【Git学习笔记】Git结构原理及其分支管理模型分析

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前言

哈喽，各位小伙伴大家好!今天开始我们就进入新的篇章——Git学习！。今天我们来讲一下Git初始及其结构原理分析。话不多说，我们进入正题！向大厂冲锋

一.认识工作区、暂存区、版本库

1.1 版本回退

之前我们也提到过，Git 能够管理文件的历史版本，这也是版本控制器重要的能力。如果有一天你发现之前的工作做的出现了很大的问题，需要在某个特定的历史版本重新开始，这个时候，就需要版本回退的功能了。

执行 git reset 命令用于回退版本，可以指定退回某一次提交的版本。要解释一下“回退”本质是要将版本库中的内容进行回退，工作区或暂存区是否回退由命令参数决定:
git reset 命令语法格式为:git reset [–soft | --mixed |- -hard] [HEAD]

• –mixed 为默认选项，使用时可以不用带该参数。该参数将暂存区的内容退回为指定提交版本内容，工作区文件保持不变。
• –soft 参数对于工作区和暂存区的内容都不变，只是将版本库回退到某个指定版本。
• –hard 参数将暂存区与工作区都退回到指定版本。切记工作区有未提交的代码时不要用这个命令，因为工作区会回滚，你没有提交的代码就再也找不回了，所以使用该参数前一定要慎重。
• HEAD 说明:
  可直接写成commitid，表示指定退回的版本

1. HEAD 表示当前版本
2. HEAD^ 上一个版本
3. HEAD^^ 上上一个版本
   以此类推…

• 可以使用 ~数字表示:

1. HEAD~0 表示当前版本
2. HEAD~1 上一个版本
3. HEAD^2 上上一个版本
   以此类推…

为了便于表述，方便测试回退功能，我们先做一些准备工作:更新3个版本的ReadMe，并分别进行3次提交，如下所示:

# 第⼀次修改提交
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git add ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git commit - m"add version1"
[master cff9d1e] add version1
1 file changed, 1 insertion(+)
# 
第⼆次修改提交
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git add ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git commit - m"add version2"
1 file changed, 1 insertion(+)
# 第三次修改提交
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git add ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git commit - m"add version3"
[master d95c13f] add version3
1 file changed, 1 insertion(+)
# 查看历史提交记录
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git log --pretty = oneline
d95c13ffc878a55a25a3d04e22abfc7d2e3e1383(HEAD->master) add version3
14c12c32464d6ead7159f5c24e786ce450c899dd add version2
cff9d1e019333318156f8c7d356a78c9e49a6e7b add version1
...

现在，如果我们在提交完version3后，发现 version3编写错误，想回退到 version2，重新基于version2开始编写。由于我们在这里希望的是将工作区的内容也回退到 version 2 版本，所以需要用到–hard 参数，示例如下:

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git log --pretty = oneline
d95c13ffc878a55a25a3d04e22abfc7d2e3e1383(HEAD->master) add version3
14c12c32464d6ead7159f5c24e786ce450c899dd add version2
cff9d1e019333318156f8c7d356a78c9e49a6e7b add version1
...
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$
git reset --hard
14c12c32464d6ead7159f5c24e786ce450c899dd
HEAD is now at 14c12c3 add version2
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2

我们惊奇的发现，此时 ReadMe 文件的内容，已经回退到 version2了!，当前，我们再次用 git log 查看一下提交日志，发现 HEAD 指向了version2，如下所示:

hyb@139-159-150-152:~/gitcode$ git log --pretty=oneline14c12c32464d6ead7159f5c24e786ce450c899dd (HEAD -> master) add version2cff9d1e019333318156f8c7d356a78c9e49a6e7b add version1...

到这里一般回退功能就演示完了，但现在如果我后悔了，想再回到 version3怎么办?我们可以继续使用 git reset 命令，回退到 version 3 版本，但我们必须要拿到 version 3的 commit id 去指定回退的版本。

但我们看到了 git log并不能打印出 version 3的 commit id，运气好的话我们可以从终端上去找找之前的记录，运气不好的话commitid 已经被我们搞丢了=。=

Git 还提供了⼀个git reflog 命令能补救⼀下，该命令用来记录本地的每⼀次命令。

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$
git reflog
14c12c3(HEAD->master) HEAD@{0}: reset: moving to
14c12c32464d6ead7159f5c24e786ce450c899dd
d95c13f HEAD@{1}: commit: add version3
14c12c3(HEAD->master) HEAD@{2}: commit: add version2
cff9d1e HEAD@{3}: commit: add version1
94da695 HEAD@{4}: commit: add modify ReadMe file
23807c5 HEAD@{5}: commit: add 3 files
c614289 HEAD@{6}: commit(initial) : commit my first file

这样，你就可以很方便的找到你的所有操作记录了，但 d95c13f这个是啥东西?这个是 version3 的 commit id 的部分。没错，Git 版本回退的时候，也可以使用部分 commit id 来代表目标版本。示例如下:

# 回退到v3
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$
git reset --hard d95c13f
HEAD is now at d95c13f add version3
# 查看⼯作区
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3
# 查看log
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git log --pretty = oneline
d95c13ffc878a55a25a3d04e22abfc7d2e3e1383(HEAD->master) add version3
14c12c32464d6ead7159f5c24e786ce450c899dd add version2
cff9d1e019333318156f8c7d356a78c9e49a6e7b add version1
94da6950d27e623c0368b22f1ffc4bff761b5b00 add modify ReadMe file
23807c536969cd886c4fb624b997ca575756eed6 add 3 files
c61428926f3853d4ec6dde904415b0e6c1dabcc6 commit my first file

往往是理想很丰满，现实很骨感。在实际开发中，由于长时间的开发了，导致 commit id 早就找不到了，可突然某一天，我又想回退到version3，那该如何操作呢?貌似现在不可能了。。

值得说的是，Git的版本回退速度非常快，因为 Git 在内部有个指向当前分支(此处是master)的HEAD指针，refs/heads/master 文件里保存当前 master 分支的最新 commit id。当我们在回退版本的时候，Git仅仅是给 refs/heads/master 中存储一个特定的version，可以简单理解成如下示意图:

1.2 撤销修改

如果我们在我们的工作区写了很长时间代码，越写越写不下去，觉得自己写的实在是垃圾，想恢复到上一个版本。

• 情况一:对于工作区的代码，还没有 add
  你当然可以直接删掉你目前在工作区新增的代码，像这样

# 向ReadMe中新增⼀⾏代码
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git status
On branch master
nothing to commit, working tree clean
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ vim ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3
This piece of code is like shit  #
新增代码
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git status
On branch master
Changes not staged for commit :
(use "git add <file>..." to update what will be committed)
(use "git restore <file>..." to discard changes in working directory)
modified:   ReadMe
no changes added to commit(use "git add" and /or "git commit -a")
# 直接删除代码
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ vim ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git status
On branch master
nothing to commit, working tree clean

辛亏我们工作效率不高，才写了一行代码就发现不行了，要是你写了3天，一直都没有提交，该怎么删掉呢?你自己都忘了自己新增过哪些，有同学说，我可以 git diff xxx 一下，看看差别在删啊，那你肯定又要花3天时间删代码了，并且很大的概率还会改出bug。一周过去了，你怎么向你的老板交代呢?

Git 其实还为我们提供了更好的方式，我们可以使用 git checkout – [file]命令让工作区的文件回到最近一次 add 或 commit 时的状态。要注意 git checkout – [file]命令中的
很重要，切记不要省略，一旦省略，该命令就变为其他意思了，后面我们再说。示例如下:

# 
向ReadMe中新增⼀⾏代码
hyb@139-159-150-152:~/gitcode$ vim ReadMe 
hyb@139-159-150-152:~/gitcode$ cat ReadMe 
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3
This piece of code is like shit  #新增代码 
# 恢复到上⼀次add 或commit
hyb@139-159-150-152:~/gitcode$ git checkout -- ReadMe
hyb@139-159-150-152:~/gitcode$ cat ReadMe 
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3

• 情况二:已经 add ，但没有commit
  add 后还是保存到了暂存区呢?怎么撤销

# 向ReadMe中新增⼀⾏代码
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ vim ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3
This piece of code is like shit  #
# add存⼊暂存区新增代码
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git add ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git status
On branch master
Changes to be committed :
(use "git restore --staged <file>..." to unstage)
modified:   ReadMe

让我们来回忆一下学过的 git reset 回退命令，该命令如果使用 --mixed 参数，可以将暂存区的内容退回为指定的版本内容，但工作区文件保持不变。那我们就可以回退下暂存区的内容了

#--mixed 是默认参数，使用时可以省略
qcje139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git reset HEAD ReadMe
Unstaged changes after reset :
M      ReadMe

用 git status 查看一下，发现现在暂存区是干净的，工作区有修改。

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git status
On branch master
Changes not staged for commit :(use "git add <file>..." to update what will be committed)(use "git restore <file>..." to discard changes in working directorymodified :
ReadMe
no changes added to commit(use "git add" and /or "git commit -a")

还记得如何丢弃工作区的修改吗?

hybe139-159-150-152:~/gitcode$ git checkout -- ReadMe
hyb@139-159-150-152:~/gitcode$ git status
On branch master
nothing to commit,working tree clean
hybe139-159-150-152:~/gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3

恢复了!

• 情况三:已经 add ，并且也commit了

不要担心，我们可以 git reset --hardHEAD^回退到上一个版本!不过，这是有条件的，就是你还没有把自己的本地版本库推送到远程。还记得Git是分布式版本控制系统吗?我们后面会讲到远程版本库，一旦你推送到远程版本库，你就真的惨了

# 向ReadMe中新增⼀⾏代码
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ vim ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3
This piece of code is like shit  #新增代码
# 提交
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git add ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git commit - m"test quash"
[master 5f71ae1] test quash
1 file changed, 1 insertion(+)
# 回退
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git reset --hard HEAD ^
HEAD is now at 144a3f8 add file
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3

1.3 删除文件

在 Git 中，删除也是一个修改操作，我们实战一下,如果要删除 file5 文件，怎么搞呢?如果你这样做了

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ ls
file1  file2  file3  file4  file5  ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$rm file5

但这样直接删除是没有用的，反而徒增烦恼，git status 命令会立刻告诉你哪些文件被删除了:

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git status
On branch master
Changes not staged for commit :(use "git add/rm <file>..." to update what will be committed)(use "git restore <file>..." to discard changes in working directory)deleted:
file5
no changes added to commit(use "git add" and /or "git commit -a")

此时，工作区和版本库就不一致了，要删文件，目前除了要删工作区的文件，还要清除版本库的文件。

⼀般走到这里，有两种可能:

• 确实要从版本库中删除该文件
• 不小心删错了
  对第二种情况，很明显误删，需要使用 git 来进行恢复，很简单,我们刚学过(删除也是修改)

hyb@139-159-150-152:~/gitcode$ git checkout -- file5hyb@139-159-150-152:~/gitcode$ lsfile1  file2  file3  file4  file5  ReadMe

对于第一种情况，很明显是没有删完，我们只删除了工作区的文件。这时就需要使用 gitrm 将文件从暂存区和工作区中删除，并且commit :

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$
git rm file5
rm 'file5'
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git status
On branch master
Changes to be committed :
(use "git restore --staged <file>..." to unstage)
deleted:file5
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$git rmgit commit - m"deleted file5"
[master 5476bde] deleted file5
1 file changed, 0 insertions(+), 0 deletions(-)
delete mode 100644 file5
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git status
On branch master
nothing to commit, working tree clean

现在，文件就从版本库中被删除了。

二. 分支管理

2.1 理解分支

本章开始介绍 Git 的杀手级功能之一(注意是之一，也就是后面还有之二，之三……):分支。分支就是科幻电影里面的平行宇宙，当你正在电脑前努力学习 C++ 的时候，另一个你正在另一个平行宇宙里努力学习 JAVA。

如果两个平行宇宙互不干扰，那对现在的你也没啥影响。不过，在某个时间点，两个平行宇宙合并了，结果，你既学会了 C++ 又学会了 JAVA!

在版本回退里，你已经知道，每次提交，Git都把它们串成一条时间线，这条时间线就可以理解为是个分支。截止到目前，只有一条时间线，在Git里，这个分支叫主分支，即master分支。

再来理解一下HEAD，HEAD 严格来说不是指向提交，而是指向master，master才是指向提交的，所以，HEAD 指向的就是当前分支。

每次提交，master分支都会向前移动一步，这样，随着你不断提交，master分支的线也越来越长,而HEAD只要一直指向master分支即可指向当前分支。

通过查看当前的版本库，我们也能清晰的理出思路:

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat.git / HEAD
ref : refs / heads / master
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat.git / refs / heads / master
5476bdeb12510f7cd72ac4766db7988925ebd302

2.2 创建分支

Git 支持我们查看或创建其他分支，在这里我们来创建第一个自己的分支 dev ，对应的命令为:

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git branch
* master
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git branch dev
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git branch
dev
* master

当我们创建新的分支后，Git 新建了一个指针叫 dev，*表示当前 HEAD 指向的分支是 master分支。另外，可以通过目录结构发现，新的 dev分支:

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ ls.git / refs / heads /
dev  master
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat.git / refs / heads/*
5476bdeb12510f7cd72ac4766db7988925ebd302
5476bdeb12510f7cd72ac4766db7988925ebd302

发现目前 dev和 master指向同一个修改。并且也可以验证下 HEAD 目前是指向 master 的。

hyb@139-159-150-152:~/gitcode$ cat .git/HEADref: refs/heads/master

一张图总结:

2.3 切换分支

那如何切换到 dev分支下进行开发呢?使用 git checkout 命令即可完成切换，示例如下

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git checkout dev
Switched to branch 'dev'
qcj139 - 159 - 150 - 152 : ~/ gitcode$ git branch
* dev
master
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat.git / HEAD
ref : refs / heads / dev

我们发现 HEAD 已经指向了 dev，就表示我们已经成功的切换到了 dev 上!

接下来，在 dev 分支下修改 ReadMe文件，新增一行内容，并进行一次提交操作:

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ vim ReadMe
qcj@139 - 159 - 150 - 152 : ~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello versionl
hello version2
hello version3
write aaa for new branch
qcje139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git add .
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git commit - m"modify ReadMe"
[dev 3740dce] modify ReadMe
1 file changed, l insertion(+)

现在，dev分支的工作完成，我们就可以切换回 master分支:

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git checkout master
Switched to branch 'master
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcodes cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3

切换回 master 分支后，发现ReadMe文件中新增的内容不见了!!!赶紧再切回 dev看看

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git checkout dev
Switched to branch 'dev'
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello version1
hello version2
hello version3
write aaa for new branc

在 dev分支上，内容还在。为什么会出现这个现象呢?我们来看看 dev分支和 master分支指向，发现两者指向的提交是不一样的:

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat.git / refs / heads / dev
bdaf528ffbb8e05aee34d37685408f0e315e31a4
qcj@139 - 159 - 150 - 152 : ~/ gitcode$ cat.git / refs / heads / master
5476bdeb12510f7cd72ac4766db7988925ebd302

看到这里就能明白了，因为我们是在dev分支上提交的，而master分支此刻的提交点并没有变，此时的状态如图如下所示。

当切换到 master分支之时，HEAD 就指向了 master，当然看不到提交了!

2.4 合并分支

为了在 master 主分支上能看到新的提交，就需要将 dev 分支合并到 master 分支，示例如下:

qcj139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git branch
* dev
master
qcje139 - 159 - 150 - 152 : ~/ gitcode$ git checkout master
# 切换到 master 上进行合并
Switched to branch 'master'
qcje139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcodes git merge dev #合并 dev 分支
Updating 16623e1..3740dce
Fast - forward
ReadMe1 +
l file changed, 1 insertion(+)
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ cat ReadMe
hello bit
hello git
hello world
hello versionl
hello version2
hello version3
write aaa for new branch

git merge 命令用于合并指定分支到当前分支。合并后，master就能看到dev分支提交的内容了。此时的状态如图如下所示。

Fast-forward 代表“快进模式”也就是直接把master指向dev的当前提交，所以合并速度非常快。当然，也不是每次合并都能 Fast-forward，我们后面会讲其他方式的合并。

2.5 删除分支

合并完成后,dev分支对于我们来说就没用了，那么dev分支就可以被删除掉，注意如果当前正处于某分支下，就不能删除当前分支，如:

qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git branch
* dev
master
qcj@139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$
git branch - d dev
error : Cannot delete branch 'dev' checked out at '/home/qcj/gitcode'

而可以在其他分支下删除当前分支，如:

qcje139 - 159 - 150 - 152:~/ gitcode$ git checkout master
Switched to branch 'master
qcje139 - 159 - 150 - 152 : ~/ gitcode$ git branch - d dev
Deleted branch dev(was bdaf528).
qcje139 - 159 - 150 - 152 : ~/ gitcode$ git branch
* master

此时的状态如图如下所示。

因为创建、合并和删除分支非常快，所以Git鼓励你使用分支完成某个任务，合并后再删掉分支，这和直接在master分支上工作效果是一样的，但过程更安全。

2.6 图文分析

上面的过程的 下面这一张图搞定！

后言

这就是Git结构原理及其分支管理模型分析。大家自己好好消化！今天就分享到这！感谢各位的耐心垂阅！咱们下期见！拜拜~