石慶冬

（英特爾（中國）有限公司 北京市 100013）

為了代替BitKeeper，Linux 之父Linus Torvalds 在2005年4 月開發(fā)出了Git，用于Linux 內(nèi)核2.6.12 版本的管理。同年12 月，Git 1.0 正式發(fā)布。當(dāng)初，Git 只是作為替代品，用來管理內(nèi)核代碼。目前，Git 已經(jīng)成為開源軟件項目版本管理工具的首選。Git 通常被認(rèn)為是Global Information Tracker 的縮寫，Git 官網(wǎng)的解釋是傻瓜式內(nèi)容跟蹤器（the stupid content tracker）。在Linux 內(nèi)核目錄里運行如下命令，可以看見Git 用于內(nèi)核版本管理的第一次提交：

1 免費并開源

Git 是免費的，在MacOS，Windows 和Linux/Unix 等主流操作系統(tǒng)下，可以任意下載和安裝Git。安裝包和安裝方法詳見：

https://git-scm.com/downloads

Git 的源代碼是公開的，如果愿意，可以參與到Git 的開發(fā)與維護(hù)當(dāng)中。用如下任意一條克隆命令可得到Git 的代碼庫：

Git 的源代碼，就是用Git 做版本控制的。也可以從源代碼安裝Git，就是先對源代碼進(jìn)行編譯然后再安裝，這需要相應(yīng)的編譯環(huán)境，通常是在Linux 下進(jìn)行。

2 易學(xué)

把Git 學(xué)精比較難，但入門很容易，掌握十條左右的Git 基本命令就可以開展工作了。了解Git 的三個區(qū)和相應(yīng)的三個文件狀態(tài)，可以更容易學(xué)習(xí)基本命令。用git clone 命令把代碼倉庫取到本地后，即可進(jìn)入倉庫目錄開始修改文件。被修改過的文件處于工作區(qū)，狀態(tài)是已修改（modified）；通過git add 命令將修改好的文件放入暫存區(qū)，文件的狀態(tài)變?yōu)橐褧捍妫╯taged）；再使用git commit 命令將文件放入交付區(qū)（本地倉庫），文件的狀態(tài)變?yōu)橐烟峤唬╟ommitted），如圖1。

圖1：Git 的三個區(qū)

命令git restore --staged 可以將暫存區(qū)的文件移回工作區(qū)，命令git reset --soft HEAD^1 可以將已交付的文件移回暫存區(qū)。注意，git restore 命令是在2.23 版本引入的，在這之前，相應(yīng)的命令是git checkout。

在多數(shù)情況下，能接觸到的狀態(tài)是以上三種。文件的狀態(tài)還可以是未跟蹤（untracked），新增（new file），被刪除（deleted）和被改名（renamed）等。

打個比方，車間是工作區(qū)，成品倉庫是交付區(qū)，倉庫門口是暫存區(qū)。暫放在門口的產(chǎn)品經(jīng)過檢查、清點和記錄后方可入庫。在這個過程中如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題，可以退回。

很多時候不需要使用Git 的命令行，通過簡單易用的圖形界面（GUI）工具就能夠完成多數(shù)任務(wù)。例如，Windows下的SourceTree，Linux 下的gitk 和gitg 等。在各種主流操作系統(tǒng)下常用的Git 圖形界面工具在官網(wǎng)有介紹：

https://git-scm.com/downloads/guis/

在命令行模式下，可以執(zhí)行到Git 所有的命令及其所有的功能。而圖形界面工具，從功能上說，是命令行的子集，圖形工具不可能把命令行的功能全部實現(xiàn)，真是那樣的話，圖形工具將被做得非常復(fù)雜并且令人眼花繚亂，失去了圖形界面讓人感覺易學(xué)易用的初衷。學(xué)會了命令行，再學(xué)習(xí)相應(yīng)的GUI 中的功能時，基本上不會有困難，反之就不一定了。對于初學(xué)者，命令行和圖形界面工具可以一起相輔相成地學(xué)習(xí)。

3 分布式

版本管理工具分為集中式（Centralized）和分布式（Distributed）兩種。比較常見的集中式工具有CVS，Subversion 和Perforce。在集中式的版本管理模式下，有一臺機(jī)器作為中央服務(wù)器，存放版本庫的全部內(nèi)容（分支、標(biāo)簽、修改歷史和版本庫的相關(guān)配置等），服務(wù)器的管理員可以輕松掌控每個賬戶的權(quán)限。開發(fā)人員工作在處于客戶端的機(jī)器上，開發(fā)者拿到的代碼，是按照某種配置規(guī)則得到自己權(quán)限范圍內(nèi)的某套版本代碼的快照。如果開發(fā)人員想查看某個文件在另一個分支的內(nèi)容，或者需要把修改好的文件提交，必須與服務(wù)器保持聯(lián)網(wǎng)。如果網(wǎng)絡(luò)或者服務(wù)器出現(xiàn)故障，開發(fā)人員無法提交更新，無法與他人協(xié)同工作。如果服務(wù)器的磁盤發(fā)生損壞并且沒有事先備份，很可能某些數(shù)據(jù)將永遠(yuǎn)丟失，即使把每位開發(fā)人員的快照都拿到、也很難恢復(fù)原本的數(shù)據(jù)庫。而分布式則不然。

在分布式模式下，開發(fā)人員一旦拿到代碼，不是僅提取到最新版本的、或者某種配置規(guī)則下的文件快照，而是將整個版本庫復(fù)制到本地，版本庫中所有的分支、標(biāo)簽、版本庫從創(chuàng)建到當(dāng)前所有的修改歷史（每次提交的信息）一應(yīng)俱全。本地機(jī)器有了版本庫后，開發(fā)者可以離線工作，本地機(jī)器既是客戶機(jī)也是服務(wù)器。一起協(xié)同工作的任何一臺機(jī)器發(fā)生故障，都不用擔(dān)心數(shù)據(jù)會丟失，因為這時可以從其他機(jī)器得到完整數(shù)據(jù)庫。當(dāng)然，無論是分布式還是集中式，平時都要做好數(shù)據(jù)庫的備份工作。

如果網(wǎng)絡(luò)中斷，使用Git 的開發(fā)者仍然可以繼續(xù)交互。git bundle 命令可以對一段時間的工作成果進(jìn)行打包，打包成一個文件，然后用U 盤拷貝給其他人。git bundle 命令也可以針對某個分支或者整個倉庫進(jìn)行打包。拿到包的開發(fā)者，用git fetch 命令即可得到需要的內(nèi)容。還可以使用命令git format-patch 生成補(bǔ)丁文本文件，再將補(bǔ)丁提供給需要的人。開發(fā)者拿到補(bǔ)丁后，用git am 命令可以將補(bǔ)丁打在自己的分支上?？傊?，在分布式模式下，即便是網(wǎng)絡(luò)中斷了，團(tuán)隊的協(xié)作開發(fā)也不被完全終止。

4 并行開發(fā)十分方便

一個Git 倉庫在建立之初默認(rèn)只有主分支master，通過git branch 命令建立多個分支可以實現(xiàn)并行軟件開發(fā)。如圖2，工程師在工作告一段落后，可將本地新增的內(nèi)容推送到遠(yuǎn)程的公共倉庫，也可以隨時把遠(yuǎn)程倉庫的新增內(nèi)容同步到本地，使用git switch 命令進(jìn)行分支的切換，就可以看見其他分支的變化。使用git merge 和git rebase 命令可以實現(xiàn)分支之間的合并和代碼的同步。

圖2：本地倉庫與遠(yuǎn)程倉庫

使用git cherry-pick 命令可以直接從其他分支上拿到某次提交的內(nèi)容應(yīng)用到當(dāng)前分支，正如字面意思，該命令用于篩選自己所需的內(nèi)容。

在并行開發(fā)過程中幾乎都會遇到代碼沖突的問題，而且不可能完全避免。當(dāng)同一個文件有兩個或以上的人修改，或者本地代碼長時間保持孤立時，就容易產(chǎn)生沖突。如果同一個項目組的每個人都經(jīng)常和遠(yuǎn)程倉庫同步，修改同一個模塊的人經(jīng)常在一起走讀和相互審核代碼，則可以大大降低沖突出現(xiàn)的概率。

GitFlow 工作流定義了一個圍繞項目開發(fā)的嚴(yán)格分支模型，它為不同的分支分配了明確的角色，并定義分支之間何時以及如何進(jìn)行交互，分支命名也有規(guī)范。master 分支只存放穩(wěn)定版本的代碼，用作軟件的正式對外發(fā)布，不能直接向master 分支推送，它的內(nèi)容只能來自其他分支的合并。develop 分支為主開發(fā)分支，基于master 分支克隆。release 分支用于軟件對內(nèi)發(fā)布并提交測試。feature 分支基于develop 分支克隆，主要用于新需求和新功能的開發(fā)?？梢杂卸鄠€feature 分支，因為可能有多個新功能同時開發(fā)。hotfix 分支用于修復(fù)具體的問題，它的名字一般包含缺陷跟蹤號，修復(fù)完成并驗證后合并到其他種類的分支上。一個項目組遵從統(tǒng)一的分支管理流程，可以提高開發(fā)效率并更容易解決或者減少代碼的沖突。

5 未完成的工作可以暫存

當(dāng)文件修改到一半還沒有提交到版本庫時，如果遇到一個緊急的任務(wù)，這時可使用git stash 或者git stash push 命令把未完成的工作現(xiàn)場保存起來（壓棧）。等緊急任務(wù)完成后，再使用git stash pop 命令恢復(fù)剛才的工作現(xiàn)場（出棧）。

暫存的任務(wù)可以有多個，用git stash list 命令查看它們，編號從0 開始。git stash pop 命令默認(rèn)恢復(fù)最后一個入棧的任務(wù)，也可將任務(wù)編號作為參數(shù)來恢復(fù)指定的任務(wù)。用git stash drop 命令丟棄不再需要的任務(wù)。

git stash 命令不是必須使用的。當(dāng)遇到緊急任務(wù)時，完全可以建立一個新的目錄，在新目錄里重新克隆一份代碼，建立一個新分支，在新目錄里的新分支上完成緊急任務(wù)即可。如果希望緊急任務(wù)和老任務(wù)處在同一個工作目錄里，以方便參考或合并，就應(yīng)該使用git stash 命令。

6 強(qiáng)大的查詢功能

在軟件的開發(fā)過程中，不變的是，代碼一直在變，需求隨時會變，尤其是多人協(xié)同開發(fā)的大型軟件項目。大開發(fā)團(tuán)隊的工程師常常來自不同的部門，不同的城市，甚至不同的國家。某工程師休假歸來甚至一覺醒來，有可能發(fā)現(xiàn)了大量新代碼，這時，查詢一下代碼的歷史對理解新內(nèi)容很有幫助。

git log 命令的功能十分強(qiáng)大，可以查看一個文件從創(chuàng)建到當(dāng)前所有的修改記錄，包括每一次的修改時間、修改人、提交人、修改內(nèi)容等。git log 可以按照作者查詢，可以查詢指定時間段的修改內(nèi)容，也能針對某個目錄或者整個倉庫查詢。例如，在Linux 內(nèi)核代碼中查詢作者為Eric 的最近5 次提交信息：

命令git grep 用于在代碼中搜索字符串，可以是具體的字符串，也可以是正則表達(dá)式。例如，在Linux 內(nèi)核代碼中列出包含字符串tty_add_file 的文件：

假設(shè)發(fā)現(xiàn)某軟件版本有一個問題，僅從歷史信息不容易確定是哪一次提交引起的，這時可使用命令git bisect，該命令使用二分法，可以幫助迅速地定位引起問題的是哪一次提交。

命令git blame 是針對文件的，它可以列出文件每一行的最后一次提交信息，包括SHA1 值，作者名，提交時間，行號，該行的具體內(nèi)容等。就是說，通過git blame 命令，每一行代碼的是誰寫的，什么時候?qū)懙?，一目了然?/p>

git diff命令可用來比較不同分支或不同標(biāo)簽的內(nèi)容差異，也可以比較工作區(qū)和暫存區(qū)、暫存區(qū)和本地倉庫的不同，還可以比較某兩次提交的區(qū)別。利用git diff命令也可以生成補(bǔ)丁文件。

7 有多個支持Git的托管平臺

為防止意外發(fā)生，代碼倉庫一定不能只放在本地機(jī)器上。第三方托管平臺是一個很好的選擇，比較有名的平臺有g(shù)ithub，gitlab，gitee（碼云），coding 和bitbucket 等，網(wǎng)址分別為：https://github.com/；https://about.gitlab.com/；https://gitee.com/；https://coding.net/和https://bitbucket.org/。

使用托管平臺可以快速地建立并開展項目，節(jié)省了服務(wù)器的搭建與維護(hù)工作。托管平臺不是僅僅提供了存放代碼的空間，還可以用來在線編輯文件、查看文件修改歷史、軟件缺陷跟蹤、代碼審核、代碼合并、版本比較和權(quán)限管理等。免費的、收費的、開放給個人的和開放給公司的等各種類型的服務(wù)，托管平臺都具備，選擇適合自己的就好。

托管平臺通常以網(wǎng)頁的形式使用，也可以安裝其客戶端。例如，在https://desktop.github.com/ 可以下載github在Windows 上的客戶端。Github 還有手機(jī)客戶端，地址為https://github.com/mobile，安裝后，在手機(jī)和平板電腦上也可以查看代碼。

8 Repo擴(kuò)展了Git

Linux 內(nèi)核代碼的Git 倉庫地址為：

https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux

內(nèi)核的代碼量很大，但一個Git 倉庫已經(jīng)足夠管理它?，F(xiàn)在幾乎人手一部安卓智能手機(jī)，安卓的代碼量非常巨大，它是一個多方合作的項目，有很多模塊，不同的模塊由不同的組織或公司維護(hù)。最新的安卓版本包含的Git 倉庫超過了1000 個。是否要運行多次git clone 命令才能取到全部的安卓代碼？當(dāng)然不是。安卓的Manifest 是一種xml 格式的文本文件，它包含了相應(yīng)版本所需的各個倉庫的配置信息（實際上Manifest 還包含其他信息，并非簡單地把所需倉庫的地址堆放在一起）。如下命令可取得安卓12.0.0_r27 版本的Manifest 文件，內(nèi)含1051 個Git 倉庫的信息：

repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b android-12.0.0_r27

再運行repo sync 命令，等待一段時間，即得到該版本的全部代碼。Repo 是一個用Python 腳本寫的工具，它可以管理多個Git 倉庫。這里的一條repo sync 命令，相當(dāng)于1051 條git clone 命令?？梢哉f，基于Manifest 文件，repo命令擴(kuò)展了git 命令。

9 權(quán)限控制能力弱

使用Git 取代碼時，整個倉庫都被取到。如果希望倉庫的某個分支或某個目錄不對特定用戶開放，缺省配置是做不到的，Git 自身遵循開源的原則，基本上沒有權(quán)限控制能力。Git具備鉤子（Hook）機(jī)制，Hook可以做一些權(quán)限控制的事情，但這不是Hook 的主要作用。使用git submodule 命令設(shè)置子模塊，可以控制子模塊的權(quán)限。總之，Git 的權(quán)限控制能力不強(qiáng)。

Git 通常需要借助其他工具完善權(quán)限的控制。例如，Gitlab 把用戶分為不同的角色， 有Guest、Reporter、Developer、Maintainer 和Owner。簡單地說，Guest（訪客）權(quán)限最小，只能提交問題和發(fā)表評論；Reporter（問題報告人）可以克隆代碼；Developer（開發(fā)者）可以修改代碼；Maintainer（項目管理員）可以改寫或刪除標(biāo)簽、保護(hù)分支、添加項目成員、編輯項目等；Owner（系統(tǒng)管理員）權(quán)限最高，可以刪除項目，設(shè)置賬戶的角色等。

10 歷史可改寫

現(xiàn)實生活中已經(jīng)發(fā)生的事情不可能被改變，但Git 可“篡改歷史”。如果要舍棄最后一次提交，可以用 git reset --hard HEAD^1 命令。如果想修改最后一次提交信息，可以用帶選項--amend 的git commit 命令。帶選項-i 的git rebase 命令，可用來拆分、合并、去掉提交信息，或者調(diào)整提交順序。當(dāng)然，這些動作可能會引起問題，因為代碼的修改常常是有繼承性的。

git filter-branch 命令可以以腳本的方式修改大量的歷史條目。例如，你的電子郵箱變了，如果希望以前的歷史記錄當(dāng)中都顯示新郵箱，就可以使用這條命令重寫歷史。

當(dāng)本地倉庫某個分支的歷史被改寫后，用git push 命令基本上是無法上傳到遠(yuǎn)程倉庫的，因為本地分支與遠(yuǎn)程倉庫的相應(yīng)分支是有沖突的（歷史有差別），加上選項-f 可強(qiáng)行推送到遠(yuǎn)程倉庫、并完全覆蓋原有的遠(yuǎn)程分支。

文件的歷史可改寫，這很靈活，某些人認(rèn)為是優(yōu)點，他們的理由是：誰會關(guān)心空調(diào)說明書的第一版草稿的內(nèi)容？但是，一般地，選項-f 不推薦使用，畢竟沒有尊重歷史。業(yè)界的建議是，在自己充分滿意和充分驗證之前，不要推送你的工作成果。

如果發(fā)現(xiàn)是某次歷史提交引起了新問題，可以針對具體的問題做修改，或者用git revert 命令反向提交來沖抵引發(fā)問題的內(nèi)容（回滾），不應(yīng)首選“篡改歷史”。有的公司或組織，針對特定的分支是禁用強(qiáng)制推送的。

11 基于和支持Git的工具多種多樣

代碼審核是軟件開發(fā)過程中的重要一環(huán)。Gerrit 是一個免費、開源、建立在Git 之上、基于網(wǎng)頁界面的代碼審查工具。很多安卓代碼使用Gerrit 作為審核工具，工程師修改好的代碼不是直接推送到遠(yuǎn)程倉庫，而是先上傳到Gerrit 服務(wù)器，審查通過后才能進(jìn)入遠(yuǎn)程倉庫的集成分支。

Git 倉庫并非只能用來存儲代碼，也可以存放二進(jìn)制文件。二進(jìn)制文件往往比較大，每改變一次，對于倉庫來說會增加很大的體積，動輒就是幾個G，倉庫的總體積會增加很快。采用Git LFS（Large File Storage）機(jī)制，將大文件存放在專門的服務(wù)器，在倉庫中放置追蹤大文件的、只有幾行內(nèi)容的文件文件，相當(dāng)于保存了指向大文件的指針，大文件有變化時就改變指針信息，避免了倉庫的體積增長過快。僅當(dāng)需要用到大文件時，運行g(shù)it lfs pull命令，大文件就會被下載。LFS 機(jī)制的引入，極大地節(jié)省了空間和提高了倉庫拉取速度。

很多流行的持續(xù)集成和持續(xù)交付工具支持Git，或者說能夠很好地與Git 配合。例如，Jenkins，TeamCity 和Buildbot 等。

如果項目中有一個庫是用SVN（Subversion）管理的，如果你打算使用Git 又不想轉(zhuǎn)變SVN 版本庫，可以使用git svn 命令，該命令相當(dāng)于Git 與SVN 的一個雙向橋接。注意，安裝完Git 之后默認(rèn)是沒有g(shù)it svn 命令的，需要單獨安裝。例如，Ubuntu 系統(tǒng)中的安裝命令是sudo apt-get install gitsvn。

隨著Python 語言的普及，使用集成開發(fā)環(huán)境PyCharm的人越來越多，在PyCharm 中安裝Git 插件之后，通過PyCharm 就可以直接克隆Python 代碼到本地。同樣，也可以在Visual Studio 中使用Git，詳見https://code.visualstudio.com/Docs/editor/versioncontrol。

Git 的源代碼中有一個文件git-completion.bash，把它添加到.bashrc 之后，在Linux 的bash 環(huán)境下使用Git 時，命令可以自動補(bǔ)齊。

可以在Java 程序中使用Git，JGit 是Git 版本控制系統(tǒng)的輕量級的純Java 庫實現(xiàn)，包括存儲庫訪問例程、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和核心版本控制算法。在Java 社區(qū)中JGit 被廣泛使用。

總之，在很多軟件工具的使用過程中會發(fā)現(xiàn)Git 的“身影”，Git 已經(jīng)無處不在。

12 命令有高層底層之分

Git 的常用命令大多為“高層命令”，Git 還為用戶提供了“底層命令”。普通用戶一般只需要知道高層命令，如果想更深入地了解Git，最好學(xué)習(xí)一下它的底層命令。

Git 是直接記錄快照，而非像SVN 那樣做文件的差異比較。Git 可以做到時刻保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性。Git 實際上是一套內(nèi)容尋址文件系統(tǒng)，采用的是哈希的方式進(jìn)行存儲和查找，也就是說，Git 只是通過簡單的存儲鍵值對（key-value）的方式來實現(xiàn)內(nèi)容尋址的，key 就是文件的哈希值，value 就是經(jīng)過壓縮后的文件內(nèi)容。下面舉例說明兩個底層命令的使用。

先產(chǎn)生一個文本文件，內(nèi)容為test，然后用git hashobject 查看其哈希值：

這時進(jìn)入目錄.git/objects/里面，可以發(fā)現(xiàn)一個子目錄，子目錄的名字就是剛才的哈希值的前兩位，子目錄里面有個文件，文件名就是該哈希值的后38 位：

帶選項-p 的git cat-file 命令可查看哈希值對應(yīng)的內(nèi)容，換為選項-t 時顯示相應(yīng)的類型，blob 一般就是指文件：

13 結(jié)語

Git 并非完美無瑕，它有優(yōu)點也有缺點。Git 的命令很多，命令的選項也非常多，一篇文章很難涵蓋它的所有特點。平均一個季度左右，Git 官網(wǎng)會有新版本發(fā)布，其功能日臻成熟和完善。從事軟件相關(guān)工作的人員，和程序設(shè)計相關(guān)專業(yè)的在校師生，了解和學(xué)習(xí)Git 都會受益匪淺。