3.1 Git 分支 - 分支简介

几乎所有的版本控制系统都以某种形式支持分支。 使用分支意味着你可以把你的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。对于大项目来说,这样的过程会耗费很多时间。

有人把 Git 的分支模型称为它的“必杀技特性”,也正因为这一特性,使得 Git 从众多版本控制系统中脱颖而出。 为何 Git 的分支模型如此出众呢? 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。 理解和精通这一特性,你便会意识到 Git 是如此的强大而又独特,并且从此真正改变你的开发方式。

分支简介

为了真正理解 Git 处理分支的方式,我们需要回顾一下 Git 是如何保存数据的。

或许你还记得 起步 的内容,Git 保存的不是文件的变化或者差异,而是一系列不同时刻的文件快照。

在进行提交操作时,Git 会保存一个提交对象(commit object)。知道了 Git 保存数据的方式,我们可以很自然的想到——该提交对象会包含一个指向暂存内容快照的指针。 但不仅仅是这样,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。首次提交产生的提交对象没有父对象,普通提交操作产生的提交对象有一个父对象,而由多个分支合并产生的提交对象有多个父对象,

为了说得更加形象,我们假设现在有一个工作目录,里面包含了三个将要被暂存和提交的文件。 暂存操作会为每一个文件计算校验和(使用我们在 起步 中提到的 SHA-1 哈希算法),然后会把当前版本的文件快照保存到 Git 仓库中(Git 使用 blob 对象来保存它们),最终将校验和加入到暂存区域等待提交:

$ git add README test.rb LICENSE
$ git commit -m 'The initial commit of my project'

当使用 git commit 进行提交操作时,Git 会先计算每一个子目录(本例中只有项目根目录)的校验和,然后在 Git 仓库中这些校验和保存为树对象。 随后,Git 便会创建一个提交对象,它除了包含上面提到的那些信息外,还包含指向这个树对象(项目根目录)的指针。如此一来,Git 就可以在需要的时候重现此次保存的快照。

现在,Git 仓库中有五个对象:三个 blob 对象(保存着文件快照)、一个树对象(记录着目录结构和 blob 对象索引)以及一个提交对象(包含着指向前述树对象的指针和所有提交信息)。

首次提交对象及其树结构.
Figure 3-1. 首次提交对象及其树结构

做些修改后再次提交,那么这次产生的提交对象会包含一个指向上次提交对象(父对象)的指针。

提交对象及其父对象.
Figure 3-2. 提交对象及其父对象

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。 在多次提交操作之后,你其实已经有一个指向最后那个提交对象的 master 分支。 它会在每次的提交操作中自动向前移动。

Note

Git 的 “master” 分支并不是一个特殊分支。 它就跟其它分支完全没有区别。 之所以几乎每一个仓库都有 master 分支,是因为 git init 命令默认创建它,并且大多数人都懒得去改动它。

分支及其提交历史.
Figure 3-3. 分支及其提交历史

分支创建

Git 是怎么创建新分支的呢? 很简单,它只是为你创建了一个可以移动的新的指针。 比如,创建一个 testing 分支, 你需要使用 git branch 命令:

$ git branch testing

这会在当前所在的提交对象上创建一个指针。

两个指向相同提交历史的分支。
Figure 3-4. 两个指向相同提交历史的分支

那么,Git 又是怎么知道当前在哪一个分支上呢? 也很简单,它有一个名为 HEAD 的特殊指针。 请注意它和许多其它版本控制系统(如 Subversion 或 CVS)里的 HEAD 概念完全不同。 在 Git 中,它是一个指针,指向当前所在的本地分支(译注:将 HEAD 想象为当前分支的别名)。 在本例中,你仍然在 master 分支上。 因为 git branch 命令仅仅 创建 一个新分支,并不会自动切换到新分支中去。

HEAD 指向当前所在的分支.
Figure 3-5. HEAD 指向当前所在的分支

你可以简单地使用 git log 命令查看各个分支当前所指的对象。 提供这一功能的参数是 --decorate。

$ git log --oneline --decorate
f30ab (HEAD, master, testing) add feature #32 - ability to add new
34ac2 fixed bug #1328 - stack overflow under certain conditions
98ca9 initial commit of my project

正如你所见,当前 “master” 和 “testing” 分支均指向校验和以 f30ab 开头的提交对象。

分支切换

要切换到一个已存在的分支,你需要使用 git checkout 命令。 我们现在切换到新创建的 testing 分支去:

$ git checkout testing

这样 HEAD 就指向 testing 分支了。

HEAD 指向当前所在的分支.
Figure 3-6. HEAD 指向当前所在的分支

那么,这样的实现方式会给我们带来什么好处呢? 现在不妨再提交一次:

$ vim test.rb
$ git commit -a -m 'made a change'
HEAD 分支随着提交操作自动向前移动.
Figure 3-7. HEAD 分支随着提交操作自动向前移动

如图所示,你的 testing 分支向前移动了,但是 master 分支却没有,它仍然指向运行 git checkout 时所指的对象。 这就有意思了,现在我们切换回 master 分支看看:

$ git checkout master
检出时 HEAD 随之移动.
Figure 3-8. 检出时 HEAD 随之移动

这条命令做了两件事。 一是使 HEAD 指回 master 分支,二是将工作目录恢复成 master 分支所指向的快照内容。 也就是说,你现在做修改的话,项目将始于一个较旧的版本。 本质上来讲,这就是忽略 testing 分支所做的修改,以便于向另一个方向进行开发。

Note

分支切换会改变你工作目录中的文件

在切换分支时,一定要注意你工作目录里的文件会被改变。 如果是切换到一个较旧的分支,你的工作目录会恢复到该分支最后一次提交时的样子。 如果 Git 不能干净利落地完成这个任务,它将禁止切换分支。

我们不妨再稍微做些修改并提交:

$ vim test.rb
$ git commit -a -m 'made other changes'

现在,这个项目的提交历史已经产生了分叉(参见 Figure 3-9)。 因为刚才你创建了一个新分支,并切换过去进行了一些工作,随后又切换回 master 分支进行了另外一些工作。 上述两次改动针对的是不同分支:你可以在不同分支间不断地来回切换和工作,并在时机成熟时将它们合并起来。 而所有这些工作,你需要的命令只有 branch、checkout 和 commit。

项目分叉历史.
Figure 3-9. 项目分叉历史

你可以简单地使用 git log 命令查看分叉历史。 运行 git log --oneline --decorate --graph --all ,它会输出你的提交历史、各个分支的指向以及项目的分支分叉情况。

$ git log --oneline --decorate --graph --all
* c2b9e (HEAD, master) made other changes
| * 87ab2 (testing) made a change
|/
* f30ab add feature #32 - ability to add new formats to the
* 34ac2 fixed bug #1328 - stack overflow under certain conditions
* 98ca9 initial commit of my project

由于 Git 的分支实质上仅是包含所指对象校验和(长度为 40 的 SHA-1 值字符串)的文件,所以它的创建和销毁都异常高效。 创建一个新分支就像是往一个文件中写入 41 个字节(40 个字符和 1 个换行符),如此的简单能不快吗?

这与过去大多数版本控制系统形成了鲜明的对比,它们在创建分支时,将所有的项目文件都复制一遍,并保存到一个特定的目录。 完成这样繁琐的过程通常需要好几秒钟,有时甚至需要好几分钟。所需时间的长短,完全取决于项目的规模。而在 Git 中,任何规模的项目都能在瞬间创建新分支。 同时,由于每次提交都会记录父对象,所以寻找恰当的合并基础(译注:即共同祖先)也是同样的简单和高效。 这些高效的特性使得 Git 鼓励开发人员频繁地创建和使用分支。

接下来,让我们看看为什么你应该这么做?

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