Git 何謂分支

為了理解 Git 分支的實現(xiàn)方式，我們需要回顧一下 Git 是如何儲存數(shù)據(jù)的?；蛟S你還記得第一章的內(nèi)容，Git 保存的不是文件差異或者變化量，而只是一系列文件快照。

在 Git 中提交時，會保存一個提交（commit）對象，該對象包含一個指向暫存內(nèi)容快照的指針，包含本次提交的作者等相關(guān)附屬信息，包含零個或多個指向該提交對象的父對象指針：首次提交是沒有直接祖先的，普通提交有一個祖先，由兩個或多個分支合并產(chǎn)生的提交則有多個祖先。

為直觀起見，我們假設(shè)在工作目錄中有三個文件，準備將它們暫存后提交。暫存操作會對每一個文件計算校驗和（即第一章中提到的 SHA-1 哈希字串），然后把當前版本的文件快照保存到 Git 倉庫中（Git 使用 blob 類型的對象存儲這些快照），并將校驗和加入暫存區(qū)域：

$ git add README test.rb LICENSE
$ git commit -m 'initial commit of my project'

當使用 git commit 新建一個提交對象前，Git 會先計算每一個子目錄（本例中就是項目根目錄）的校驗和，然后在 Git 倉庫中將這些目錄保存為樹（tree）對象。之后 Git 創(chuàng)建的提交對象，除了包含相關(guān)提交信息以外，還包含著指向這個樹對象（項目根目錄）的指針，如此它就可以在將來需要的時候，重現(xiàn)此次快照的內(nèi)容了。

現(xiàn)在，Git 倉庫中有五個對象：三個表示文件快照內(nèi)容的 blob 對象；一個記錄著目錄樹內(nèi)容及其中各個文件對應(yīng) blob 對象索引的 tree 對象；以及一個包含指向 tree 對象（根目錄）的索引和其他提交信息元數(shù)據(jù)的 commit 對象。概念上來說，倉庫中的各個對象保存的數(shù)據(jù)和相互關(guān)系看起來如圖 3-1 所示：

圖 3-1. 單個提交對象在倉庫中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

作些修改后再次提交，那么這次的提交對象會包含一個指向上次提交對象的指針（譯注：即下圖中的 parent 對象）。兩次提交后，倉庫歷史會變成圖 3-2 的樣子：

圖 3-2. 多個提交對象之間的鏈接關(guān)系

現(xiàn)在來談分支。Git 中的分支，其實本質(zhì)上僅僅是個指向 commit 對象的可變指針。Git 會使用 master 作為分支的默認名字。在若干次提交后，你其實已經(jīng)有了一個指向最后一次提交對象的 master 分支，它在每次提交的時候都會自動向前移動。

圖 3-3. 分支其實就是從某個提交對象往回看的歷史

那么，Git 又是如何創(chuàng)建一個新的分支的呢？答案很簡單，創(chuàng)建一個新的分支指針。比如新建一個 testing 分支，可以使用 git branch 命令：

$ git branch testing

這會在當前 commit 對象上新建一個分支指針（見圖 3-4）。

圖 3-4. 多個分支指向提交數(shù)據(jù)的歷史

那么，Git 是如何知道你當前在哪個分支上工作的呢？其實答案也很簡單，它保存著一個名為 HEAD 的特別指針。請注意它和你熟知的許多其他版本控制系統(tǒng)（比如 Subversion 或 CVS）里的 HEAD 概念大不相同。在 Git 中，它是一個指向你正在工作中的本地分支的指針（譯注：將 HEAD 想象為當前分支的別名。）。運行 git branch 命令，僅僅是建立了一個新的分支，但不會自動切換到這個分支中去，所以在這個例子中，我們依然還在 master 分支里工作（參考圖 3-5）。

圖 3-5. HEAD 指向當前所在的分支

要切換到其他分支，可以執(zhí)行 git checkout 命令。我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)換到新建的 testing 分支：

$ git checkout testing

這樣 HEAD 就指向了 testing 分支（見圖3-6）。

圖 3-6. HEAD 在你轉(zhuǎn)換分支時指向新的分支

這樣的實現(xiàn)方式會給我們帶來什么好處呢？好吧，現(xiàn)在不妨再提交一次：

$ vim test.rb
$ git commit -a -m 'made a change'

圖 3-7 展示了提交后的結(jié)果。

圖 3-7. 每次提交后 HEAD 隨著分支一起向前移動

非常有趣，現(xiàn)在 testing 分支向前移動了一格，而 master 分支仍然指向原先 git checkout時所在的 commit 對象?，F(xiàn)在我們回到 master 分支看看：

$ git checkout master

圖 3-8 顯示了結(jié)果。

圖 3-8. HEAD 在一次 checkout 之后移動到了另一個分支

這條命令做了兩件事。它把 HEAD 指針移回到 master 分支，并把工作目錄中的文件換成了 master 分支所指向的快照內(nèi)容。也就是說，現(xiàn)在開始所做的改動，將始于本項目中一個較老的版本。它的主要作用是將 testing 分支里作出的修改暫時取消，這樣你就可以向另一個方向進行開發(fā)。

我們作些修改后再次提交：

$ vim test.rb
$ git commit -a -m 'made other changes'

現(xiàn)在我們的項目提交歷史產(chǎn)生了分叉（如圖 3-9 所示），因為剛才我們創(chuàng)建了一個分支，轉(zhuǎn)換到其中進行了一些工作，然后又回到原來的主分支進行了另外一些工作。這些改變分別孤立在不同的分支里：我們可以在不同分支里反復(fù)切換，并在時機成熟時把它們合并到一起。而所有這些工作，僅僅需要 branch 和 checkout 這兩條命令就可以完成。

圖 3-9. 不同流向的分支歷史

由于 Git 中的分支實際上僅是一個包含所指對象校驗和（40 個字符長度 SHA-1 字串）的文件，所以創(chuàng)建和銷毀一個分支就變得非常廉價。說白了，新建一個分支就是向一個文件寫入 41 個字節(jié)（外加一個換行符）那么簡單，當然也就很快了。

這和大多數(shù)版本控制系統(tǒng)形成了鮮明對比，它們管理分支大多采取備份所有項目文件到特定目錄的方式，所以根據(jù)項目文件數(shù)量和大小不同，可能花費的時間也會有相當大的差別，快則幾秒，慢則數(shù)分鐘。而 Git 的實現(xiàn)與項目復(fù)雜度無關(guān)，它永遠可以在幾毫秒的時間內(nèi)完成分支的創(chuàng)建和切換。同時，因為每次提交時都記錄了祖先信息（譯注：即 parent 對象），將來要合并分支時，尋找恰當?shù)暮喜⒒A(chǔ)（譯注：即共同祖先）的工作其實已經(jīng)自然而然地擺在那里了，所以實現(xiàn)起來非常容易。Git 鼓勵開發(fā)者頻繁使用分支，正是因為有著這些特性作保障。

接下來看看，我們?yōu)槭裁磻?yīng)該頻繁使用分支。