Git詳解之一：Git起步

原文：《Pro Git》

起步

本章介紹開始使用 Git 前的相關知識。我們會先了解一些版本控制工具的歷史背景，然後試著讓 Git 在你的系統上跑起來，直到最後配置好，可以正常開始開發工作。讀完本章，你就會明白為什麼 Git 會如此流行，為什麼你應該立即開始使用它。（檢視Git詳解系列的全部文章）

1.1 關於版本控制

什麼是版本控制？我真的需要嗎？版本控制是一種記錄若干檔案內容變化，以便將來查閱特定版本修訂情況的系統。在本書所展示的例子中，我們僅對儲存著軟體原始碼的文字檔案作版本控制管理，但實際上，你可以對任何型別的檔案進行版本控制。

如果你是點陣圖形或網頁設計師，可能會需要儲存某一幅圖片或頁面佈局檔案的所有修訂版本（這或許是你非常渴望擁有的功能）。採用版本控制系統 （VCS）是個明智的選擇。有了它你就可以將某個檔案回溯到之前的狀態，甚至將整個專案都回退到過去某個時間點的狀態。你可以比較檔案的變化細節，查出最 後是誰修改了哪個地方，從而導致出現怪異問題，又是誰在何時報告了某個功能缺陷等等。使用版本控制系統通常還意味著，就算你亂來一氣把整個專案中的檔案改 的改刪的刪，你也照樣可以輕鬆恢復到原先的樣子。但額外增加的工作量卻微乎其微。

本地版本控制系統

許多人習慣用複製整個專案目錄的方式來儲存不同的版本，或許還會改名加上備份時間以示區別。這麼做唯一的好處就是簡單。不過壞處也不少：有時候會混淆所在的工作目錄，一旦弄錯檔案丟了資料就沒法撤銷恢復。

為了解決這個問題，人們很久以前就開發了許多種本地版本控制系統，大多都是採用某種簡單的資料庫來記錄檔案的歷次更新差異（見圖 1-1）。

圖 1-1. 本地版本控制系統

其中最流行的一種叫做 rcs，現今許多計算機系統上都還看得到它的蹤影。甚至在流行的 Mac OS X 系統上安裝了開發者工具包之後，也可以使用 rcs 命令。它的工作原理基本上就是儲存並管理檔案補丁（patch）。檔案補丁是一種特定格式的文字檔案，記錄著對應檔案修訂前後的內容變化。所以，根據每次 修訂後的補丁，rcs 可以通過不斷打補丁，計算出各個版本的檔案內容。

集中化的版本控制系統

接下來人們又遇到一個問題，如何讓在不同系統上的開發者協同工作？於是，集中化的版本控制系統（ Centralized Version Control Systems，簡稱 CVCS ）應運而生。這類系統，諸如 CVS，Subversion 以及 Perforce 等，都有一個單一的集中管理的伺服器，儲存所有檔案的修訂版本，而協同工作的人們都通過客戶端連到這臺伺服器，取出最新的檔案或者提交更新。多年以來，這 已成為版本控制系統的標準做法（見圖 1-2）。

圖 1-2. 集中化的版本控制系統

這種做法帶來了許多好處，特別是相較於老式的本地 VCS 來說。現在，每個人都可以在一定程度上看到專案中的其他人正在做些什麼。而管理員也可以輕鬆掌控每個開發者的許可權，並且管理一個 CVCS 要遠比在各個客戶端上維護本地資料庫來得輕鬆容易。

事分兩面，有好有壞。這麼做最顯而易見的缺點是中央伺服器的單點故障。如果當機一小時，那麼在這一小時內，誰都無法提交更新，也就無法協同工作。要 是中央伺服器的磁碟發生故障，碰巧沒做備份，或者備份不夠及時，就還是會有丟失資料的風險。最壞的情況是徹底丟失整個專案的所有歷史更改記錄，而被客戶端 提取出來的某些快照資料除外，但這樣的話依然是個問題，你不能保證所有的資料都已經有人事先完整提取出來過。本地版本控制系統也存在類似問題，只要整個項 目的歷史記錄被儲存在單一位置，就有丟失所有歷史更新記錄的風險。

分散式版本控制系統

於是分散式版本控制系統（ Distributed Version Control System，簡稱 DVCS ）面世了。在這類系統中，像 Git，Mercurial，Bazaar 以及 Darcs 等，客戶端並不只提取最新版本的檔案快照，而是把原始的程式碼倉庫完整地映象下來。這麼一來，任何一處協同工作用的伺服器發生故障，事後都可以用任何一個鏡 像出來的本地倉庫恢復。因為每一次的提取操作，實際上都是一次對程式碼倉庫的完整備份（見圖 1-3）。

圖 1-3. 分散式版本控制系統

更進一步，許多這類系統都可以指定和若干不同的遠端程式碼倉庫進行互動。籍此，你就可以在同一個專案中，分別和不同工作小組的人相互協作。你可以根據需要設定不同的協作流程，比如層次模型式的工作流，而這在以前的集中式系統中是無法實現的。

 

1.2 Git 簡史

同生活中的許多偉大事件一樣，Git 誕生於一個極富紛爭大舉創新的年代。Linux 核心開源專案有著為數眾廣的參與者。絕大多數的 Linux 核心維護工作都花在了提交補丁和儲存歸檔的繁瑣事務上（1991－2002年間）。到 2002 年，整個專案組開始啟用分散式版本控制系統 BitKeeper 來管理和維護程式碼。

到了 2005 年，開發 BitKeeper 的商業公司同 Linux 核心開源社群的合作關係結束，他們收回了免費使用 BitKeeper 的權力。這就迫使 Linux 開源社群（特別是 Linux 的締造者 Linus Torvalds ）不得不吸取教訓，只有開發一套屬於自己的版本控制系統才不至於重蹈覆轍。他們對新的系統制訂了若干目標：

* 速度 * 簡單的設計 * 對非線性開發模式的強力支援（允許上千個並行開發的分支） * 完全分散式 * 有能力高效管理類似 Linux 核心一樣的超大規模專案（速度和資料量）

自誕生於 2005 年以來，Git 日臻成熟完善，在高度易用的同時，仍然保留著初期設定的目標。它的速度飛快，極其適合管理大專案，它還有著令人難以置信的非線性分支管理系統（見第三章），可以應付各種複雜的專案開發需求。

1.3 Git 基礎

那麼，簡單地說，Git 究竟是怎樣的一個系統呢？請注意，接下來的內容非常重要，若是理解了 Git 的思想和基本工作原理，用起來就會知其所以然，遊刃有餘。在開始學習 Git 的時候，請不要嘗試把各種概念和其他版本控制系統（諸如 Subversion 和 Perforce 等）相比擬，否則容易混淆每個操作的實際意義。Git 在儲存和處理各種資訊的時候，雖然操作起來的命令形式非常相近，但它與其他版本控制系統的做法頗為不同。理解這些差異將有助於你準確地使用 Git 提供的各種工具。

直接記錄快照，而非差異比較

Git 和其他版本控制系統的主要差別在於，Git 只關心檔案資料的整體是否發生變化，而大多數其他系統則只關心檔案內容的具體差異。這類系統 （CVS，Subversion，Perforce，Bazaar 等等）每次記錄有哪些檔案作了更新，以及都更新了哪些行的什麼內容，請看圖 1-4。

圖 1-4. 其他系統在每個版本中記錄著各個檔案的具體差異

Git 並不儲存這些前後變化的差異資料。實際上，Git 更像是把變化的檔案作快照後，記錄在一個微型的檔案系統中。每次提交更新時，它會縱覽一遍所有檔案的指紋資訊並對檔案作一快照，然後儲存一個指向這次快照 的索引。為提高效能，若檔案沒有變化，Git 不會再次儲存，而只對上次儲存的快照作一連結。Git 的工作方式就像圖 1-5 所示。

圖 1-5. Git 儲存每次更新時的檔案快照

這是 Git 同其他系統的重要區別。它完全顛覆了傳統版本控制的套路，並對各個環節的實現方式作了新的設計。Git 更像是個小型的檔案系統，但它同時還提供了許多以此為基礎的超強工具，而不只是一個簡單的 VCS。稍後在第三章討論 Git 分支管理的時候，我們會再看看這樣的設計究竟會帶來哪些好處。

近乎所有操作都是本地執行

在 Git 中的絕大多數操作都只需要訪問本地檔案和資源，不用連網。但如果用 CVCS 的話，差不多所有操作都需要連線網路。因為 Git 在本地磁碟上就儲存著所有當前專案的歷史更新，所以處理起來速度飛快。

舉個例子，如果要瀏覽專案的歷史更新摘要，Git 不用跑到外面的伺服器上去取資料回來，而直接從本地資料庫讀取後展示給你看。所以任何時候你都可以馬上翻閱，無需等待。如果想要看當前版本的檔案和一個月 前的版本之間有何差異，Git 會取出一個月前的快照和當前檔案作一次差異運算，而不用請求遠端伺服器來做這件事，或是把老版本的檔案拉到本地來作比較。

用 CVCS 的話，沒有網路或者斷開 VPN 你就無法做任何事情。但用 Git 的話，就算你在飛機或者火車上，都可以非常愉快地頻繁提交更新，等到了有網路的時候再上傳到遠端倉庫。同樣，在回家的路上，不用連線 VPN 你也可以繼續工作。換作其他版本控制系統，這麼做幾乎不可能，抑或非常麻煩。比如 Perforce，如果不連到伺服器，幾乎什麼都做不了（譯註：預設無法發出命令p4 edit file 開始編輯檔案，因為 Perforce 需要聯網通知系統宣告該檔案正在被誰修訂。但實際上手工修改檔案許可權可以繞過這個限制，只是完成後還是無法提交更新。）；如果是 Subversion 或 CVS，雖然可以編輯檔案，但無法提交更新，因為資料庫在網路上。看上去好像這些都不是什麼大問題，但實際體驗過之後，你就會驚喜地發現，這其實是會帶來很大不同的。

時刻保持資料完整性

在儲存到 Git 之前，所有資料都要進行內容的校驗和（checksum）計算，並將此結果作為資料的唯一標識和索引。換句話說，不可能在你修改了檔案或目錄之後，Git 一無所知。這項特性作為 Git 的設計哲學，建在整體架構的最底層。所以如果檔案在傳輸時變得不完整，或者磁碟損壞導致檔案資料缺失，Git 都能立即察覺。

Git 使用 SHA-1 演算法計算資料的校驗和，通過對檔案的內容或目錄的結構計算出一個 SHA-1 雜湊值，作為指紋字串。該字串由 40 個十六進位制字元（0-9 及 a-f）組成，看起來就像是：

Git 的工作完全依賴於這類指紋字串，所以你會經常看到這樣的雜湊值。實際上，所有儲存在 Git 資料庫中的東西都是用此雜湊值來作索引的，而不是靠檔名。

多數操作僅新增資料

常用的 Git 操作大多僅僅是把資料新增到資料庫。因為任何一種不可逆的操作，比如刪除資料，都會使回退或重現歷史版本變得困難重重。在別的 VCS 中，若還未提交更新，就有可能丟失或者混淆一些修改的內容，但在 Git 裡，一旦提交快照之後就完全不用擔心丟失資料，特別是養成定期推送到其他倉庫的習慣的話。

這種高可靠性令我們的開發工作安心不少，儘管去做各種試驗性的嘗試好了，再怎樣也不會弄丟資料。至於 Git 內部究竟是如何儲存和恢復資料的，我們會在第九章討論 Git 內部原理時再作詳述。

檔案的三種狀態

好，現在請注意，接下來要講的概念非常重要。對於任何一個檔案，在 Git 內都只有三種狀態：已提交（committed），已修改（modified）和已暫存（staged）。已提交表示該檔案已經被安全地儲存在本地資料庫 中了；已修改表示修改了某個檔案，但還沒有提交儲存；已暫存表示把已修改的檔案放在下次提交時要儲存的清單中。

由此我們看到 Git 管理專案時，檔案流轉的三個工作區域：Git 的工作目錄，暫存區域，以及本地倉庫。

圖 1-6. 工作目錄，暫存區域，以及本地倉庫

每個專案都有一個 Git 目錄（譯註：如果 git clone 出來的話，就是其中 .git 的目錄；如果git clone --bare 的話，新建的目錄本身就是 Git 目錄。），它是 Git 用來儲存後設資料和物件資料庫的地方。該目錄非常重要，每次克隆映象倉庫的時候，實際拷貝的就是這個目錄裡面的資料。

從專案中取出某個版本的所有檔案和目錄，用以開始後續工作的叫做工作目錄。這些檔案實際上都是從 Git 目錄中的壓縮物件資料庫中提取出來的，接下來就可以在工作目錄中對這些檔案進行編輯。

所謂的暫存區域只不過是個簡單的檔案，一般都放在 Git 目錄中。有時候人們會把這個檔案叫做索引檔案，不過標準說法還是叫暫存區域。

基本的 Git 工作流程如下：

1. 在工作目錄中修改某些檔案。 2. 對修改後的檔案進行快照，然後儲存到暫存區域。 3. 提交更新，將儲存在暫存區域的檔案快照永久轉儲到 Git 目錄中。

所以，我們可以從檔案所處的位置來判斷狀態：如果是 Git 目錄中儲存著的特定版本檔案，就屬於已提交狀態；如果作了修改並已放入暫存區域，就屬於已暫存狀態；如果自上次取出後，作了修改但還沒有放到暫存區域，就 是已修改狀態。到第二章的時候，我們會進一步瞭解其中細節，並學會如何根據檔案狀態實施後續操作，以及怎樣跳過暫存直接提交。

 

1.4 安裝 Git

是時候動手嘗試下 Git 了，不過得先安裝好它。有許多種安裝方式，主要分為兩種，一種是通過編譯原始碼來安裝；另一種是使用為特定平臺預編譯好的安裝包。

從原始碼安裝

若是條件允許，從原始碼安裝有很多好處，至少可以安裝最新的版本。Git 的每個版本都在不斷嘗試改進使用者體驗，所以能通過原始碼自己編譯安裝最新版本就再好不過了。有些 Linux 版本自帶的安裝包更新起來並不及時，所以除非你在用最新的 distro 或者 backports，那麼從原始碼安裝其實該算是最佳選擇。

Git 的工作需要呼叫 curl，zlib，openssl，expat，libiconv 等庫的程式碼，所以需要先安裝這些依賴工具。在有 yum 的系統上（比如 Fedora）或者有 apt-get 的系統上（比如 Debian 體系），可以用下面的命令安裝：

之後，從下面的 Git 官方站點下載最新版本原始碼：

然後編譯並安裝：

現在已經可以用 git 命令了，用 git 把 Git 專案倉庫克隆到本地，以便日後隨時更新：

在 Linux 上安裝

如果要在 Linux 上安裝預編譯好的 Git 二進位制安裝包，可以直接用系統提供的包管理工具。在 Fedora 上用 yum 安裝：

在 Ubuntu 這類 Debian 體系的系統上，可以用 apt-get 安裝：

在 Mac 上安裝

在 Mac 上安裝 Git 有兩種方式。最容易的當屬使用圖形化的 Git 安裝工具，介面如圖 1-7，下載地址在：

圖 1-7. Git OS X 安裝工具

另一種是通過 MacPorts (http://www.macports.org) 安裝。如果已經裝好了 MacPorts，用下面的命令安裝 Git：

這種方式就不需要再自己安裝依賴庫了，Macports 會幫你搞定這些麻煩事。一般上面列出的安裝選項已經夠用，要是你想用 Git 連線 Subversion 的程式碼倉庫，還可以加上 +svn 選項，具體將在第八章作介紹。（譯註：還有一種是使用 homebrew（https://github.com/mxcl/homebrew）：brew install git。）

在 Windows 上安裝

在 Windows 上安裝 Git 同樣輕鬆，有個叫做 msysGit 的專案提供了安裝包，可以到 Google Code 的頁面上下載 exe 安裝檔案並執行：

完成安裝之後，就可以使用命令列的 git 工具（已經自帶了 ssh 客戶端）了，另外還有一個圖形介面的 Git 專案管理工具。

 

 

1.5 初次執行 Git 前的配置

一般在新的系統上，我們都需要先配置下自己的 Git 工作環境。配置工作只需一次，以後升級時還會沿用現在的配置。當然，如果需要，你隨時可以用相同的命令修改已有的配置。

Git 提供了一個叫做 git config 的工具（譯註：實際是 git-config 命令，只不過可以通過 git 加一個名字來呼叫此命令。），專門用來配置或讀取相應的工作環境變數。而正是由這些環境變數，決定了 Git 在各個環節的具體工作方式和行為。這些變數可以存放在以下三個不同的地方：

●/etc/gitconfig 檔案：系統中對所有使用者都普遍適用的配置。若使用 git config 時用--system 選項，讀寫的就是這個檔案。

●~/.gitconfig 檔案：使用者目錄下的配置檔案只適用於該使用者。若使用 git config 時用--global 選項，讀寫的就是這個檔案。

●當前專案的 git 目錄中的配置檔案（也就是工作目錄中的 .git/config 檔案）：這裡的配置僅僅針對當前專案有效。每一個級別的配置都會覆蓋上層的相同配置，所以.git/config 裡的配置會覆蓋/etc/gitconfig 中的同名變數。

在 Windows 系統上，Git 會找尋使用者主目錄下的 .gitconfig 檔案。主目錄即 $HOME 變數指定的目錄，一般都是C:\Documents and Settings\$USER。此外，Git 還會嘗試找尋/etc/gitconfig 檔案，只不過看當初 Git 裝在什麼目錄，就以此作為根目錄來定位。

使用者資訊

第一個要配置的是你個人的使用者名稱稱和電子郵件地址。這兩條配置很重要，每次 Git 提交時都會引用這兩條資訊，說明是誰提交了更新，所以會隨更新內容一起被永久納入歷史記錄：

如果用了 --global 選項，那麼更改的配置檔案就是位於你使用者主目錄下的那個，以後你所有的專案都會預設使用這裡配置的使用者資訊。如果要在某個特定的專案中使用其他名字或者電郵，只要去掉--global 選項重新配置即可，新的設定儲存在當前專案的.git/config 檔案裡。

文字編輯器

接下來要設定的是預設使用的文字編輯器。Git 需要你輸入一些額外訊息的時候，會自動呼叫一個外部文字編輯器給你用。預設會使用作業系統指定的預設編輯器，一般可能會是 Vi 或者 Vim。如果你有其他偏好，比如 Emacs 的話，可以重新設定：

差異分析工具

還有一個比較常用的是，在解決合併衝突時使用哪種差異分析工具。比如要改用 vimdiff 的話：

Git 可以理解 kdiff3，tkdiff，meld，xxdiff，emerge，vimdiff，gvimdiff，ecmerge，和 opendiff 等合併工具的輸出資訊。當然，你也可以指定使用自己開發的工具，具體怎麼做可以參閱第七章。

檢視配置資訊

要檢查已有的配置資訊，可以使用 git config --list 命令：

有時候會看到重複的變數名，那就說明它們來自不同的配置檔案（比如 /etc/gitconfig 和 ~/.gitconfig），不過最終 Git 實際採用的是最後一個。

也可以直接查閱某個環境變數的設定，只要把特定的名字跟在後面即可，像這樣：

1.6 獲取幫助

想了解 Git 的各式工具該怎麼用，可以閱讀它們的使用幫助，方法有三：

比如，要學習 config 命令可以怎麼用，執行：

我們隨時都可以瀏覽這些幫助資訊而無需連網。不過，要是你覺得還不夠，可以到 Frenode IRC 伺服器（irc.freenode.net）上的 #git 或 #github 頻道尋求他人幫助。這兩個頻道上總有著上百號人，大多都有著豐富的 git 知識，並且樂於助人。

1.7 小結

至此，你該對 Git 有了點基本認識，包括它和以前你使用的 CVCS 之間的差別。現在，在你的系統上應該已經裝好了 Git，設定了自己的名字和電郵。接下來讓我們繼續學習 Git 的基礎知識。