Hello World in Git

前提：已学习教程《Hello world in GitLab》。

适用对象：初次使用 Git 的人群。

演示平台：macOS

学习目标： Git 基础命令行操作和 Git 分支原理。

导入

如果您曾经在 GitLab Web IDE 上编辑文件，是否遇到过以下情况：

• 不小心刷新网页，导致编辑内容消失。
• 希望修改一个文件后立刻“保存”，但不希望产生一个 commit 记录。
• 有时网络不佳，无法访问 GitLab 网页。

在这些情况下，我们希望能够在本地编辑文件 —— Git 能够实现这一点。

我们将通过一个教程来学习 Git 的使用方法和原理。在这个教程中，我们需要完成一个任务：在本地编辑 Exercises 项目 的 README.md 文件，用 “Hello from No.$ID @$name” 的形式说一句 hello。

Git 安装配置

如果您已经安装了 Git ，可以跳过这一步。

Homebrew 安装

安装 Homebrew 是为了安装 Git。

请查看 Homebrew 安装配置教程。

Git 安装

请查看 Git 安装配置教程。

Say hello

Git 工作流程

基本概念：

• repository 版本库/仓库，可以简单理解为一个目录。这个目录里的所有文件都可以通过 Git 来管理。
• remote repository 远程仓库，位于服务器。在 GitLab 网页看到的文件就是远程仓库储存的。
• workspace 工作区，位于本地设备。工作区就是我们能在电脑里看到的目录。
• index / stage 索引/暂存区，位于本地设备。一般存放在 .git 目录下的 index 文件中。
• local repository 本地仓库，位于本地设备。.git 目录是当前工作区的本地版本库。

如果不太理解上面的概念，没关系，下面我们会深入学习它。现在，你只需要理解： Git 仓库分为远程仓库和本地仓库；本地区域并不是只有一个本地仓库，还有划分了其它区域。

在正式开始任务之前，先了解一般工作流程：

• 克隆远程仓库的 Git 资源到本地仓库。
• 在本地修改、添加、删除文件。
• 提交本地修改到远程仓库。

Git 工作流程概括起来就是：下拉，修改，上传。

这个工作流程套用到教程任务上：

• 克隆远程仓库的 Exercises 项目到本地。
• 编辑本地 Exercises 项目的 README.md 文件：say hello。
• 提交本地修改到远程仓库的 Exercises 项目。

获取Git 仓库

现在让我们回到任务，我们希望能够在本地编辑文件，第一步：获取 Git 仓库，把远程仓库的 Exercises 项目克隆到本地。

为了方便体验操作，我们建议您在 GitLab 网站上 Exercises 项目点击按钮 Fork 生成属于个人命名空间的 Exercises 项目，并克隆属于个人命名空间的 Exercises 项目到本地仓库（后面会解释这样做的原因）。

通常有两种获取 Git 项目仓库的方式：

1. 将尚未进行版本控制的本地目录转换为 Git 仓库。
2. 从其它服务器克隆一个已存在的 Git 仓库。

我们选择第二种方式。在项目首页找点击 Clone 按钮，选择 Clone with SSH ，在终端输入 git clone 和复制的 SSH ：

$ git clone [SSH]

• [SSH] 是选择 Clone with SSH 所复制的 SSH。
• Git 支持多种数据传输协议，我们也可以点击 Clone with HTTPS 获取地址，使用 HTTP 协议。

克隆成功，输出如下信息：

这会在当前目录下创建一个名为 exercises 的目录，并在这个目录下初始化一个 .git 文件夹，从远程仓库下载所有数据放入 .git 文件夹。在终端输入以下命令，进入 exercises 文件夹，可以看到 README.md 文件和 .git 文件夹：

$ cd exercises
$ ls -a

输出：

.       ..      .git        README.md

为什么获取 Git 仓库到本地？

• 可以使用本地编辑器，编辑文件更加方便。
• 可以离线编辑。
• 可以在不影响远程仓库的情况下，进行开发工作。
• 本地部署运行项目。
• ……

新建分支

第二步：在 master 主分支的基础上，新建分支 say-hello 。

每个 Git 仓库至少有一个分支。“分支”可以理解为项目的快照。

在终端输入命令查看分支：

$ git branch

输出：

* master

• * 符号表示当前所在分支。当前我们在 master 主分支。
• master 分支名称：主分支。该命令会列出所有分支，目前我们只有主分支。

在终端输入以下命令，从主分支创建一个分支，并切换到新建分支：

$ git checkout -b say-hello

• say-hello 是新建分支的名称。我们推荐使用统一的分支命名方式，比如小写字母和 - 符号。
• git checkout -b 是 git branch （创建分支）和 git checkout （切换分支）的简写。
• git checkout -b BRANCH_NAME 创建一个名为 BRANCH_NAME 的分支，并切换到该分支。

输出：

Switched to a new branch 'say-hello'

• Switched to a new branch 'say-hello' 表示已经切换到新建分支 say-hello。

为什么使用分支，而不是直接在已有的主分支上工作？

使用分支就可以在不影响其他分支（比如，主分支）的情况下继续工作。比如，你接受了好几个任务，任务之间互不关联并且需要在同一段时间内进行开发，这时你可以分别为每个任务创建一个基于主分支的分支，这样各个分支（任务）互不影响，也不会在未完成的情况下影响到主分支。如果不使用分支功能，直接在主分支上修改，主分支有可能长期处于“任务进行中”的状态，这显然不是我们想要的效果。

在开发实践中，我们一般不会直接在主分支上进行开发工作，而是新建一个分支，在新分支上完成任务；保留主分支，用于与远程仓库保持同步。

修改并提交

第三步：在新建分支上，编辑文件，提交修改。

在编辑器打开 README.md 文件，输入 “Hello from No.$ID @$name”，保存文件。这里使用的编辑器是 VScode。

输入以下命令，添加文件，提交文件：

$ git add .
$ git commit -m 'Say hello with id and name'

• 我们编辑的文件就是工作区的文件。

• git add 把工作区文件添加到暂存区。已经添加到暂存区的文件，才能提交到本地仓库。
• git add + . 把当前目录下所有文件添加到暂存区。更换 . 为文件名或目录，可以添加指定文件或目录到暂存区。
• git commit 把暂存区的内容提交到本地仓库。已经添加到本地仓库的文件，才能够提交到远程仓库。
• 'Say hello with id and name' 这是提交信息 commit message，描述本次提交所做的修改。
• git commit + -m COMMIT_MESSAGE 把暂存区的内容提交到本地仓库，并带有提交信息 COMMIT_MESSAGE。

推送分支

第四步：推送分支到远程仓库。

初次推送分支到远程仓库：

$ git push --set-upstream origin say-hello

• git push origin say-hello 推送本地分支到远程主机 origin 的关联分支。如果不存在关联的远程分支，则会新建一个同名的远程分支（仅新建分支，两者不存在关联关系）。
• --set-upstream 关联远程分支。初次推送时，当前本地分支没有关联的远程分支。该参数会关联本地分支与远程分支。关联后，再次使用 git push 或 git pull 就不需要指定对应的远程分支了。
• origin 默认远程主机名。

推送后，打开 GitLab 个人命名空间下 exercises 项目，可以看到新建分支 say-hello。

以后再次推送，只需要输入以下命令：

$ git push

在开发实践中，Git 鼓励在工作流程中频繁地使用分支与合并。在一天内进行许多次分支合并是正常的。

合并分支

第五步：合并分支到主分支。

推送分支到远程仓库后，可以在网站提交 Merge Request 合并申请，根据任务是否完成，标记为 WIP/draft 状态。具体操作可参考教程《Hello World in GitLab》。

合并后，可以在 master 主分支看到更新内容（这就是克隆属于个人命名空间的 Exercises 项目的原因，你可以自由合并分支）：

至此，我们完成了任务 Say Hello ！

Git 分支原理

在上一章，我们学习了如何添加文件、提交文件、推送分支到远程仓库，这些操作都是发生在同一个分支上。

现在，让我们把添加文件、提交文件、推送分支都放在一边，专注于分支，学习分支与分支之间的关系。

快照

Git 保存的不是文件的变化或差异，而是一系列不同时刻的快照。

快照是指用 blob 对象保存文件快照。如果有3个将要被暂存和提交的文件 fileA、 fileB、 fileC，Git 将会创建3个 blob 对象来保存这3个文件的快照。然后 Git 会创建一个树对象，树对象记录了目录结构和 blob 对象索引。最后， Git 会创建一个提交对象（ commit object ），提交对象包含了指向树对象的指针，指向父对象的指针，提交信息（commit message），提交者的姓名和邮箱。

提交对象，树对象和 blob 对象的关系：

每当使用 git commit 命令进行提交操作，Git 就会产生一个提交对象。除了首次提交生成的提交对象，每个提交对象都至少有一个父对象。

尽管是 blob 对象保存了文件快照，为了便于表述，我们可以视一个树对象为一个“快照”。

下图展示了3个提交对象的父子关系。提交对象 A，经过修改、提交，产生了提交对象 B；提交对象 B，经过修改、提交，产生了提交对象 C。每个提交对象指向各自的快照。

分支模型

说到这里，你可能有个疑惑，为什么不直接用分支名称指代提交对象？比如下图，以第三章的操作为例子，从 master 主分支新建 say-hello 分支：

为什么不直接用分支名称指代快照？因为 Git 的分支本质上仅仅是指向提交对象的可变指针。分支不是提交对象本身，所以分支间不存在直接的不变的“父子关系”。在 Git 的分支模型，分支的创建、切换、合并其实是对指针的操作。

下图才是“从 master 主分支新建 say-hello 分支”的正确表示， master 与 say-hello 没有“父子关系”，两者指向同一个提交对象（同一个快照）：

Say hello

仍以以第三章的操作为例子，重温第三章的命令行，让我们从不同角度看看发生了什么。以下的分支图，隐藏了snapshot 快照的表示。

获取 Git 仓库

$ git clone [SSH]

Git 的默认分支名字是 master。 假设在获取 Git 仓库时， master 主分支已经经过几次提交，初始情况如下：

查看 Git 分支

$ git branch

Git 怎么知道当前在哪一个分支上？Git 有一个名为 HEAD 的特殊指针， HEAD 指针指向当前所在的本地分支（可以把 HEAD 理解为当前分支的别名）。

新建分支

$ git checkout -b say-hello

在第三章中，我们使用了 git checkout -b say-hello 创建并切换分支。为了方便展示，这里我们分别使用 git branch say-hello 和 git checkout say-hello 两条命令。

$ git branch say-hello
$ git checkout say-hello

• git branch 新建分支。
• git checkout 切换分支。

Git 怎么创建新分支？Git 只是创建了一个可以移动的新的指针。

git branch say-hello 命令，在 master 分支上创建一个新分支 say-hello，并不会自动切换到新分支 ，HEAD 指针仍指向 master 主分支：

切换分支

$ git checkout say-hello

切换分支，其实是切换HEAD指针的指向。使用 git checkout say-hello 命令， 从当前的 master 主分支切换到 say-hello 分支。HEAD指针原指向 master 主分支，切换分支后，HEAD 指针指向 say-hello 分支：

修改并提交

$ git add .
$ git commit -m 'Say hello with id and name'

编辑 README.md 文件完成 say hello 任务后，我们使用了命令 git add . 和 git commit -m 'Say hello with id and name' 。

每次提交后，Git 生成一个新的快照， say-hello 分支指向新的快照。 HEAD 指针跟着 say-hello 分支自动向前移动。

注意到，master 分支仍然指向快照 C。如果此时 say-hello 任务没完成并且有一个更紧急的任务需要立刻完成，我们可以轻松切换到没有发生任何变化的主分支，新建分支来完成新任务。

推送分支

git push --set-upstream origin say-hello

如果远程仓库的 master 主分支没有更新，推送分支前，远程仓库的分支状态如下：

推送分支后，远程仓库的分支状态如下：

为强调远程仓库，上图隐藏了 HEAD 指针。其实只要保持同步，远程仓库和本地仓库的分支状态是一样的。

合并分支

如果远程 master 主分支没有更新（即 master 主分支仍指向 commit object C）， say-hello 分支可以直接合并到 master 主分支。在 GitLab 通过合并申请后，远程仓库的分支状态如下：

有人把 Git 的分支模型称为它的“必杀技特性”，也正因为这一特性，使得 Git 从众多版本控制系统中脱颖而出。 为何 Git 的分支模型如此出众呢？ Git 处理分支的方式可谓是难以置信的轻量，创建新分支这一操作几乎能在瞬间完成，并且在不同分支之间的切换操作也是一样便捷。 与许多其它版本控制系统不同，Git 鼓励在工作流程中频繁地使用分支与合并，哪怕一天之内进行许多次。

——《git --fast-version-control》

扩展学习

然而，在实际开发过程中，工作流程却不是这么简单，下面介绍如何处理一些常见情况。

准备工作

注意到，此时远程仓库的 master 主分支已经更新了。在主分支可以看到更新的内容：

更新后，远程仓库分支图如下（如果没有删除 say-hello 分支，该分支仍然存在，因不再关注该分支，隐藏 say-hello 分支的表示）：

回到本地仓库，查看本地 master 主分支的 README.md 文件，显然没有更新。

在开始练习前，我们做一些准备工作：在本地 master 主分支上创建一个新分支 add-question：

$ git checkout master
$ git checkout -b add-question

在 README.md 文件添加：

What day is today?

提交分支：

$ git add .
$ git commit -m "Ask the question"

本地分支状态如下。注意到，远程主分支已经指向 commit object D，本地主分支仍然指向 commit object C。因不再关心 say-hello 分支，后面的图不再展示 say-hello 分支。

下载最新分支

我们注意到，远程仓库和本地仓库的主分支内容不一致了：远程仓库 master 主分支指向提交对象 D，本地仓库master 主分支指向提交对象 C。在开发实践中，这种情况十分常见。

在提交前，如果远程仓库分支更新了，可以再次下载 Git 资源，更新本地 分支保持同步。

本地切换到 master 主分支，输入命令，下拉远程仓库 master 主分支，并合并到当前分支（即 master 分支）：

$ git checkout master
$ git pull

• git pull 从远程仓库获取关联分支的代码，合并到本地分支。

这样，本地主分支与远程仓库的主分支就保持同步了。本地分支状态图如下：

合并分支

现在，这个项目的提交历史已经产生了分叉。分叉，表示分支之间存在矛盾冲突。在教程《Hello world in GitLab》中，我们在 GitLab 网站处理过合并分支的矛盾冲突。在开发实践中，一般会在本地处理好矛盾冲突，再推送分支到远程仓库。

切换到新分支 add-question，把 master 主分支合并到 add-question：

$ git checkout add-question
$ git merge master

• master 分支名称。
• git merge + BRANCH_NAME 合并指定分支到当前分支。

Vscode 编辑器会提示分支的矛盾冲突：

选择 “Accept Both Changes”，保留两个改变：

提交修改：

$ git add .
$ git commit -m 'Merge with master'

本地仓库分支图如下：

常用命令

列举一些常用命令，可以在终端输入 git help 查看具体意义和语法。

克隆仓库：

$ git clone

添加文件：

$ git add

提交文件：

$ git commit

推送分支：

$ git push

下拉分支：

$ git pull

合并分支：

$ git merge

查看状态：

$ git status

删除本地分支：

$ git branch -d BRANCH_NAME

查看提交历史：

$ git log

缓存：

$ git stash

倒出缓存：

$ git stash pop

回退版本：

$ git reset