【常用工具系列】Git 教程——从入门到大师

前言

Git 是一个分布式版本控制系统，由 Linus Torvalds 在2005年为管理 Linux 内核开发而创建。它设计用于处理从小型到非常大型的项目版本管理，具有高效、可靠的特点，并支持非线性开发。

一、Git 基础

1-1、Git 简介与安装

安装 Git

在 Windows 上安装

访问 Git 官方下载页面。
下载适合你的操作系统的安装程序。
按照安装向导指示完成安装过程，推荐勾选“Git Bash Here”选项以便在Windows资源管理器中快速打开Git Bash。

在 macOS 上安装

使用 Homebrew（如果尚未安装，请先通过 /bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"" 安装 Homebrew）。
运行 brew install git 命令安装 Git。

在 Linux 上安装

对于基于 Debian 的系统（如 Ubuntu），使用以下命令：

sudo apt-get update
sudo apt-get install git

对于基于 Red Hat 的系统（如 Fedora），使用：

sudo dnf install git

1-2、 Git 工作流程

Git 的基本工作流程包括以下几个步骤：

初始化仓库：在项目根目录下运行 git init 以创建新的 Git 仓库。
添加文件：使用 git add <file> 将文件添加到暂存区，或 git add . 添加所有修改过的文件。
提交更改：通过 git commit -m "提交信息" 将暂存区的内容提交到本地仓库。
查看状态：使用 git status 查看当前工作目录和暂存区的状态。
分支操作：利用 git branch 创建、查看分支，git checkout <branch> 切换分支。
合并分支：当开发完成后，使用 git merge <branch> 合并分支到主分支。

1-3、 Git 配置与管理

用户配置

首次使用 Git 前，需要配置用户名和邮箱，这些信息将被用于记录提交：

git config --global user.name "你的名字"
git config --global user.email "you@example.com"

查看配置

可以使用以下命令查看配置信息：

git config --list

1-4、 Git 仓库操作

克隆仓库

从远程仓库克隆项目到本地，使用命令：

git clone https://github.com/用户名/仓库名.git

推送更改

将本地仓库的更改推送到远程仓库：

git push origin 主分支名

拉取更新

获取远程仓库的最新更改并合并到本地：

git pull origin 主分支名

1-5 Git 分支管理

创建分支

创建一个新的分支并立即切换到该分支上：

git checkout -b 新分支名

切换分支

切换到已存在的分支：

git checkout 分支名

删除分支

删除本地分支：

git branch -d 分支名

删除远程分支（需先在本地删除）：

git push origin --delete 分支名

解决冲突

当合并时发生冲突，Git 会标记出冲突文件。手动编辑这些文件，解决冲突后，再提交。

以上内容覆盖了 Git 的基础操作，通过实践这些命令，你将能熟练地使用 Git 进行版本控制。

二、 Git 进阶

2-0、 Git 标签使用

在 Git 中，标签用于标记某个特定的提交，常用于版本发布。创建轻量标签只需指定标签名，而注解标签则会包含作者信息、日期以及标签信息。

创建标签

轻量标签：直接指向提交对象。

git tag v1.0

注解标签：包含额外信息，使用 -a 参数，并可添加 -m 参数描述标签信息。

git tag -a v1.1 -m "Version 1.1 release"

查看标签

git tag

检出标签

检出到标签对应的提交：

git checkout tags/v1.0

推送标签到远程仓库

默认情况下，git push 不会推送标签。需要显式地推送标签：

git push origin v1.0

或推送所有标签：

git push origin --tags

2-1、 Git 远程仓库

远程仓库是团队协作的基础，允许共享代码和协作开发。

添加远程仓库

git remote add origin https://github.com/yourusername/yourrepo.git

从远程仓库拉取

git fetch origin

推送到远程仓库

git push origin master

查看远程仓库信息

git remote -v

2-2、Git 分布式工作流

分布式工作流强调每个开发者都有一个完整的仓库副本，包括历史记录和分支，可以独立进行开发和提交。

Forking Workflow：适合开源项目，开发者先Fork主仓库到自己账户，然后在其上开发，完成后发起Pull Request。
Feature Branch Workflow：团队内部常用，基于主分支创建特性分支开发新功能，完成后合并回主分支。

2-3、Git 冲突解决

冲突发生在两个或多个提交修改了同一文件的同一部分时。解决步骤如下：

查看冲突：Git会标记冲突区域。
手动编辑：手动决定如何解决冲突。
添加更改：解决后，需要将其添加到暂存区。
提交更改：完成冲突解决后提交。

git add .
git commit -m "Resolved conflicts in file.txt"

2-4、Git 日志与历史

查看提交历史

简略历史

git log

详细历史

git log --oneline --decorate --graph --all

搜索提交历史

通过关键字搜索提交信息：

git log --grep="feature"

回退到之前的提交

使用 git reset 或 git revert 可以回到之前的提交状态。

git reset --soft HEAD^

git reset --hard HEAD^

暂存更改

如果想恢复到某个提交的状态，但不提交，可以使用 git stash。

git stash

之后可以通过 git stash apply 或 git stash pop 恢复暂存的更改。

三、Git 实用技巧

3-1、Git 忽略文件与.gitignore

在使用Git进行版本控制时，你可能希望某些文件或目录不被Git跟踪，比如编译生成的文件、日志文件、个人配置文件等。这时，.gitignore文件就显得尤为重要。

创建.gitignore

在你的仓库根目录下创建一个名为.gitignore的文件。在这个文件中，你可以指定要忽略的文件模式。每行一个模式，空行或以#开头的行会被忽略。

示例

# 忽略所有.log文件
*.log

# 但.gitlog文件除外
!gitlog.txt

# 忽略build目录下的所有文件
build/

# 忽略所有以.tmp结尾的文件
*.tmp

注意事项

使用斜杠/表示目录，例如dir/会忽略dir目录下的所有文件，但不会忽略dir本身。
使用星号*作为通配符匹配任意字符，但不包括.。
使用双星号**可以递归匹配目录和文件。

3-2、Git 别名与自定义命令

为了提高效率，Git允许用户为常用命令设置别名，或者创建自定义命令。

设置别名

通过git config命令可以设置别名：

# 在全局配置中设置别名
git config --global alias.co checkout
git config --global alias.br branch
git config --global alias.ci commit

这样，你可以使用git co代替git checkout，git br代替git branch等。

自定义命令

更进一步，你可以通过编写脚本并在Git中设置别名来实现自定义命令。例如，创建一个显示最近几次提交摘要的命令：

# 在~/.gitconfig中添加如下内容
[alias]
  recent = "!f() { git log --oneline -n $1; }; f"

# 然后，你可以使用git recent 5来查看最近5次提交

3-3、Git 子模块管理

当你的项目依赖于其他项目时，Git子模块提供了一种有效的方式来管理这些依赖。每个子模块都是一个独立的Git仓库。

添加子模块

git submodule add https://github.com/example/repo.git path/to/submodule

这会在当前仓库中添加一个名为repo的子模块，并将其置于path/to/submodule目录下。

更新子模块

进入子模块目录并执行Git命令：

cd path/to/submodule
git pull
cd ..
git add path/to/submodule
git commit -m "Update submodule"

或者直接使用：

git submodule update --remote

3-4、Git 回退与数据恢复

回退到某个提交

git reset --hard <commit_hash>

这会将HEAD指向指定的提交，并重置工作目录和索引，丢失的提交将无法找回。

恢复已删除的文件

git checkout <commit_hash> -- path/to/file

这会从指定的提交中恢复文件到工作目录。

3-5、Git 工具集成（如：GitHub, GitLab）

GitHub

Fork：在GitHub上找到你想要贡献的项目，点击"Fork"按钮将其复制到你的账户下。

Clone：在本地克隆你的Fork。

git clone https://github.com/your_username/repo.git

创建新分支：基于main或master分支创建新分支。
```
git checkout -b new-feature
```
提交更改。
推送至远程仓库。
```
git push origin new-feature
```
发起Pull Request。

GitLab

流程与GitHub类似，主要区别在于URL和一些特定功能（如Merge Requests）。

以上是Git实用技巧的一些关键点，掌握它们能显著提升日常开发的效率和协作体验。

四、Git 高级话题

4-1、Git 内部原理浅析

Git 是一个分布式版本控制系统，其内部原理基于快照和内容寻址存储机制。每个 Git 仓库都包含一个对象数据库，用于存储四种类型的对象：提交（commit）、树（tree）、blob（文件内容）和标签（tag）。这些对象通过 SHA-1 哈希值唯一标识，确保了数据的完整性和一致性。

提交对象

提交对象记录了一次保存快照的操作，包括指向根树对象的指针、父提交的指针（首次提交除外）、作者信息、提交者信息及提交信息。

树对象

树对象代表了一个目录结构，记录了该目录下的所有文件（作为 blob 对象）和子目录（作为其他树对象）的信息。

Blob 对象

Blob 对象用来存储文件的具体内容。当文件被添加到 Git 仓库时，其内容会被转换为 blob 对象并存储在数据库中。

工作流

工作目录、暂存区（索引）和HEAD指针是理解Git工作流程的关键。HEAD是一个特殊的指针，通常指向当前分支的最新提交。通过git add命令将更改从工作目录移动到暂存区，然后使用git commit将暂存区的内容创建一个新的提交。

4-2、Git 二进制文件管理

对于图片、视频等二进制文件，Git 通过同样的方式管理，但默认不会进行差异比较，而是每次修改视为全新的文件。为了优化存储空间和传输效率，可以考虑使用git-lfs（Large File Storage），它允许将大文件存储在外部服务上，并在Git仓库中只保留文本指针。

# 安装git-lfs
git lfs install

# 将特定类型文件跟踪为LFS
git lfs track "*.mp4"

# 提交包括LFS文件的更改
git add . && git commit -m "Add large files with git-lfs"

4-3、Git hooks 应用

Git Hooks 是在特定事件发生前或发生后执行的脚本，位于.git/hooks目录下。它们让开发者能够在提交前自动检查代码风格、自动打包或发送通知等。

示例：预提交钩子（pre-commit）

此钩子在提交前运行，可用于代码格式检查。

#!/bin/sh
# pre-commit 文件内容
echo "Running code checks..."
flake8 .  # 假设使用Flake8进行Python代码检查
if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "Code style check failed. Please fix the issues before committing."
    exit 1
fi
echo "Code checks passed."

4-4、Git 仓库维护与优化

清理不再使用的分支

定期清理不再需要的远程分支可以保持仓库整洁。

git remote prune origin

压缩仓库大小

通过git gc手动进行垃圾回收，优化存储空间。

git gc --aggressive --prune

4-5、Git 安全策略

使用SSH密钥而非HTTPS

SSH连接提供了更强的安全性，避免在每次操作时输入密码。

保护分支

通过设置git config中的branch.*.protection属性，可以防止关键分支被误删或强制推送。

定期审计

定期审查提交历史和访问权限，确保没有异常活动。

以上内容深入探讨了Git的一些高级特性及其应用，帮助用户更高效、安全地管理版本控制。

五、Git 在团队中的应用

5-1、Git 流程规范

在团队开发中，遵循一套明确的Git流程规范至关重要，以确保代码质量和团队协作效率。规范通常包括以下步骤：

初始化仓库：项目开始时，首先在GitHub、GitLab等平台上创建远程仓库，并通过git clone命令将仓库克隆到本地。
```
git clone https://github.com/your-username/your-repo.git
```
分支管理：为每个新功能、修复或特性创建独立的分支，避免直接在main或master分支上工作。
```
git checkout -b feature/new-feature
```
提交规范：每次提交应仅包含逻辑相关的改动，并附带清晰的提交信息，采用 Imperative mood，如“Add feature X”。
```
git add .
git commit -m "Add feature X"
```
拉取最新代码：在推送前，先从远程仓库拉取最新代码并解决可能的冲突。
```
git pull origin main
```
代码审查：通过合并请求(Merge Request)或Pull Request进行代码审查，确保代码质量。

5-2、代码审查与合并请求

代码审查是提高代码质量和团队成员技能的关键环节。在Git中，这一过程通过创建合并请求实现：

创建合并请求：在完成开发后，向主分支发起合并请求，详细描述变更内容和目的。
添加审查员：指定其他团队成员作为审查员，他们将审查代码并提出建议或要求修改。
讨论与迭代：根据审查反馈，在自己的分支上进行必要的修改，然后推送到远程分支。
```
git push origin feature/new-feature
```
合并：审查通过后，可以安全地将分支合并到主分支。

5-3、分支策略与版本发布

采用合理的分支策略能有效管理版本发布：

主分支(main/master)：代表当前稳定版本，只接受经过测试和审查的代码合并。
开发分支(develop)：日常开发分支，所有新功能和修复均在此分支上开发。
特性分支(feature/*)：针对特定功能或修复的分支，开发完成后合并回develop。
发布分支(release/*)：从develop分支分出，用于准备新版本发布，最终合并至main并打标签。

版本发布时，使用以下命令打标签：

git tag -a v1.0.0 -m "Version 1.0.0 release"
git push origin v1.0.0

5-4、持续集成与持续部署（CI/CD）

CI/CD流程自动化了代码构建、测试和部署过程，保证快速且可靠的交付。

配置CI服务器：使用Jenkins、GitLab CI/CD、Travis CI等工具配置自动构建和测试。

编写yaml文件：定义自动化流程，包括构建触发条件、测试命令、部署步骤等。

# 示例：GitLab CI YAML 配置
stages:
  - build
  - test
  - deploy

build:
  stage: build
  script:
    - npm install
    - npm run build

test:
  stage: test
  script:
    - npm test

deploy:
  stage: deploy
  script:
    - ssh user@server "cd /var/www/my_app && git pull origin main"