义: 从命令开始执行到结束所经过的真实世界时间，它包括了命令执行期间所有等待的时间，比如等待 I/O 操作（读写文件、网络请求）、等待 CPU 调度等。
• 简单理解: 就像你用秒表测量的时间,从你按下开始到按下停止的总时间。
• 影响因素: CPU 速度、系统负载、I/O 速度、网络延迟等。
• 用途: 衡量一个任务的总耗时，是用户体验最直接相关的指标，如果一个程序 real 时间很长,通常意味着它在等待某个资源。

user (用户态时间)

• 定义: CPU 在用户态（User Space）执行该命令所花费的时间，用户态是应用程序运行的空间，应用程序不能直接访问硬件,必须通过系统调用请求内核服务。
• 简单理解: CPU 为了执行你的程序代码（不包括系统调用）而花费的纯计算时间。
• 影响因素: 程序算法的效率、代码的优化程度。
• 用途: 衡量程序自身代码的计算开销，如果一个程序的 user 时间远大于 sys 时间,说明它主要是计算密集型的。

sys (内核态时间 / 系统时间)

• 定义: CPU 在内核态（Kernel Space）执行该命令所花费的时间，当程序需要进行 I/O 操作、内存分配、创建进程等需要内核服务的操作时,会通过系统调用切换到内核态。
• 简单理解: CPU 为了执行你的程序所请求的操作系统内核任务（如读写文件、管理内存）而花费的时间。
• 影响因素: 程序与操作系统交互的频率，如文件读写、网络通信等。
• 用途: 衡量程序因依赖操作系统服务而产生的开销，如果一个程序的 sys 时间很高，说明它主要是 I/O 密集型的。

一个生动的比喻

为了更好地理解这三者的关系，我们可以用一个“做三明治”的比喻：

• 你（厨师）: 代表正在运行的程序。
• 厨房: 代表 CPU。
• 去超市买东西: 代表 I/O 操作（如读写文件、网络请求）,这个过程你不在厨房里。

在这个比喻中：

• 如果你的三明治很简单，所有东西都在厨房里，real 时间约等于 user 时间。
• 如果你的三明治需要去很远的地方买特定的面包，real 时间会远大于 user + sys 时间，因为大部分时间都花在了路途（I/O 等待）上。
• user + sys 的和，代表了 CPU 实际为你的任务忙碌的总时间，这个和通常小于或等于 real 时间（因为 CPU 可能同时在处理其他任务，或者在等待 I/O）。

高级用法与格式化输出

默认的 time 输出格式可能不够灵活，在 Linux 系统中，通常有一个更强大的 time 命令，位于 /usr/bin/time（而 shell 内置的 time 通常功能较少），你可以使用 which time 来确认你正在使用的是哪个。

使用 -p 选项获得 POSIX 标准输出

这个选项会输出一个更简洁、标准的格式，只包含 real, user, sys。

$ /usr/bin/time -p ls -l
real 0.00
user 0.00
sys  0.00

使用 -f 选项自定义输出格式

这是最强大的功能,你可以使用格式说明符来定制输出内容。

常用格式说明符:

示例：只输出 real 时间，并保留3位小数

$ /usr/bin/time -f "The command took %e seconds to complete." sleep 1.5
The command took 1.503 seconds to complete.

示例：显示命令名、CPU占用率和最大内存

$ /usr/bin/time -f "Command: %C\nCPU Usage: %P\nMax Memory: %M KB" tar -czf my_archive.tar.gz some_directory/
Command: tar -czf my_archive.tar.gz some_directory/
CPU Usage: 45%
Max Memory: 3240 KB

在脚本中使用 time 并捕获输出

如果你想在脚本中自动记录命令的执行时间，可以将 time 的输出重定向到一个文件或变量中。

重定向到文件：

{
  /usr/bin/time -f "Execution time: %e seconds" -o time.log my_script.sh
} # my_script.sh 的标准输出和标准错误不会被 time 捕获，需要额外处理
# 或者使用管道，但更复杂
(time -f "Execution time: %e seconds" my_script.sh) > script_output.log 2> time.log

将 user 时间捕获到变量中：

#!/bin/bash
# 使用 process substitution 和 read 命令来捕获输出
/usr/bin/time -f "%U" -o /dev/stdout sleep 1 | read user_time
echo "The user time was: $user_time seconds"

• real: 真实世界总耗时,用户体验。
• user: CPU 花在程序自身代码上的时间。
• sys: CPU 花在为程序服务（内核调用）上的时间。
• user + sys: CPU 总忙碌时间。
• real >= user + sys: 通常成立，因为 CPU 可能有等待或被抢占。

通过分析这三个时间，你可以快速判断一个程序是计算密集型（user 高）还是I/O 密集型（sys 高 或 real 远大于 user+sys）,从而进行针对性的优化。