图文详解 Git 工作原理

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本文图解Git中的最常用命令。如果你稍微理解Git的工作原理,这篇文章能够让你理解的更透彻。

基本用法

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上面的四条命令在工作目录、暂存目录(也叫做索引)和仓库之间复制文件。

git add files  #把当前文件放入暂存区域
git commit     #给暂存区域生成快照并提交
git reset – files  #用来撤销最后一次git add files,你也可以用git reset撤销所有暂存区域文件
git checkout – files  #把文件从暂存区域复制到工作目录,用来丢弃本地修改

你可以用

git reset -p,git checkout -p,or git add -p

进入交互模式。

也可以跳过暂存区域直接从仓库取出文件或者直接提交代码。

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git commit -a  #相当于运行git add把所有当前目录下的文件加入暂存区域再运行。
git commit files #进行一次包含最后一次提交加上工作目录中文件快照的提交。并且文件被添加到暂存区域。
git checkout HEAD – files  #回滚到复制最后一次提交。

约定

后文中以下面的形式使用图片。

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绿色的5位字符表示提交的ID,分别指向父节点。分支用橘色显示,分别指向特定的提交。当前分支由附在其上的HEAD标识。这张图片里显示最后5次提交,ed489是最新提交。master分支指向此次提交,另一个maint分支指向祖父提交节点。

命令详解

Diff

有许多种方法查看两次提交之间的变动,下面是一些示例。

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Commit

提交时,Git用暂存区域的文件创建一个新的提交,并把此时的节点设为父节点。然后把当前分支指向新的提交节点。下图中,当前分支是master。在运行命令之前,master指向ed489,提交后,master指向新的节点f0cec并以ed489作为父节点。

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即便当前分支是某次提交的祖父节点,git会同样操作。下图中,在master分支的祖父节点maint分支进行一次提交,生成了1800b。这样,maint分支就不再是master分支的祖父节点。此时,合并[1](或者衍合[2])是必须的。

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如果想更改一次提交,使用git commit –amend。Git会使用与当前提交相同的父节点进行一次新提交,旧的提交会被取消。

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另一个例子是分离HEAD提交[3],后文讲。

Checkout

Checkout命令用于从历史提交(或者暂存区域)中拷贝文件到工作目录,也可用于切换分支。

当给定某个文件名(或者打开-p选项,或者文件名和-p选项同时打开)时,Git会从指定的提交中拷贝文件到暂存区域和工作目录。比如,git checkout HEAD~ foo.c会将提交节点HEAD~(即当前提交节点的父节点)中的foo.c复制到工作目录并且加到暂存区域中。(如果命令中没有指定提交节点,则会从暂存区域中拷贝内容。)注意当前分支不会发生变化。

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当不指定文件名,而是给出一个(本地)分支时,那么HEAD标识会移动到那个分支(也就是说,我们“切换”到那个分支了),然后暂存区域和工作目录中的内容会和HEAD对应的提交节点一致。新提交节点(下图中的a47c3)中的所有文件都会被复制(到暂存区域和工作目录中);只存在于老的提交节点(ed489)中的文件会被删除;不属于上述两者的文件会被忽略,不受影响。

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如果既没有指定文件名,也没有指定分支名,而是一个标签、远程分支、SHA-1值或者是像master~3类似的东西,就得到一个匿名分支,称作detached HEAD(被分离的HEAD标识)。这样可以很方便地在历史版本之间互相切换。比如说你想要编译1.6.6.1版本的Git,你可以运行git checkout v1.6.6.1(这是一个标签,而非分支名),编译,安装,然后切换回另一个分支,比如说git checkout master。然而,当提交操作涉及到“分离的HEAD”时,其行为会略有不同,详情见在下面。

HEAD标识处于分离状态时的提交操作

当HEAD处于分离状态(不依附于任一分支)时,提交操作可以正常进行,但是不会更新任何已命名的分支。(你可以认为这是在更新一个匿名分支。)

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一旦此后你切换到别的分支,比如说master,那么这个提交节点(可能)再也不会被引用到,然后就会被丢弃掉了。注意这个命令之后就不会有东西引用2eecb。

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但是,如果你想保存这个状态,可以用命令git checkout -b name来创建一个新的分支。

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Reset

Reset命令把当前分支指向另一个位置,并且有选择的变动工作目录和索引。也用来在从历史仓库中复制文件到索引,而不动工作目录。

如果不给选项,那么当前分支指向到那个提交。如果用–hard选项,那么工作目录也更新,如果用–soft选项,那么都不变。

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如果没有给出提交点的版本号,那么默认用HEAD。这样,分支指向不变,但是索引会回滚到最后一次提交,如果用–hard选项,工作目录也同样。

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如果给了文件名(或者-p选项),那么工作效果和带文件名的checkout差不多,除了索引被更新。

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Merge

Merge命令把不同分支合并起来。合并前,索引必须和当前提交相同。如果另一个分支是当前提交的祖父节点,那么合并命令将什么也不做。另一种情况是如果当前提交是另一个分支的祖父节点,就导致fast-forward合并。指向只是简单的移动,并生成一个新的提交。

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否则就是一次真正的合并。默认把当前提交(ed489 如下所示)和另一个提交(33104)以及他们的共同祖父节点(b325c)进行一次三方合并[4]。结果是先保存当前目录和索引,然后和父节点33104一起做一次新提交。

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Cherry Pick

cherry-pick命令“复制”一个提交节点并在当前分支做一次完全一样的新提交。

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Rebase

衍合是合并命令的另一种选择。合并把两个父分支合并进行一次提交,提交历史不是线性的。衍合在当前分支上重演另一个分支的历史,提交历史是线性的。本质上,这是线性化的自动的 cherry-pick。

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上面的命令都在topic分支中进行,而不是master分支,在master分支上重演,并且把分支指向新的节点。注意旧提交没有被引用,将被回收。

要限制回滚范围,使用–onto选项。下面的命令在master分支上重演当前分支从169a6以来的最近几个提交,即2c33a。

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同样有git rebase –interactive让你更方便的完成一些复杂操作,比如丢弃、重排、修改、合并提交。没有图片体现这些,细节看这里:git-rebase(1)[5]。

技术说明

文件内容并没有真正存储在索引(.git/index)或者提交对象中,而是以blob的形式分别存储在数据库中(.git/objects),并用SHA-1值来校验。索引文件用识别码列出相关的blob文件以及别的数据。对于提交来说,以树(tree)的形式存储,同样用对于的哈希值识别。树对应着工作目录中的文件夹,树中包含的 树或者blob对象对应着相应的子目录和文件。每次提交都存储下它的上一级树的识别码。

如果用detached HEAD提交,那么最后一次提交会被the reflog for HEAD引用。但是过一段时间就失效,最终被回收,与git commit –amend或者git rebase很像。

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