【Git】Git入门

一、Git相关概念

1. Git与Github、GitLab

1.1 Git定义

• 作用：Git作为目前最流行的分布式版本管理工具

• 作者：Linus（大名鼎鼎的Linux操作系统的作者）

• 优点：在设计理念、性能、安全性，易用性等方面都有着传统的版本管理工具无可比拟的优势。除此之外，它还是完全开源和免费的

• 补充说明：

  1. Git和Github不是一个概念，两者有着本质的区别：前者是一个版本管理工具，而后者是一个项目托管平台。在英文中hub的意思是“中心，核心”，所以Github意为它是以Git作为版本管理工具的项目托管平台。

  2. 作为一个工具来说，Git是不需要联网的。只要在本地安装了Git，就可以使用命令行对本地项目进行版本管理。但如果希望有一个网站可以帮你托管你的项目（这样即使本地数据损坏了，你的代码仍然可以找回来），或者希望把这些代码分享给别人，那么你可以在Github上通过远程仓库来管理它们。

1.2 Github定义

• 定位：开源项目托管平台，网站用户可以在这里看到最优秀的项目代码
• 作用：Github倡导开源，希望通过分享促进计算机技术的发展

1.3 GitLab定义

• 定位：管理自己的私人项目或者企业项目，那你就可以使用GitLab
• 作用：GitLab最初就是为了解决github不便于管理私人和企业项目的问题出现的，现在几乎已经成为了企业开发的首选

2. 分布式与集中式版本管理

2.1 何为集中式版本管理

• 代表：传统的项目管理工具，如CVS、SVN等

• 定义：所谓的集中式，就是整个项目都由一台“中央服务器”来管理，每个开发人员需要从“中央服务器”拉取代码进行开发，开发完毕后把代码提交回中央服务器

• 缺点：由于拉取的只是代码本身，不包括提交记录等项目信息，所以一旦服务器中的数据损坏，所有的提交记录都会丢失，会给项目开发带来巨大的损失（图片来自网络）

2.2 何为分布式版本管理

• 代表：Git

• 定义：Git会在每台主机上维护一个完整的版本仓库，并且它不存在“中央服务器”，每台主机都可以认为是一台“服务器”

• 优点：主机之间通过交换修改记录来保证项目进度的统一，Git会根据修改记录快速更新代码。这样即使一台主机的数据损坏，仍然可以从其他主机获取完整的项目数据，这非常有利于多人协同开发（图片来自网络）

• 灵活点：如果各个主机之间无法直接通信，也可以使用一台服务器作为中介，用于交换修改记录。或者直接在这台服务器上构建一个项目仓库，所有的开发者都向该服务器提交修改记录，服务器会保留这些记录，并依据它们来更新代码。然后每台主机就可以从服务器上拉取修改记录，本地的Git就会根据修改记录来更新本地仓库，以此来保证项目进度的统一。而Github和GitLab通常就可以看作这样一台“服务器”，它们为我们托管了一个远程版本的项目仓库。

3. Git原理简介

3.1 版本库

• 定义：Git中一个非常重要的概念叫repository，中文称为版本库，是Git管理项目所使用的项目仓库

• 作用：通过git命令，你可以向向Git提交代码，或者查看对该项目进行过的所有修改，也可以快速地回到某次修改前的状态。如果是协同开发，还可以查到其他开发者的提交记录

• 创建：安装Git后，打开命令行。找一个合适的目录，新建一个空文件夹（请尽量避免路径中出现中文）。然后在命令行中进入该文件夹，输入git init，如图：

一个Git版本库就初始化完成了。现在该文件夹内就会出现一个.git文件夹，如图：

• 使用：这个.git文件夹就是Git的版本仓库，里面包含了Git管理项目所需要的所有文件，之后所提交的所有修改也都会被记录在该文件夹内的特定文件内。

• 说明：此时Git的结构如下（图片来自网络）：

1. 图中左侧的工作区（Working Directory），它是我们进行代码开发的目录。如果是实际的项目开发，我们通常会在IDE（如eclipse、webstorm、idea等）中操作该目录下的文件。而.git文件夹就是图中右侧的版本库，它主要包含一个暂存区（图中的stage）和一个默认的master分支（图中的master）。

2. 暂存区用于记录文件修改。当使用git add <name>这样的命令向Git提交代码时，Git就会把该文件中发生的变化记录在暂存区（注意，Git只记录修改的地方，比如某行新增了一个单词，或删除了某行等，这样可以加快更新速度）。

3. 在命令行中输入git commit -m "xxx"可以把暂存区中的修改记录提交到主干分支，Git会根据修改记录来更新master分支的代码。-m后面的内容是关于本次提交的描述信息，你可以在这里记录修改了哪些内容，方便以后查看和回退。提交了修改之后，工作区的项目代码就和master分支的代码一致了。

4. 每次执行commit都会在master分支上生成一个新的节点，用于记录本次commit后该分支的状态。当以后查看和回退代码的时候，就在master分支上搜索节点的ID。
   

   Git是使用C语言编写的，它使用一个名为HEAD的指针来指向当前分支中最新的节点，用另一个名为master的指针指向master分支中最新的节点（之所以使用两个指针，是因为Git存在分支管理，当你切换到其他分支时，HEAD会指向那个分支中最新的节点，后面会详细介绍），每次的commit产生的节点连起来就构成了我们的master分支。使用git status命令可以查看当前分支所有的commit，这就是你对该分支的所有修改记录。所以如果某次commit出现了问题，只需要根据你所写的描述信息找到这个commit，然后用git reset命令回退到该commit之前的状态，就可以轻松回退代码。对于Git而言，只是把指针指向之前的某个节点，因此操作速度非常快。使用Git命令，你可以清楚地看到项目的整个迭代过程。

3.2 远程仓库

上面介绍的是在本地使用Git，此时你可以在完全断网的情况下使用Git进行正常的项目管理。但这种模式在多人协作开发的情况下并不适用，因为每个开发者每次进行commit，都必须把修改记录发送给团队其他成员，才能保证项目进度统一，这样效率非常低。

• 定义：搭建一个服务器，在服务器上新建一个远程仓库。团队的每个成员只要保持与这个版本库统一，就可以保证整个团队进度统一。可以借助项目托管平台github或gitlab来做这件事。- 选择：如果你想要开发一个开源项目，那么可以在github上构建一个远程仓库，将它与本地仓库建立联系，通过在本地仓库和远程仓库之间进行代码的拉取（pull）和推送（push）来保持版本统一。如果你想要开发一个私人项目，或者正在参与公司项目，那么可以用GitLab进行版本管理。
• 作用：远程仓库不仅可以作为本地项目的备份（对于个人项目，这可以增强安全性），还可以作为团队开发的管理平台，对项目管理有很大的帮助。

3.3 分支管理

• 问题1：

  1. 上面说到，Git默认会创建一个master分支来管理项目代码。但是如果项目需要多人合作，往master分支上提交的各个commit就可能发生冲突（比如同时修改了某部分的代码），这样每个人每次提交代码时都必须手动解决冲突之后才能提交上去。更糟糕的是，如果某个开发者在解决冲突时无意间改动了其他开发者提交的代码，整个项目就会变得混乱起来。
  2. 另一种情况，如果你希望在项目中试验性地开发一个新功能，而这个新功能可能涉及到项目中相当多的文件。为了不影响项目中其他成员的正常开发，你就只能在本地保存你的修改。假如有一天你的本地数据发生了损坏，那么你为这个功能所编写的代码都将付诸东流。

• 解决1：Git使用分支策略来解决上面的问题，如图：
  

  1. 我们之前讲到，master分支是由一个个commit构成的链式结构，每次提交commit，这个结构就会长一点。Git会使用一个专门的指针master指向master分支的最新节点。如果我们现在通过git branch命令创建并切换到一个名为dev的分支，Git就会创建一个新的指针dev，并将master指针锁定在之前的位置（图中蓝色箭头指向的位置）。之后你在dev分支上所做的修改都会沿着之前的节点继续产生新的节点，但是master指针并不会移动，只有dev指针和HEAD指针在移动（从这里可以看出，HEAD指针永远指向当前节点位置，无论你切换到哪个分支）。

  2. 也就是说现在master分支的代码停留在了切换分支时的位置，你在dev分支上所做的修改都会沿着切换分支的节点产生一条新的链式结构。如果你现在切换回master分支，Git会直接把HEAD指针指到master指针所在的位置，于是你可以从图中蓝色箭头的位置继续master分支的开发。这样你在dev分支上所做的任何修改都不会影响到master分支。

  3. 下图可以更容易帮你理解分支切换的过程：
     

     如图，每个分支都有一个专门的指针来指向最新的节点，你切换到哪个分支，Git就会把HEAD指针切向哪里（如切换到master分支时，Git直接把master指针赋值给HEAD），之后你所提交的commit就会在这个分支上产生新的节点。

• 问题2：随着分支越来越多，我们如何把各个分支上的功能整合到一起呢？因为最终我们需要打包上线的是master分支中的代码，所以这个问题就是如何把创建出来的这些分支归并到master分支上。

• 解决2：

  1. 通常情况下，作为团队开发的一员，我们没有向master分支提交代码的权限。管理员会给每个团队成员开放developer（开发者）权限，它允许我们从master上创建自己的分支，然后在自己的这个分支上进行开发。当我们开发完毕后，就需要向管理员提交一个归并请求（merge request），表示希望将当前的分支归并到master分支上去。管理员接收到这个请求，就会把当前分支和master分支的最新节点进行合并，在master上产生一个新的节点，这样我们在分支上所做的修改就纳入到master分支上了。

  2. 不过如果master产生的分支很多，在向master提交归并请求的时候就可能产生冲突（比如两个人都修改了某个文件，但是他的分支比你更早地归并到了master上，这个文件就可能发生冲突），这时候就需要管理员手动解决冲突。因为Git记录修改非常精确，所以在文件发生冲突时，它可以告诉管理员具体是哪些行发生了冲突，并且使用特殊的标记将这些冲突行标注出来。管理员手动解决冲突后，就可以把代码合并到master分支上。这个时候，如果当前分支所做的工作已经全部完成，就可以清理掉该分支了。如果以后有新的功能要写，可以重新从master上创建一个分支，进行新的功能开发，然后按同样的策略进行分支合并。

  3. 有人可能觉得，有了分支之后不是仍然需要解决冲突吗？确实，多人协同开发时冲突是无法避免的。不过使用了分支策略后，我们解决冲突的次数大大减少，因为提交归并请求的次数远远少于提交commit的次数。在实际的项目开发中，Git分支经常看起来是这样的：
     

     master可以看做是实际的产品线，每个开发者都基于这个产品线独立地开发功能，然后不停地归并代码，直到最终项目开发完成。master分支上的每一个节点通常都对应正式产品一个小的版本。如果进行了一次大规模的归并，就会在master分支上产生一个相对稳定的节点，对外发布的时候就作为一个大的版本升级。

4. 总结

本文只是对Git原理的简介，并没有涉及到Git的使用。如果想要学习Git的使用，点开文章进行了解学习。