Git原理浅析及实用技巧

2024-01-02 本文已影响0人弘法大师

前言

Git是一个开源的分布式版本控制系统，可以快速高效地进行项目版本管理，作为日常使用中的基础工具，大家都不陌生。更好地使用需要更多的了解，我们结合着Git的实现原理去学习回顾Git命令，文末会附上常用的git命令。

了解Git

Git存储结构

当我们执行命令git init时，会在当前目录下生成一个隐藏文件夹 .git，Git会将整个数据库储存在

.git/目录下。

执行如下命令

➜ git init
➜ echo "1" > a.txt
➜ echo "2" > b.txt
➜ git add a.txt
➜ git add b.txt

每次执行git add .git/objects目录下都会新增一个文件。

➜ tree .git/objects
.git/objects
├── 0c
│   └── fbf08886fca9a91cb753ec8734c84fcbe52c9f
├── d0
│   └── 0491fd7e5bb6fa28c517a0bb32b8b506539d4d
├── info
└── pack

新增的这两个文件是git将数据压缩成的一个二进制文件， git cat-file [-t] [-p]， -t可以查看object的类型，-p可以查看object储存的具体内容。

➜ git cat-file -t 0cfb
blob
➜ git cat-file -p 0cfb
2

这里我们看到object的类型是blob，blob类型，它只储存的是一个文件的内容，不包括文件名等其他信息，git将这些信息经过SHA1哈希算法得到对应的哈希值。

执行git commit会新增两个文件

➜ git commit -m "init git"
➜ tree .git/objects       
.git/objects
├── 99
│   └── 59835d90e1f2a652da437586f6e867581f8a1d
├── 9c
│   └── e769527cef798b85b8c0b841f2cfdb757b9794

通过git cat-file -t会发现是tree和commit两种类型。

tree，将当前的目录结构打了一个快照。从储存的内容来看可以发现其储存了一个目录结构（类似于文件夹），以及每一个文件（或者子文件夹）的权限、类型、对应的身份证（SHA1值）、以及文件名。

➜ git cat-file -p 9ce7
100644 blob d00491fd7e5bb6fa28c517a0bb32b8b506539d4d    a.txt
100644 blob 0cfbf08886fca9a91cb753ec8734c84fcbe52c9f    b.txt

commit，储存的是一个提交的信息，包括对应目录结构的快照tree的哈希值，上一个提交的哈希值（这里由于是第一个提交，所以没有父节点。在一个merge提交中还会出现多个父节点），提交的作者以及提交的具体时间，最后是此次提交的信息。

➜ git cat-file -p 9959
tree 9ce769527cef798b85b8c0b841f2cfdb757b9794
author sunhongfa <sunhongfa@kuaishou.com> 1633960408 +0800
committer sunhongfa <sunhongfa@kuaishou.com> 1633960408 +0800

Git的主要的存储结构就是这三个object，图示如下：

image.png

除了blob 、tree 、commit外还有一个tag的object，git tag -a时会创建

以上默认是在master分支，分支的信息存储在.git/HEAD下

➜ cat .git/HEAD
ref: refs/heads/master
➜ cat .git/refs/heads/master
9959835d90e1f2a652da437586f6e867581f8a1d

在Git仓库里面，HEAD、分支、普通的Tag可以简单的理解成是一个指针，指向对应commit的SHA1值。

图示如下：

image.png

至此我们知道了Git是怎样储存一个文件的内容、目录结构、commit信息和分支的。其本质上是一个key-value的数据库加上默克尔树形成的有向无环图（DAG）

默克尔树
最下面的叶节点包含存储数据或其哈希值。
非叶子节点（包括中间节点和根节点）都是它的两个孩子节点内容的哈希值。

简单总结

Git 在原有文件版本的基础上重新生成一份新的文件快照，类似于备份。为了效率，如果文件没有修改，Git 不再重新存储该文件，而是只保留一个链接指向之前存储的文件。

缺点：占用磁盘空间较大
优点：版本切换时非常快，因为每个版本都是完整的文件快照，切换版本时直接恢复目标版本的快照即可
特点：空间换时间

Git三个分区

image.png

Git有三个分区：工作目录、暂存目录(也叫做索引)和仓库

工作目录（ working directory ）：操作系统上的文件，所有代码开发编辑都在这上面完成。
索引（ index or staging area ）：可以理解为一个暂存区域，这里面的代码会在下一次commit被提交到Git仓库。
Git仓库（ git repository ）：由Git Object记录着每一次提交的快照，以及链式结构记录的提交变更历史。

image.png

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 在仓库里面新建了一个blob object，储存了新的文件内容，并且更新了索引指向了新建的blob object
git commit 给暂存区域生成快照（tree&commit）并提交，parent指向上一个commit，组成一条链记录变更历史,并将对应分支的指针移动到新的节点。
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。

image.png

Git常用命令分析

前文介绍了Git的基本工作原理，接下来会分析一些常用的Git命令。

commit

# 更改一次提交
git commit --amend -m "<new commit message>"

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。

image.png

注意：如果已经push到远程的commit，无法更改

checkout

# 创建分支
git checkout -b branch
# 切换分支
git checkout stable

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。

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，也可用来在从历史仓库中复制文件到索引，而不动工作目录。

# 分支指向不变，但是索引会回滚到最后一次提交，并更新工作目录
git reset --hard

# 当前分支指向前三次递交
git reset HEAD~3

# 当前分支指向前三次递交，并更新工作目录
git reset HEAD~3 --hard

image.png

git reset --hard 因为会更新工作目录，会直接将文件删除掉，所以需慎用，没有后悔药可以吃
git clean同样慎用，git clean -df 会删除当前目录下没有被track（没有git add）的文件或文件夹

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。

image.png

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。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。

image.png

git merge --ff

Git 合并两个分支时，如果顺着一个分支走下去可以到达另一个分支的话，那么 Git 在合并两者时，只会简单地把指针右移，叫做“快进”（fast-forward）不过这种情况如果删除分支，则会丢失merge分支信息。

git merge –squash

把一些不必要commit进行压缩，比如说，你的feature在开发的时候写的commit很乱，那么我们合并的时候不希望把这些历史commit带过来，于是使用–squash进行合并，此时文件已经同合并后一样了，但不移动HEAD，不提交。需要进行一次额外的commit来“总结”一下，然后完成最终的合并。

git merge –no-ff

关闭fast-forward模式，在提交的时候，会创建一个merge的commit信息，然后合并的和master分支

merge其实最终都会将代码合并到master分支，而区别仅仅只是分支上的简洁清晰的问题，使用git merge --no-ff时，再使用reset 的时候，就会发现，会直接回到merge前的commit，防止搅乱commit历史

如果merge过程不顺利，可以dry run 放弃这次merge，执行git merge --abort

cherry pick

git cherry-pick 1ab62

常用又好用的一个命令，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。

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

image.png

上面的命令都在topic分支中进行，而不是main分支，在main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。

git rebase期间可能会有多次解决冲突的操作

# resove conflicts
git add .
git rebase --continue
# dry-run 放弃这次rebase
git rebase --abort

git rebase合并commit

# 合并提交，从HEAD版本开始往过去number个版本
# 提交的范围
git rebase -i/--interactive HEAD~<number of commits>
# 该hash之后的所有提交
git rebase -i/--interactive <commit hash>

# 执行完之后会弹出vim
# 将要合并的commit的pick改为squash或者s,之后保存并关闭文本编辑窗口
git add .
git rebase --continue

在配置的编辑器中倒序列出所有的 commit，像这样：

# <command> <commit hash> <commit message>
pick 5df8fbc commit message
pick ca5154e commit message
pick a104aff commit message

# p, pick   = 使用提交而不更改
# r, reword = 修改提交信息
# e, edit   = 编辑提交
# s, squash = 汇合提交
# f, fixup  = 类似"squash"，但是会丢弃提交信息
# x, exec   = 运行命令 (其余行)
# d, drop   = 移除提交

保存编辑器后，git 将运行该方案以重写历史记录。

e, edit会暂停 rebase，就可以编辑代码仓库的当前状态。完成编辑后，运行

git add .
git rebase --continue。

# 如果过程中出现问题（例如合并冲突），我们需要重新开始，可以使用
git rebase --abort

git pull --rebase也是一种rebase
rebase的好处是commit log更清晰直观，缺点是本地的分叉提交已经被修改过了，merge会有分叉

rebase的目的是使得我们在查看历史提交的变化时更容易，因为分叉的提交需要三方对比。

git实用技巧

配置

# 全局设置
git config --global <keypath> <value>
# 本地设置
git config <keypath> <value>

# 显示当前设置及其来源
git config --list --show-origin

# 设定身份
git config --global user.name "<your name>"
git config --global user.email <your email>
# 首选编辑器
git config --global core.editor vim

TBD

基于主干的开发（TBD）通常是最好的分支模型，最适合连续交付工作流。

git checkout origin/release # 切换到release分支
git checkout -b feat_branch  # 创建你自己的分支
git branch -u origin/release # 追溯origin/release

注意使用kdev，如果有多个CR要核准，需要另外创建一个分支去同步开发，比如一个本地分支下的有两个CR，一个核准一个未核准，无法 kdev land

切换远程分支

# To update the remote url in your local repository run (for ssh):
git remote set-url origin git@git.corp.kuaishou.com:exploration-client/overseaads.git

# or for http(s):
git remote set-url origin https://git.corp.kuaishou.com/exploration-client/overseaads.git

查找Commits或更改

# 通过commit信息查找(所有分支)
git log --all --grep='<search term>'
# 通过commit信息查找(包含reflog)
git log -g --grep='<search term>'
# 通过更新的内容查找
git log -S '<search term>'
# 通过日期范围查找
git log --after='DEC 15 2019' --until='JAN 10 2020'

stash

stash 将当前的更改临时搁置起来。可以返回当前状态的索引，并能在稍后应用已储藏的更改。

# 创建新的STASH
git stash
# 创建新的STASH (包含未追踪的更改)
git stash -u/--include-untracked
# 创建新的STASH并命名
git stash save "<stash name>"

# 列出所有的STASH
git stash list

# 浏览STASH内容
git stash show
# 浏览STASH差异
git stash show -p

# 应用上一个STASH (删除stash)
git stash pop
# 应用上一个STASH (保留stash)
git stash apply
# 应用特定的STASH (n = stash列表序号)
git stash pop/apply stash@{n}
# 从STASH创建新的分支 (n = stash列表序号)
git stash branch <new branch name> stash@{n}

# 删除特定的STASH (n = stash列表序号)
git stash drop stash@{n}
# 删除所有的STASH
git stash clear

diff

diff常用来查看两次提交之间的变动

image.png

# 不加参数即默认比较工作区与暂存区
git diff 
# 比较暂存区与最新本地版本库（本地库中最近一次commit的内容）
git diff --cached  [<path>...] 
# 比较工作区与最新本地版本库，如果HEAD指向的是master分支，那么HEAD还可以换成master
git diff HEAD [<path>...]  
# 比较工作区与指定commit-id的差异
git diff commit-id  [<path>...] 
# 比较暂存区与指定commit-id的差异
git diff --cached [<commit-id>] [<path>...] 
# 比较两个commit-id之间的差异
git diff [<commit-id>] [<commit-id>]

使用git diff打补丁

# 将暂存区与版本库的差异做成补丁，在当前目录下生成diff.patch文件
git diff --cached > diff.patch 
# 将工作区与版本库的差异做成补丁
git diff --HEAD > diff.patch 
# 将单个文件做成一个单独的补丁
git diff file > diff.patch 
# 应用补丁
git apply diff.patch

.gitignore

在项目中一般都会添加 .gitignore 文件，表示git要忽略的文件，比如build文件夹的下文件；但有时会发现，规则不生效。原因是 .gitignore 只能忽略那些原来没有被track的文件，如果某些文件已经被纳入了版本管理中，则修改.gitignore是无效的。

解决方式：把本地缓存删除（改变成未track状态），然后再提交

git rm -r --cached .
git add .
git commit -m 'update .gitignore'

常用Git命令总结

git config --global user.name "你的名字" 让你全部的Git仓库绑定你的名字
git config --global user.email "你的邮箱" 让你全部的Git仓库绑定你的邮箱
git init 初始化你的仓库
git add . 把工作区的文件全部提交到暂存区
git add ./<file>/ 把工作区的<file>文件提交到暂存区
git commit -m "xxx" 把暂存区的所有文件提交到仓库区，暂存区空空荡荡
git remote add origin https://git.corp.kuaishou.com/exploration-client/overseaads.git 把本地仓库与远程仓库连接起来
git push -u origin master 把仓库区的主分支master提交到远程仓库里
git push -u origin <其他分支> 把其他分支提交到远程仓库
git status查看当前仓库的状态
git diff 查看文件修改的具体内容
git log 显示从最近到最远的提交历史
git clone + 仓库地址下载克隆文件
git reset --hard + 版本号回溯版本，版本号在commit的时候与master跟随在一起
git reflog 显示命令历史
git checkout -- <file> 撤销命令，用版本库里的文件替换掉工作区的文件。我觉得就像是Git世界的ctrl + z
git rm 删除版本库的文件
git branch 查看当前所有分支
git branch <分支名字> 创建分支
git checkout <分支名字> 切换到分支
git merge <分支名字> 合并分支
git branch -d <分支名字> 删除分支,有可能会删除失败，因为Git会保护没有被合并的分支
git branch -D + <分支名字> 强行删除，丢弃没被合并的分支
git log --graph 查看分支合并图
git merge --no-ff <分支名字> 合并分支的时候禁用Fast forward模式,因为这个模式会丢失分支历史信息
git stash 当有其他任务插进来时，把当前工作现场“存储”起来,以后恢复后继续工作
git stash list 查看你刚刚“存放”起来的工作去哪里了
git stash apply 恢复却不删除stash内容
git stash drop 删除stash内容
git stash pop 恢复的同时把stash内容也删了
git remote 查看远程库的信息，会显示origin，远程仓库默认名称为origin
git remote -v 显示更详细的信息
git pull 把最新的提交从远程仓库中抓取下来，在本地合并,和git push相反
git rebase 把分叉的提交历史“整理”成一条直线，看上去更直观
git tag 查看所有标签，可以知道历史版本的tag
git tag <name> 打标签，默认为HEAD。比如git tag v1.0
git tag <tagName> <版本号> 把版本号打上标签，版本号就是commit时，跟在旁边的一串字母数字
git show <tagName> 查看标签信息
git tag -a <tagName> -m "<说明>" 创建带说明的标签。-a指定标签名，-m指定说明文字
git tag -d <tagName> 删除标签
git push origin <tagname> 推送某个标签到远程
git push origin --tags 一次性推送全部尚未推送到远程的本地标签
git push origin :refs/tags/<tagname> 删除远程标签<tagname>
git config --global color.ui true 让Git显示颜色，会让命令输出看起来更醒目
git add -f <file> 强制提交已忽略的的文件
git check-ignore -v <file> 检查为什么Git会忽略该文件

Git原理浅析及实用技巧

前言

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Git存储结构

Git三个分区

Git常用命令分析

commit

checkout

reset

merge

cherry pick

rebase

git实用技巧

配置

TBD

切换远程分支

stash

diff

.gitignore

常用Git命令总结

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