Git应用详解第三讲：本地分支的重要操作

前言

前情提要:Git应用详解第二讲：Git删除、修改、撤销操作

分支是git最核心的操作之一，了解分支的基本操作能够大大提高项目开发的效率。这一讲就来介绍一些分支的常见操作及其基本原理。

一、分支概述

在开发当中，往往需要分工合作。比如：小红开发A功能，小明开发B功能，小刚开发C功能。如何才能做到三者并行开发呢？git为我们提供的分支功能就能实现这一需求，如下图所示：

在实际的开发过程中，master分支是用来发布项目稳定版本的。新的功能往往是在一个新建的分支上进行开发，等到新功能开发完毕并经过测试，表现稳定后，才会合并到master分支上进行版本更新。这样就可以在保持一款软件发行的同时，同步进行新功能的开发。

通常来说，远程仓库的Git分支会有如下几种：master分支、test分支、develop分支，除此之外可能还有紧急修复bug的hotfix分支；但是，本地的分支可以有很多；本文主要介绍Git本地分支的内容。

二、查看本地分支

1.`git branch`

查看当前版本库中的所有分支：

其中的 * 表示当前处于的分支，可见当前处于master分支；

使用git init初始化git仓库时，git会自动创建一个master分支。但是，如果没有在master分支上进行任何提交就切换到其他分支，那么在切换分支的时候master分支会被销毁。并且，无法查看没有提交记录的分支，如下图所示：

2.`git branch -a`

查看所有本地分支，包括本地分支和本地远程分支：

3.`git branch -v`

查看所有本地分支上最近一次的提交记录：

但是，该指令无法查看本地远程分支：

4.`git branch -r`

-r参数用于单独查看本地远程分支：

5.`git branch -av`

该指令不仅可以显示所有的本地分支，包括本地远程分支，以及对应分支上的最新提交信息：

6.`git branch -vv`

-vv参数表示查看所有本地分支与远程分支的关联情况。如图所示，本地master分支有本地远程分支origin/master与之关联，说明它已与远程master分支建立了关联；

至于上面提到的本地远程分支，将在下一讲中详细介绍。

三、创建本地分支

1.`git branch <branch_name>`

可通过上述命令创建新分支new_branch：

由于是在master分支上创建的new_branch分支，所以new_branch分支与master分支有着部分共同的提交历史；所以，master分支上的文件，new_branch分支上都有。但是，在new_branch分支上添加的new_branch文件，不会存在于master分支上：

此时两分支的状态为：

2.`git branch -b <branch_name>`

通过上述命令可创建并切换到new_branch分支：

如图所示，本来所在分支为master，并且没有new_branch分支。执行上述命令后，创建并切换到了new_branch分支上。

四、切换本地分支

1.`git checkout <branch_name>`

比如切换到new_branch分支：

2.`git checkout -`

切换回上次操作的分支：

五、重命名本地分支

1.`git branch -m <oldName> <newName>`

如下图所示，将本地分支master重命名为master2：

六、删除本地分支

1.`git branch -d new_branch`

删除new_branch分支：

注意点：

不能删除当前所处的分支；
当需要删除的分支上有master分支没有的内容，并且删除前没有进行合并（merge）时，会报错：

此时可以通过git branch -D new_branch 使用参数D，在不合并的情况下强制删除分支；

七、合并分支

注意：这里所讲的分支指的是有公共提交节点的分支，如下图中的dev与master分支所示，提交节点A为它们的公共提交节点：

当两分支没有公共提交节点，如下图所示，应采用rebase进行合并，后面会详细介绍：

1.`git merge <branch_name>`

首先，创建并切换到新分支dev中，并为test.txt文件添加内容dev1：

注意：要将dev分支上的这一修改提交到版本库，才能进行后续合并。因为合并的是提交对象链，详情见后面讲解的合并原理：
然后，切换回master分支，通过git merge dev指令，将dev分支中的内容合并到当前所处的master分支中；合并后master分支与dev分支上test.txt文件的内容达到了同步：

2.分支合并的原则

git分支的合并采用的是三方合并的原则：找到两分支最新提交A和B的公共父节点C，在这三个节点的基础上合并为节点D。这个节点D就包含了两个分支上的所有内容：

八、分支的本质

分支：指向一条commit对象链或一条工作记录线的指针；

快照A~D分别表示四次提交（commit），注意提交的顺序为：A -> B -> C -> D：

从图中可以看到每一次提交的对象内都会保存上一次提交的commit id，由此可以从后往前把所有的提交（commit）串起来形成一条链（类似单向链表），这条链就组成了一条完整的分支信息：

当版本库中只有一条分支：该分支的最新提交就包含了整条分支的所有内容，代表版本库的当前状态。如上图的快照D，里面包含了快照A~C中的所有内容，此时快照D中的内容就是整个版本库中的内容：
当版本库中有多条分支：每条分支上的最新提交包含了所处分支的全部内容，将各个分支的最新提交进行合并。合并的节点就包含了所有分支的内容，也就是现阶段的版本库本身；如下图中的d1、m2、t3分别包含了dev、master、test分支上的所有内容：

1.分支 `==` 指针

情景一：

从图中可以看到：

HEAD为一个指针：指向当前分支；
master也为一指针：指向提交；

情景二：

上图中，dev为master分支上创建的新分支，可知：

git在创建新分支时，文件本身不变化，只需要创建一个代表新分支，并指向当前分支的指针；如图中的dev与master指向同一个提交，文件没有发生任何变化；
HEAD指向dev分支，表示当前所处分支为dev，相当于执行了：git checkout -b dev 后的状态；

相信你已经发现：HEAD是一个始终指向当前分支的指针；

2.`HEAD`标识符

HEAD文件是一个指向当前所在分支的引用标识符，也可以理解为一个指针，它与分支之间的关系是这样的：

查看`HEAD`

HEAD文件中并不包含SHA1值（每次提交的commit ID），而是包含一个指向另外一个引用的指针。我们可以查看.git目录下的HEAD文件：

可见HEAD指向的是当前所在的master分支；

当我们通过git checkout -b dev 创建并切换到dev分支后，再次进入.git文件夹查看HEAD，会发现此时HEAD指向了dev：

由此证明了HEAD始终指向当前分支；

当执行git commit命令时，git会创建一个commit对象（比如下图D）。并且将这个commit对象的parent指针指向HEAD 所指向的引用（master）指向的提交（也就是C），这样就能形成一条提交链：

我们对于HEAD修改的任何操作，都会被git reflog完整记录下来：

但是手动地修改HEAD文件，这些信息就不会被记录下来，所以十分不建议手动修改git相关的配置文件，而是应该尽量采用命令行的方式来修改。

修改`HEAD`

实际上，我们可以通过git的底层命令symbolic-ref来实现对HEAD文件内容的修改；

git 中的命令可分为两类：高级命令和底层命令；之前介绍的git add 等都是高级命令；

读取：

写入：

要注意格式：refs/heads/develop；

查看ORIG_HEAD文件：

里面是一个SHA1值，查看当前的提交信息：

可以发现，ORIG_HEAD里面的SHA1值就是最新一次提交的SHA1值。

查看FETCH_HEAD文件：

里面有两个信息，一个是最新提交的commit ID，另一个是提交信息。

所以，对于git而言commit ID是十分重要的信息，通过这个SHA1值可以回溯或查找需要的提交。

3.`git merge`原理

过程图解

在新分支上进行提交操作

上图表示在dev分支上进行了一次提交，此时：
- 分支master的提交记录由：A、B和C组成；
- 而分支dev的提交历史则由：A、B、C和D组成；
对两分支进行合并操作

在master分支上执行：git merge dev将dev分支的内容合并到了master分支上；这种合并方式叫做：Fast-forward，没有冲突，改变的只是master指针的指向；

详细过程

在执行合并操作前：

在master分支上查看该分支的提交记录：

在dev分支上查看该分支的提交记录：

可以看到dev分支只是比master分支多进行了一次提交（dev1），两分支状态如下图所示：

执行合并操作：

先切换到master分支，然后执行git merge dev合并dev分支：

可以看到使用了Fast-forward方式进行合并，合并后两分支状态如下图所示：

合并后，HEAD同时指向了master和dev分支；并且master和dev分支的提交历史完全一致；这就说明了：使用Fast-forward（快进合并）方式进行分支合并，只会改变master分支指针的指向；

4.`Fast-forward`

默认情况下，合并分支时git会使用Fast-forward模式；
在这种模式下，删除分支会丢弃分支信息；
进行分支合并操作时加上--no-ff 参数会禁止使用Fast-forward方式，这样会多出一次提交记录；

ff表示Fast-forward。

具体演示如下：

使用`Fast-forward`

首先，查看master分支上最新的3次提交：

此时两分支的状态为：

随后在dev分支上新增一次提交：dev2。查看dev分支上最新的3次提交：

此时两个分支的状态为：

切换回master分支，通过git merge dev合并dev分支，此时默认采用Fast-forward方式：

可以看到合并后，master直接指向了dev的最新提交，并没有产生新的提交。合并后两分支的状态如下所示：

由此验证了Fast-forward方式只会改变分支指针的指向。

禁用`Fast-forward`

合并时可以通过：

git merge --no-ff dev

禁用Fast-forward模式。

继续在dev分支新增一次提交：dev3。然后查看dev分支上最新的3次提交：
不修改master分支，查看其最新的3次提交：

此时两个分支的状态为：
然后，在master分支上不使用Fast-forward方式合并dev分支。合并命令采用：
```
git merge --no-ff dev
```
执行后进入如下的vim编辑器界面，要求我们填写提交注释：

这说明不使用Fast-forward方式合并分支，会触发了一次提交。填写提交注释后完成提交操作，合并完成后，查看master分支的提交记录：

可以发现禁用了Fast-forward模式的合并会比dev分支多产生一次提交：Merge branch 'dev'，即使合并后的内容是一样的。此时两分支的状态为：

由此验证了，禁用Fast-forward方式合并，会多出一个表示合并的提交记录。

5.合并冲突

合并的两分支只有一条分支发生了改变，并且其中一分支是基于另一分支创建的。比如上述的master与dev分支，两分支没有分岔，此时不会出现合并冲突；git会通过Fast-forward方式自动完成合并操作；

但是，当合并的两分支都发生改变时，即分支出现分岔，如下图所示。此时就需要解决冲突后手动合并分支了：

具体演示如下：

合并前

首先，分别对两分支上的test.txt文件进行修改，并分别将修改提交到各自的分支；

在master分支上进行新的提交：mas3，然后查看文件test.txt内容和分支提交记录：

在dev分支上进行新的提交：dev1，然后查看文件test.txt内容和分支提交记录：

可见两分支的提交记录只有最新一次提交不一样：

合并后

在master分支上，通过git merge dev合并dev分支时，会在共同修改的test.txt文件中出现合并冲突，如下图所示：

出现冲突的原因为：两个分支都对同一个文件test.txt进行了修改，git合并时并不知道以哪个分支的修改为标准。所以不能采用Fast-forward方式自动合并，需要解决冲突，手动合并。

手动合并过程

手动合并操作需要分如下三步进行：

第一步：选择需要保留的内容，手动解决合并冲突；

此时进入发生合并冲突的test.txt文件：

会出现典型的冲突呈现方式（此时HEAD指向的是master分支），其中：

<<<HEAD与>>>dev之间的内容表示：两分支上test.txt文件的不同之处；
<<<HEAD与===之间的内容表示：当前分支master对test.txt文件的修改；
===与>>>dev之间的内容表示：dev分支对test.txt文件的修改；

此时只需要在test.txt中保留想要的内容即可，例如：将两分支对test.txt的修改都进行保存，删除3、5、7行多余的内容：

除此之外，还可以通过git mergetool指令，调用vimdiff工具进入vim编辑器，来解决test.txt文件的冲突：

在实际开发中，我们很少手动进行合并，而是借助于一些工具来实现。

第二步：使用git add test.txt将手动解决冲突时对test.txt的修改提交到暂存区；

编辑完毕后，可以看到此时仍然处于合并过程中（MERGING）。通过git status 查看状态，发现手动解决冲突时对test.txt文件的修改操作还在工作区中，需要通过git add test.txt将这一修改纳入暂存区，继续进行合并：

第三步：通过git commit -m '合并注释'将手动解决冲突时对test.txt的修改进行提交，完成合并操作；

如果需要填写较多的合并注释，可以通过git commit进入vim编辑器编辑。提交后，完成整个手动合并过程。

完成手动合并分支后，查看两分支的提交历史：

master分支上的提交历史：

dev分支上的提交历史：

可以发现此时两分支转变为了可以通过Fast forward方式合并的形式了，如图所示：

手动解决冲突前：

手动解决冲突后：

同步两分支

若想将dev和master分支上的内容进行同步，只需要在dev分支中通过git merge master 合并master分支即可。此时就可以使用Fast-forward方式进行合并了，合并结果如下图所示：

验证：

合并后，查看dev分支的提交历史：

可以看到HEAD同时指向dev与master，即三个指针都指向了最新的一次提交，符合上述分析得出的结论；

经过上面的讨论，不难看出：合并分支的实质就是不同提交的合并，以及HEAD和分支指针的移动；

以上就是今天介绍的本地分支重要操作，相信看到这里的你已经对git本地分支的操作了如指掌了。在下一讲中将介绍git最神奇的功能：版本回退。俗话说得好：世上没有后悔药。但是在git中，就存在所谓的"后悔药"！那么我们下一节再见。