圖解 Git 工作原理

來(lái)自數(shù)據(jù)派 THU

基本用法

上面的四條命令在工作目錄、暫存目錄（也叫做索引）和倉(cāng)庫(kù)之間復(fù)制文件。

• git add files 把當(dāng)前文件放入暫存區(qū)域。
• git commit 給暫存區(qū)域生成快照并提交。
• git reset – files 用來(lái)撤銷最后一次 git add files，你也可以用 git reset 撤銷所有暫存區(qū)域文件。
• git checkout – files 把文件從暫存區(qū)域復(fù)制到工作目錄，用來(lái)丟棄本地修改。

你可以用 git reset -p，git checkout -p，or git add -p 進(jìn)入交互模式。

也可以跳過(guò)暫存區(qū)域直接從倉(cāng)庫(kù)取出文件或者直接提交代碼。

• git commit -a 相當(dāng)于運(yùn)行 git add 把所有當(dāng)前目錄下的文件加入暫存區(qū)域再運(yùn)行。
• git commit files 進(jìn)行一次包含最后一次提交加上工作目錄中文件快照的提交。并且文件被添加到暫存區(qū)域。
• git checkout HEAD – files 回滾到復(fù)制最后一次提交。

約定

后文中以下面的形式使用圖片。

綠色的 5 位字符表示提交的 ID，分別指向父節(jié)點(diǎn)。分支用橘色顯示，分別指向特定的提交。當(dāng)前分支由附在其上的 HEAD 標(biāo)識(shí)。這張圖片里顯示最后 5 次提交，ed489 是最新提交。master 分支指向此次提交，另一個(gè) maint 分支指向祖父提交節(jié)點(diǎn)。

命令詳解

Diff

有許多種方法查看兩次提交之間的變動(dòng)，下面是一些示例。

Commit

提交時(shí)，Git 用暫存區(qū)域的文件創(chuàng)建一個(gè)新的提交，并把此時(shí)的節(jié)點(diǎn)設(shè)為父節(jié)點(diǎn)。然后把當(dāng)前分支指向新的提交節(jié)點(diǎn)。下圖中，當(dāng)前分支是 master。在運(yùn)行命令之前，master 指向 ed489，提交后，master 指向新的節(jié)點(diǎn) f0cec 并以 ed489 作為父節(jié)點(diǎn)。

即便當(dāng)前分支是某次提交的祖父節(jié)點(diǎn)，git 會(huì)同樣操作。下圖中，在 master 分支的祖父節(jié)點(diǎn) maint 分支進(jìn)行一次提交，生成了 1800b。這樣，maint 分支就不再是 master 分支的祖父節(jié)點(diǎn)。此時(shí)，合并 [1]（或者衍合 [2]）是必須的。

如果想更改一次提交，使用 git commit –amend。Git 會(huì)使用與當(dāng)前提交相同的父節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次新提交，舊的提交會(huì)被取消。

另一個(gè)例子是分離 HEAD 提交 [3]，后文講。

Checkout

Checkout 命令用于從歷史提交（或者暫存區(qū)域）中拷貝文件到工作目錄，也可用于切換分支。

當(dāng)給定某個(gè)文件名（或者打開(kāi) - p 選項(xiàng)，或者文件名和 - p 選項(xiàng)同時(shí)打開(kāi)）時(shí)，Git 會(huì)從指定的提交中拷貝文件到暫存區(qū)域和工作目錄。比如，git checkout HEAD~ foo.c 會(huì)將提交節(jié)點(diǎn) HEAD~（即當(dāng)前提交節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)）中的 foo.c 復(fù)制到工作目錄并且加到暫存區(qū)域中。（如果命令中沒(méi)有指定提交節(jié)點(diǎn)，則會(huì)從暫存區(qū)域中拷貝內(nèi)容。）注意當(dāng)前分支不會(huì)發(fā)生變化。

當(dāng)不指定文件名，而是給出一個(gè)（本地）分支時(shí)，那么 HEAD 標(biāo)識(shí)會(huì)移動(dòng)到那個(gè)分支（也就是說(shuō)，我們 “切換” 到那個(gè)分支了），然后暫存區(qū)域和工作目錄中的內(nèi)容會(huì)和 HEAD 對(duì)應(yīng)的提交節(jié)點(diǎn)一致。新提交節(jié)點(diǎn)（下圖中的 a47c3）中的所有文件都會(huì)被復(fù)制（到暫存區(qū)域和工作目錄中）；只存在于老的提交節(jié)點(diǎn)（ed489）中的文件會(huì)被刪除；不屬于上述兩者的文件會(huì)被忽略，不受影響。

如果既沒(méi)有指定文件名，也沒(méi)有指定分支名，而是一個(gè)標(biāo)簽、遠(yuǎn)程分支、SHA-1 值或者是像 master~3 類似的東西，就得到一個(gè)匿名分支，稱作 detached HEAD（被分離的 HEAD 標(biāo)識(shí)）。這樣可以很方便地在歷史版本之間互相切換。比如說(shuō)你想要編譯 1.6.6.1 版本的 Git，你可以運(yùn)行 git checkout v1.6.6.1（這是一個(gè)標(biāo)簽，而非分支名），編譯，安裝，然后切換回另一個(gè)分支，比如說(shuō) git checkout master。然而，當(dāng)提交操作涉及到 “分離的 HEAD” 時(shí)，其行為會(huì)略有不同，詳情見(jiàn)在下面。

HEAD 標(biāo)識(shí)處于分離狀態(tài)時(shí)的提交操作

當(dāng) HEAD 處于分離狀態(tài)（不依附于任一分支）時(shí)，提交操作可以正常進(jìn)行，但是不會(huì)更新任何已命名的分支。（你可以認(rèn)為這是在更新一個(gè)匿名分支。）

一旦此后你切換到別的分支，比如說(shuō) master，那么這個(gè)提交節(jié)點(diǎn)（可能）再也不會(huì)被引用到，然后就會(huì)被丟棄掉了。注意這個(gè)命令之后就不會(huì)有東西引用 2eecb。

但是，如果你想保存這個(gè)狀態(tài)，可以用命令 git checkout -b name 來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的分支。

Reset

Reset 命令把當(dāng)前分支指向另一個(gè)位置，并且有選擇的變動(dòng)工作目錄和索引。也用來(lái)在從歷史倉(cāng)庫(kù)中復(fù)制文件到索引，而不動(dòng)工作目錄。

如果不給選項(xiàng)，那么當(dāng)前分支指向到那個(gè)提交。如果用–hard 選項(xiàng)，那么工作目錄也更新，如果用–soft 選項(xiàng)，那么都不變。

如果沒(méi)有給出提交點(diǎn)的版本號(hào)，那么默認(rèn)用 HEAD。這樣，分支指向不變，但是索引會(huì)回滾到最后一次提交，如果用–hard 選項(xiàng)，工作目錄也同樣。

如果給了文件名（或者 - p 選項(xiàng)），那么工作效果和帶文件名的 checkout 差不多，除了索引被更新。

Merge

Merge 命令把不同分支合并起來(lái)。合并前，索引必須和當(dāng)前提交相同。如果另一個(gè)分支是當(dāng)前提交的祖父節(jié)點(diǎn)，那么合并命令將什么也不做。另一種情況是如果當(dāng)前提交是另一個(gè)分支的祖父節(jié)點(diǎn)，就導(dǎo)致 fast-forward 合并。指向只是簡(jiǎn)單的移動(dòng)，并生成一個(gè)新的提交。

否則就是一次真正的合并。默認(rèn)把當(dāng)前提交（ed489 如下所示）和另一個(gè)提交（33104）以及他們的共同祖父節(jié)點(diǎn)（b325c）進(jìn)行一次三方合并 [4]。結(jié)果是先保存當(dāng)前目錄和索引，然后和父節(jié)點(diǎn) 33104 一起做一次新提交。

Cherry Pick

cherry-pick 命令 “復(fù)制” 一個(gè)提交節(jié)點(diǎn)并在當(dāng)前分支做一次完全一樣的新提交。

Rebase

衍合是合并命令的另一種選擇。合并把兩個(gè)父分支合并進(jìn)行一次提交，提交歷史不是線性的。衍合在當(dāng)前分支上重演另一個(gè)分支的歷史，提交歷史是線性的。本質(zhì)上，這是線性化的自動(dòng)的 cherry-pick。

上面的命令都在 topic 分支中進(jìn)行，而不是 master 分支，在 master 分支上重演，并且把分支指向新的節(jié)點(diǎn)。注意舊提交沒(méi)有被引用，將被回收。

要限制回滾范圍，使用–onto 選項(xiàng)。下面的命令在 master 分支上重演當(dāng)前分支從 169a6 以來(lái)的最近幾個(gè)提交，即 2c33a。

同樣有 git rebase –interactive 讓你更方便的完成一些復(fù)雜操作，比如丟棄、重排、修改、合并提交。沒(méi)有圖片體現(xiàn)這些，細(xì)節(jié)看這里：git-rebase (1)[5]。

技術(shù)說(shuō)明

文件內(nèi)容并沒(méi)有真正存儲(chǔ)在索引（.git/index）或者提交對(duì)象中，而是以 blob 的形式分別存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中（.git/objects），并用 SHA-1 值來(lái)校驗(yàn)。索引文件用識(shí)別碼列出相關(guān)的 blob 文件以及別的數(shù)據(jù)。對(duì)于提交來(lái)說(shuō)，以樹(shù)（tree）的形式存儲(chǔ)，同樣用對(duì)于的哈希值識(shí)別。樹(shù)對(duì)應(yīng)著工作目錄中的文件夾，樹(shù)中包含的 樹(shù)或者 blob 對(duì)象對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的子目錄和文件。每次提交都存儲(chǔ)下它的上一級(jí)樹(shù)的識(shí)別碼。

如果用 detached HEAD 提交，那么最后一次提交會(huì)被 the reflog for HEAD 引用。但是過(guò)一段時(shí)間就失效，最終被回收，與 git commit –amend 或者 git rebase 很像。