Git原理与用法系统总结

Reference

简介 - Git教程 - 廖雪峰的官方网站 (liaoxuefeng.com)

前言

为什么突然对Git这么感兴趣？可能是因为在一次面试中，被问到了一个我答不上来的Git相关问题，那一刻我觉得，这技术债得还一还了。

用了这么久的GitHub和Gitee，我才意识到我对Git的理解还只是停留在表层。每天的push和pull，似乎成了例行公事，却很少深入思考它们背后的原理。

为什么要这么深入地研究Git？真相是，不论你是在日常开发中还是在技术面试中，一旦展示出对Git原理和操作的娴熟掌握，总能让你鹤立鸡群。想想看，当别人还在用图形界面点来点去时，你已经在终端里飞速敲出命令，这不仅仅是效率的提升，更是一种极客精神的体现。

而学习Git的过程，确实也让我发现，这不仅仅是一项技术，更像是一门艺术🎨，什么样的天才能够设计出这么巧妙的工具？原来是Linus啊，那没事了😇

版本控制系统

版本控制是一种记录一个或若干文件内容变化，以便将来查阅特定版本修订情况的系统。 有了它你就可以将选定的文件回溯到之前的状态，甚至将整个项目都回退到过去某个时间点的状态，你可以比较文件的变化细节，查出最后是谁修改了哪个地方，从而找出导致怪异问题出现的原因，又是谁在何时报告了某个功能缺陷等等。

版本控制系统发展可以分为三个阶段：

• 本地版本控制系统
• 集中式版本控制系统
• 分布式版本控制系统

Git属于分布式版本控制系统，客户端并不只提取最新版本的文件快照， 而是把代码仓库完整地镜像下来，包括完整的历史记录。 这么一来，任何一处协同工作用的服务器发生故障，事后都可以用任何一个镜像出来的本地仓库恢复。 因为每一次的克隆操作，实际上都是一次对代码仓库的完整备份。

Git的诞生

到 2002 年，Linux 系统已经发展了十年了，代码库之大让 Linus 很难继续通过手工方式管理了，整个项目组开始启用一个专有的分布式版本控制系统BitKeeper BitKeeper是一个分布式版本控制系统，最初由Larry McVoy在1990年代末设计并开发。这个系统为软件开发项目提供了版本控制和源代码管理功能。BitKeeper最初是为了满足更高的性能需求和改进并发管理而开发的，这在当时的其他版本控制系统中往往缺乏有效支持。 来管理和维护代码，BitKeeper 的东家 BitMover 公司也免费授权 Linux 社区使用这个版本控制系统。后来 BitMover 公司发现社区有人试图破解 BitKeeper 的协议，于是 BitMover 公司收了回 Linux 社区的免费使用权。

所以Linus 花了两周时间自己用 C 写了一个分布式版本控制系统，也就是 Git。

不由得佩服人家的灵感和效率🫢

配置Git

配置用户名和邮件

安装完 Git 之后，要做的第一件事就是设置你的用户名和邮件地址。 这一点很重要，因为每一个 Git 提交都会使用这些信息，它们会写入到你的每一次提交中，不可更改：

$ git config --global user.name "R1ck"
$ git config --global user.email xxx@gmail.com

配置颜色

下面的命令让 Git 显示颜色，会让命令输出看起来更醒目：

$ git config --global color.ui true

配置.gitignore文件

有些时候，你必须把某些文件放到 Git 工作目录中，但又不能提交它们，比如保存了数据库密码的配置文件等等，就可以使用忽略特殊文件 .gitignore 来很方便的解决这个问题。

各种现成的种配置文件: https://github.com/github/gitignore

下面是一些例子

假设你在 Windows 下进行 Python 开发，Windows 会自动在有图片的目录下生成隐藏的缩略图文件，如果有自定义目录，目录下就会有Desktop.ini文件，因此你需要忽略 Windows 自动生成的垃圾文件：

# Windows:
Thumbs.db
ehthumbs.db
Desktop.ini

Python编译产生的.pyc、.pyo、dist等文件或目录也可以被忽略掉

# Python:
*.py[cod]
*.so
*.egg
*.egg-info
dist
build

当然我们也可以编写例外规则，例如避免.*这个规则把.gitignore也排除了

# 排除所有.开头的隐藏文件:
.*
# 排除所有.class文件:
*.class

# 不排除.gitignore和App.class:
!.gitignore
!App.class

Git的基础用法

初始化仓库

通过git init命令可以把目录变成 Git 可以管理的仓库：

$ git init

同时在当前目录下多了一个.git的目录，这个目录是 Git 来跟踪管理版本库的

克隆现有的仓库

当你执行 git clone 命令的时候，默认配置下远程 Git 仓库中的每一个文件的每一个版本都将被拉取下来。

克隆仓库的命令是 git clone <url>

如果你想在克隆远程仓库的时候，自定义本地仓库的名字，可以通过额外的参数指定新的目录名：

例如下面这条命令，把目标目录名变成了mydocs

$ git clone https://github.com/xxx/xxx mydocs

添加暂存文件

用命令git add可以告诉 Git，把指定文件添加到暂存区域

$ git add readme.txt

我们可以通过git add .将当前目录下的所有文件添加到暂存区域

提交变动到仓库

用命令git commit告诉 Git，把文件提交到仓库：

$ git commit -m "wrote a readme file"

-m后面输入的是本次提交的说明，最好是有意义的

我们可以通过git add命令分多次暂存不同的文件，然后通过git commit一次性整合提交到仓库

在git commit之前，git add并不会向仓库中添加对象

git commit只会提交所有暂存区中的文件

比较变动

git status命令可以让我们时刻掌握仓库当前的状态，显示仓库中距离上一次提交后被修改过的文件

而使用git diff 文件名则可以查看该文件中的具体修改

一般来说我们在add完所有文件后，可以通过git status来确保仓库的状态、查看是否有修改错的文件

查看日志

git log会显示出每一个commit版本、作者以及说明
而git log --pretty=oneline则会显示得更简洁和整齐，只包含commit版本和说明

Git回退

在 Git 中，用HEAD表示当前版本，也就是最新的提交
上一个版本就是HEAD^，上上一个版本就是HEAD^^
往上n个版本可以写作HEAD~n

当我们希望将版本回退到上一个版本，则可以使用git reset命令：

$ git reset --hard HEAD^

Git重置

git reflog用来记录我们的每一次命令
当我们不希望再回退到上一个版本时，可以通过git reflog命令找到回退之前的的commit id，并使用git reset --hard 具体的id来恢复

暂存区

工作区有一个隐藏目录.git，其中存放了暂存区stage，以及版本库

git add命令实际上就是把要提交的所有修改放到暂存区（Stage），然后，执行git commit就可以一次性把暂存区的所有修改提交到分支。

Git版本管理

重新提交

如果你在最后一次提交后意识到忘记添加了某些更改，git commit --amend 允许你修正这个错误。这个命令会重新提交暂存区中的文件，更新上一次的提交。

新的提交将代替之前提交的内容

旧有的提交在git log分支提交历史中会被删除，不过仍然可以在 git reflog 中找到，方便撤销

取消暂存

git reset HEAD <file>可以用于取消暂存，将上一次通过add提交到暂存区的该文件撤销，这对你想进行独立的commit提交非常有用

撤销对文件的修改

git checkout -- <file>会将对文件在本地的任何修改都消除掉，即使该文件的修改还没有提交到暂存区

我们可以理解为该操作是将版本库中的对应文件覆盖到本地

所以该命令也可以被用于恢复本地被错删的文件

Git分支

Git分支的优势

分支用于将工作从开发主线上分离开来，以免影响开发主线。在很多版本控制系统中，这是一个略微低效的过程——常常需要完全创建一个源代码目录的副本。

Git 处理分支的方式可谓是难以置信的轻量，创建新分支这一操作几乎能在瞬间完成，并且在不同分支之间的切换操作也是一样便捷。 与许多其它版本控制系统不同，Git 鼓励在工作流程中频繁地使用分支与合并，哪怕一天之内进行许多次。

Git的数据结构

Git在处理分支时之所以能做到轻量，与保存数据的方式有关。

在进行add暂存操作时，会为每一个文件计算校验和。然后会把当前版本的文件快照会以blob对象的形式保存到 Git 仓库中，而校验和则加入到暂存区域等待提交。

在进行commit提交操作时，Git会为每一个子目录生成树对象，该对象负责记录目录结构，并保存着指向各文件快照
（blob对象）的索引。

接下来生成一个提交对象（commit object），并保存指向根目录树对象的指针，当然，该提交对象还包含了作者的姓名和邮箱、提交时输入的信息以及指向它的父对象的指针。

这个父对象，指的就是上一次提交时产生的提交对象。下面这张图会比较直观，每一次提交产生的提交对象串成了一个链表，或者说一条时间线。

分支本质

Git 的分支，其实本质上仅仅是指向提交对象的可变指针。

Git 的默认分支名字是 master，master分支会在每次提交时自动向前移动。

一开始的时候，master分支是一条线，Git 用master指向最新的提交，再用HEAD指向master，就能确定当前分支，以及当前分支的提交点

当我们创建新的分支，例如v1.0时，Git 新建了一个指针叫v1.0，指向master相同的提交，再把HEAD指向v1.0，就表示当前分支在v1.0上

此时我们也可以看出，Git在创建分支时并不需要拷贝原本分支的文件，仅仅是添加了一个指针，工作区的文件没有任何变化

删除分支时，我们也只需要将指针给删掉就行

如果我们不考虑复杂的合并冲突问题，当两个分支在一条时间线上时，合并这两个分支要做的仅仅是将分支指针沿时间线移动

基础指令

我的git中的默认分支从master改为了main，所以后文中的默认分支均用main指代

我们可以使用git branch 分支名来创建分支
并使用git checkout 分支名来切换到指定分支

或者在checkout命令后使用-b参数，同时执行创建和切换

git checkout -b dev

使用git branch我们还能查看一共存在哪些分支，以及当前处在哪个分支，当前分支前面会标一个*号

我们在dev分支上进行文件修改后，如果想将dev上的修改合并到main分支，可以先切回main分支，并使用git merge指令
git merge指令用于合并指定分支到当前分支

git checkout main
git merge dev

合并完后如果不再需要dev分支，在git branch后加上-d参数即可删除指定分支

git branch -d dev

当然，如果我们容易将git checkout 分支名（切换分支）和git checkout -- <file>（撤销修改）弄混，也可以用git switch来切换分支

git switch也可以通过-c参数来同时完成创建和切换的操作

保留分支历史

当我们直接用Fast forward模式合并分支后，如果删除分支，则会丢掉分支信息

我们可以通过--no-ff参数，在合并时生成一个新的commit

这样相当于被合并的分支的指针会留在该分支的最后一个commit，而Head则会执行新的commit

此时当我们使用git log --graph展示分支和合并历史时，就能直观地看到时间线上有一个合并的点

分支的应用策略

开发策略

再日常开发中，分支管理的基本原则如下：

• master分支应该是非常稳定的，也就是仅用来发布新版本，平时不能在上面干活；

• 开发和更新代码都在dev分支上进行，也就是说，dev分支是不稳定的，到某个时候，比如1.0版本发布时，再把dev分支合并到master上，并在master分支发布1.0版本；

• 团队成员每个人都可以从dev分支上创建属于自己的分支，并将自己的修改合并到dev分支上。

bug分支

当我们需要修复bug时，也可以开一个临时的分支，修复完在合并并删除临时分支

当然如果手头分支的开发还没做完，我们可以使用git stash将当前的工作进度存起来

等我们在主分支修完bug，可以再回到自己的分支

使用git stash apply可以将工作区恢复到之前保存的工作进度，当然stash里的内容还需要使用git stash drop来删除；或者使用git stash pop，恢复的同时把stash内容也删了

而如果我们想将主分支修复的bug补丁复制到当前分支（通常自己的分支也存在同样的bug），那么可以使用git cherry-pick bug分支名，将修bug所做的补丁复制到当前分支，而不需要merge整个主分支

当然我们也可以在自己的分支修完bug再将改动复制到主分支

feature分支

添加新功能时，也可以新建一个feature分支

如果这个功能分支开发到一半，不想要了，可以使用git branch -D强制删除分支，而不需要像-d参数只能在合并后删除分支

解决冲突

在工作中，经常会出现团队成员与自己修改了dev分支的同一处文件，并且改动不一致。

而且如果此时团队成员开发更快，已经提前合并到dev分支上，那么自己再进行合并时就会出现冲突

此时我们需要手动解决冲突后才能提交
使用git status查看出现冲突的文件

查看具体冲突文件，会发现git已经自动将冲突位置标出，以及冲突分支间的差异

修改完冲突即可使用commit提交并合并

当我们使用git cherry-pick命令复制提交时，也可能出现代码冲突

当我们解决完冲突，可以使用--continue参数让Cherry pick 过程继续执行

git cherry-pick --continue

Git多人协作

远程仓库

我们使用到最多的Git远程仓库即github，它不仅仅是开源社区，也通过远程仓库功能连接起不同团队成员的本地Git，让团队协作变得方便

一般来说远程仓库的默认名称是origin

使用git remote -v可以查看自己绑定的远程仓库的详细信息

推送分支

推送分支使用git push指令，先指定远程分支，然后是被merged的本地分支

例如git push origin master

抓取分支

当我们进行推送时，如果发现远程仓库已经有最新提交，且存在冲突，则需要先用git pull把最新的提交抓取下来，在本地合并

在本地解决完冲突，再使用git push origin <branch-name>推送
即可成功

git rebase变基

git base能通过挪动提交的位置，使得分叉的提交历史整理成一条直线

Git标签

标签的意义

发布一个版本时，通常先在版本库中打一个标签（tag）

标签与分支类似，就是指向某个commit的指针

而标签的引入则是给某个commit设置一个有意义的别名，方便人们根据版本快速查询commit

创建标签

首先切换到要打标签的分支上

使用git tag <name>就可以打一个新标签，默认该标签是打在最新提交的commit上的

当然一个可以在最后指定commit id，将标签打在指定commit上
例如

git tag v0.9 fb8b190

用命令git tag可以查看所有标签

删除标签

使用-d参数可以删除指定标签

git tag -d <name>

推送标签到远程

要将特定的标签推送到远程仓库，使用命令 git push origin <tagname>。如果你想一次性推送所有本地标签，可以使用 git push origin --tags。