Lecture6 版本控制

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版本控制系统 (VCSs) 是一类用于追踪源代码改动的工具，可以帮助管理代码的修改历史，还可以让协作编码变得更方便。

VCS通过一系列的 快照 保存源代码，每个快照都包含文件或文件夹的完整状态，还维护了快照创建者的信息以及每个快照的相关信息等等。

因为 Git 接口的抽象泄漏（leaky abstraction）问题，通过自顶向下的方式（从命令行接口开始）学习 Git 可能会让人感到非常困惑，很多时候只能死记硬背一些命令行，然后像使用魔法一样使用它们。

尽管 Git 的接口有些丑陋，但是它的底层设计和思想却是非常优雅的。丑陋的接口只能靠死记硬背，而优雅的底层设计则非常容易被人理解。

我们将通过一种自底向上的方式向您介绍 Git。

Git 的数据模型

快照

Git 将顶级目录中的文件和文件夹作为集合，并通过一系列 快照（snapshot） 来管理其历史记录。

在Git的术语里，文件被称作Blob对象（数据对象），也就是一组数据。

目录则被称之为“树”，它将名字与 Blob 对象或树对象进行映射（使得目录中可以包含其他目录）。

快照则是被追踪的最顶层的树。例如，一个树看起来可能是这样的：

<root> (tree)
|
+- foo (tree)
|  |
|  + bar.txt (blob, contents = "hello world")
|
+- baz.txt (blob, contents = "git is wonderful")

这个顶层的树包含了两个元素，一个名为 “foo” 的树（它本身包含了一个blob对象 “bar.txt”），以及一个 blob 对象 “baz.txt”。

历史记录建模：关联快照

线性历史记录是一种最简单的模型，它包含了一组按照时间顺序线性排列的快照。不过git不用这个。

在 Git 中，历史记录是一个由快照组成的 有向无环图，这代表 Git 中的每个快照都有一系列的“父辈”。注意，快照具有多个“父辈”而非一个，因为某个快照可能由多个父辈而来。

在 Git 中，这些快照被称为“提交”。通过可视化的方式来表示这些历史提交记录时，看起来差不多是这样的：

o <-- o <-- o <-- o
            ^  
             \
              --- o <-- o

上面是一个 ASCII 码构成的简图，其中的 o 表示一次提交（快照）。

Git 中的提交是不可改变的。但这并不代表错误不能被修改，只不过这种“修改”实际上是创建了一个全新的提交记录。而引用（参见下文）则被更新为指向这些新的提交。

数据模型及其伪代码表示

以伪代码的形式来学习 Git 的数据模型，可能更加清晰：

// 文件就是一组数据
type blob = array<byte>

// 一个包含文件和目录的目录
type tree = map<string, tree | blob>

// 每个提交都包含一个父辈，元数据和顶层树
type commit = struct {
    parent: array<commit>
    author: string
    message: string
    snapshot: tree
}

这是一种简洁的历史模型。

对象和内存寻址

Git 中的对象可以是 blob、树或提交：

type object = blob | tree | commit

Git 在储存数据时，所有的对象都会基于它们的 SHA-1 哈希 进行寻址。

引用

所有的快照都可以通过它们的 SHA-1 哈希值来标记。但这也太不方便了，谁也记不住一串 40 位的十六进制字符。

Git 的解决方法是给这些哈希值赋予人类可读的名字，也就是引用（references）。

引用是指向提交的指针。与对象不同的是，它是可变的（引用可以被更新，指向新的提交）。例如，master 引用通常会指向主分支的最新一次提交。

这样，Git 就可以使用诸如 “master” 这样人类可读的名称来表示历史记录中某个特定的提交，而不需要在使用一长串十六进制字符了。

仓库

我们可以粗略地给出 Git 仓库的定义：对象 和 引用。

在硬盘上，Git 仅存储对象和引用：因为其数据模型仅包含这些东西。所有的 git 命令都对应着对提交树的操作，例如增加对象，增加或删除引用。

暂存区

暂存区（staging area）允许指定下次快照中要包括那些改动。

Git 的命令行接口

为了避免重复信息，我们将不会详细解释以下命令行。强烈推荐您阅读 Pro Git 中文版或可以观看本讲座的视频来学习。

基础

• git help <command>: 获取 git 命令的帮助信息

• git init: 创建一个新的 git 仓库，其数据会存放在一个名为 .git 的目录下

• git status: 显示当前的仓库状态

• git add <filename>: 添加文件到暂存区

• plaintext git commit

  : 创建一个新的提交

  • 如何编写 良好的提交信息!
  • 为何要 编写良好的提交信息

• git log: 显示历史日志

• git log --all --graph --decorate: 可视化历史记录（有向无环图）

• git diff <filename>: 显示与暂存区文件的差异

• git diff <revision> <filename>: 显示某个文件两个版本之间的差异

• git checkout <revision>: 更新 HEAD 和目前的分支

分支和合并

• git branch: 显示分支

• git branch <name>: 创建分支

• plaintext git checkout -b <name>

  : 创建分支并切换到该分支

  • 相当于 git branch <name>; git checkout <name>

• git merge <revision>: 合并到当前分支

• git mergetool: 使用工具来处理合并冲突

• git rebase: 将一系列补丁变基（rebase）为新的基线

远端操作

• git remote: 列出远端
• git remote add <name> <url>: 添加一个远端
• git push <remote> <local branch>:<remote branch>: 将对象传送至远端并更新远端引用
• git branch --set-upstream-to=<remote>/<remote branch>: 创建本地和远端分支的关联关系
• git fetch: 从远端获取对象/索引
• git pull: 相当于 git fetch; git merge
• git clone: 从远端下载仓库

撤销

• git commit --amend: 编辑提交的内容或信息
• git reset HEAD <file>: 恢复暂存的文件
• git checkout -- <file>: 丢弃修改
• git restore: git2.32版本后取代git reset 进行许多撤销操作

Git 高级操作

• git config: Git 是一个 高度可定制的 工具
• git clone --depth=1: 浅克隆（shallow clone），不包括完整的版本历史信息
• git add -p: 交互式暂存
• git rebase -i: 交互式变基
• git blame: 查看最后修改某行的人
• git stash: 暂时移除工作目录下的修改内容
• git bisect: 通过二分查找搜索历史记录
• .gitignore: 指定 故意不追踪的文件

杂项

• 图形用户界面: Git 的 图形用户界面客户端 有很多，但是我们自己并不使用这些图形用户界面的客户端，我们选择使用命令行接口
• Shell 集成: 将 Git 状态集成到您的 shell 中会非常方便。(zsh, bash)。Oh My Zsh这样的框架中一般以及集成了这一功能
• 编辑器集成: 和上面一条类似，将 Git 集成到编辑器中好处多多。fugitive.vim 是 Vim 中集成 GIt 的常用插件
• 工作流: 我们已经讲解了数据模型与一些基础命令，但还没讨论到进行大型项目时的一些惯例 ( 有很多 不同的 处理方法)
• GitHub: Git 并不等同于 GitHub。 在 GitHub 中您需要使用一个被称作拉取请求（pull request）的方法来向其他项目贡献代码
• 其他 Git 提供商: GitHub 并不是唯一的。还有像 GitLab 和 BitBucket 这样的平台。

资源

• Pro Git ，强烈推荐！学习前五章的内容可以教会您流畅使用 Git 的绝大多数技巧，因为您已经理解了 Git 的数据模型。后面的章节提供了很多有趣的高级主题。（Pro Git 中文版）；
• Oh Shit, Git!?! ，简短的介绍了如何从 Git 错误中恢复；
• Git for Computer Scientists ，简短的介绍了 Git 的数据模型，与本文相比包含较少量的伪代码以及大量的精美图片；
• Git from the Bottom Up详细的介绍了 Git 的实现细节，而不仅仅局限于数据模型。好奇的同学可以看看；
• How to explain git in simple words；
• Learn Git Branching 通过基于浏览器的游戏来学习 Git ；

课后练习

习题解答

1. 如果您之前从来没有用过 Git，推荐您阅读 Pro Git 的前几章，或者完成像 Learn Git Branching这样的教程。重点关注 Git 命令和数据模型相关内容；
2. Fork 本课程网站的仓库
   1. 将版本历史可视化并进行探索
   2. 是谁最后修改了 README.md文件？（提示：使用 git log 命令并添加合适的参数）
   3. 最后一次修改_config.yml 文件中 collections: 行时的提交信息是什么？（提示：使用 git blame 和 git show）
3. 使用 Git 时的一个常见错误是提交本不应该由 Git 管理的大文件，或是将含有敏感信息的文件提交给 Git 。尝试向仓库中添加一个文件并添加提交信息，然后将其从历史中删除 ( 这篇文章也许会有帮助)；
4. 从 GitHub 上克隆某个仓库，修改一些文件。当您使用 git stash 会发生什么？当您执行 git log --all --oneline 时会显示什么？通过 git stash pop 命令来撤销 git stash 操作，什么时候会用到这一技巧？
5. 与其他的命令行工具一样，Git 也提供了一个名为 ~/.gitconfig 配置文件 (或 dotfile)。请在 ~/.gitconfig 中创建一个别名，使您在运行 git graph 时，您可以得到 git log --all --graph --decorate --oneline 的输出结果；
6. 您可以通过执行 git config --global core.excludesfile ~/.gitignore_global 在 ~/.gitignore_global 中创建全局忽略规则。配置您的全局 gitignore 文件来自动忽略系统或编辑器的临时文件，例如 .DS_Store；
7. 克隆 本课程网站的仓库，找找有没有错别字或其他可以改进的地方，在 GitHub 上发起拉取请求（Pull Request）；