Git — 是什么、工作原理及命令

什么是 Git？

Git — 是一个分布式版本控制系统（VCS），它跟踪文件中的变更并允许多个开发者同时处理同一个项目。与集中式系统不同，在 Git 中每个开发者都拥有仓库的完整副本，包括所有变更历史，这使得系统能够抵抗数据丢失，并且不需要持续连接到中央服务器。

Git 的历史始于 2005 年，当时 BitKeeper 公司撤销了其系统对 Linux 内核开发者的免费许可证，Linus Torvalds 创建了新的 VCS。目标是：速度、架构简单、通过分支支持非线性开发以及完全分布式。在 3 个月 内 Torvalds 编写了 Git 的核心，一年后该项目在 Junio Hamano 的领导下转为自我管理。

根据 Stack Overflow 调查（2024），93.9% 的专业开发者使用 Git，使其成为行业中占主导地位的版本控制系统。最接近的竞争对手 — Subversion（SVN）— 仅用于 5.2% 的项目，主要在具有集中式流程的大型企业环境中。

Git 如何工作：仓库和提交

Git 仓库 — 是 Git 跟踪所有文件变更的目录。在目录内部有一个隐藏的 .git 文件夹，其中存储了系统的所有对象：提交、树、数据块和引用。当开发者创建提交时，Git 不会完整复制文件 — 它会创建状态的快照并保存对其的引用。

每个 提交 包含：唯一的 SHA-1 哈希（40 个字符）、指向前一个提交的引用（parent）、作者、日期、提交消息以及描述提交时文件状态的树（tree）的引用。提交链形成一个有向无环图，其中每个提交指向一个或多个父提交。

# 初始化仓库
git init my-project
cd my-project

# 创建提交
echo "Hello, Git" > README.md
git add README.md
git commit -m "Initial commit"

# 查看历史
git log --oneline --graph --all

Git 使用三个主要区域：工作目录（磁盘上的文件）、暂存区（准备就绪的文件进入的索引）和 仓库（提交历史）。git add 命令将变更从工作目录移动到暂存区，git commit 将暂存区的内容记录在仓库中。这种分离允许开发者从一组变更中组合出有意义的提交，而无需单独记录每个修改。

Git 基本命令

Git 基本命令 涵盖了开发者 90% 的日常操作。git clone 命令创建远程仓库的本地副本，git pull 从服务器获取变更并与当前分支合并，git push 将本地提交发送到服务器。这三个命令构成了使用 Git 的基本工作循环。

查看状态使用 git status — 它显示哪些文件已被修改、哪些已添加到暂存区以及哪些未被跟踪。git diff 在添加到暂存区之前显示文件中的具体变更。以下是常用命令的表格：

Git 提供了多种撤销变更的选项。git reset 将分支指针移动到指定的提交，并可以重置暂存区或工作目录。git revert 创建一个新的提交来撤销指定提交的变更 — 这是共享分支的安全撤销方式，因为 历史 不会被重写。

Git 中的分支：main、feature 和 release

Git 中的分支 — 是指向特定提交的轻量可移动指针。创建新分支不会复制文件，只创建一个新指针，这使得分支几乎是瞬间完成的。main 分支（以前称为 master）— 项目的主分支，包含稳定、可发布的代码。

标准实践是使用 Git Flow 或 GitHub Flow。在 Git Flow 中使用以下分支：main（发布代码）、develop（集成分支）、feature/*（新功能）、release/*（发布准备）和 hotfix/*（紧急修复）。GitHub Flow 更简单：只有 main 和 feature 分支，所有变更通过 Pull Request 交付。

# 创建和切换分支
git branch feature-auth
git checkout feature-auth
# 或使用一条命令：
git checkout -b feature-auth

# 分支列表
git branch --list
git branch -a  # 所有分支，包括远程分支

# 删除分支
git branch -d feature-auth

Git 分支 的一个重要特性 — cherry-pick 功能：使用 git cherry-pick <hash> 命令将单个提交从一个分支转移到另一个分支。当需要将错误修复从 feature 分支转移到 release 而无需合并整个分支时，这非常有用。Git 还支持变基（rebase）和交互式变基（git rebase -i），用于合并、重新排序和编辑提交。

合并：Merge 和 Rebase

Merge（合并）创建一个具有两个父提交的特殊合并提交。此提交记录了两个分支的合并事实并保留完整历史 — 可以看到合并发生的地点和时间。Merge 以创建时的形式保留历史，这简化了审计，但使提交图更加复杂。

Rebase（变基）不是创建合并提交，而是将当前分支的提交移动到目标分支的顶部。历史变得线性 — 给人一种开发是按顺序进行的印象。然而，rebase 会重写历史，更改提交的 SHA-1 哈希，这使得它对其他开发者可访问的共享分支 危险。

选择建议：对于其他开发者可见历史的公开分支使用 merge（feature → develop），对于在创建 Pull Request 之前需要将 main 中的最新更改应用到自己的 feature 分支的本地工作使用 rebase。规则很简单：如果提交已经发送到服务器 — 不要变基它。

解决冲突

合并冲突 在 Git 无法自动合并一个文件中的更改时发生。Git 使用特殊标记标记文件中的冲突部分：<<<<<<<（我们的更改）、=======（分隔符）、>>>>>>>（他们的更改）。开发者手动编辑文件，选择所需选项或组合两者，并用提交完成合并。

使用远程仓库

远程仓库（remote） — 位于服务器上的 Git 仓库的副本。GitHub、GitLab 和 Bitbucket 是最流行的远程仓库托管平台。它们提供用于查看代码、管理访问、代码审查和与 CI/CD 系统集成的网页界面。

在 Git 中可以为单个项目配置多个远程仓库。默认情况下，主要 remote 称为 origin。git remote add 命令添加新的 remote，git fetch 在不合并的情况下获取更改，git pull 是 git fetch + git merge 的简写。要通过 Pull Request 进行代码工作，开发者创建仓库的 fork，克隆它，在 feature 分支中工作，并向原始仓库发送合并请求。

# 添加远程仓库
git remote add origin https://github.com/user/repo.git

# 查看远程仓库
git remote -v

# 将分支发送到服务器
git push -u origin feature-auth

# 从远程分支获取更改
git pull origin main

远程仓库支持 标记 用于标记发布版本。标记可以是轻量级（仅指向提交的指针）和带注释的（包含元数据：作者、日期、消息）。建议对发布版本使用带注释的标记，因为它们传递关于版本的完整信息，并且可以使用 GPG 密钥签名以 验证 作者身份。

Git Worktree 用于并行工作

Git Worktree 允许在不同目录中同时处理多个分支而无需在它们之间切换。git worktree add ../feature-auth feature-auth 命令创建一个新的工作目录 feature-auth，可以在其中编写代码而无需更改主目录中的分支。当主目录忙于长期开发时，Worktree 对于 release 分支中的快速修复非常有用。

Git Submodules 用于依赖管理

Git Submodules — 将一个 Git 仓库包含到另一个仓库中的机制。子模块存储对外部仓库的固定提交的引用，这保证了构建的可重复性。git submodule add https://github.com/example/lib.git 命令将外部库添加为子模块。在克隆带有子模块的项目时，需要执行 git submodule update --init --recursive 来加载所有依赖。