【Git】轻松学会 Git（二）：掌握 Git 的分支管理

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前言

版本控制系统，如 Git 在软件开发和协作中扮演着关键的角色。它们帮助团队协同工作，跟踪代码的历史变化，解决冲突，以及确保项目的稳定性。而分支管理是版本控制中的一个核心概念，它使开发者能够在不同的方向上并行工作，而不会干扰彼此的进度。本文将深入探讨Git分支管理的方方面面。

一、对分支的理解

分支在Git中扮演着重要的角色，它们就像科幻电影中的平行宇宙，让你能够在不干扰主要项目的情况下开展工作。

想象一下，当你正在电脑前专注学习C++编程时，另一个你在另一个平行宇宙里可能正在努力学习JAVA编程。这两个平行宇宙互不干扰，就像两个独立的世界。然而，在某个时间点，这两个平行宇宙可能会合并，结果是你既掌握了C++，又掌握了JAVA！

让我们通过下面的图示来更好地理解这个概念：

在版本控制中，我们已经知道，每次提交都会形成一个快照，Git 会将这些提交串成一条时间线，这条时间线就可以看作是一个分支。目前为止，只有一个主要的时间线，在 Git 中，这个分支通常被称为主分支，即master分支。

主分支（master分支）的时间线：

每次提交，master 分支都会向前移动一步，这意味着随着不断的提交，master 分支的时间线也会变得越来越长。同时，HEAD 指针始终指向当前所在的分支，通常是 master 分支。

分支的概念让我们能够在不破坏主要项目的情况下进行实验、开发新功能或修复错误。接下来，我们将深入了解如何创建、切换、合并和删除分支，以及如何处理合并中的冲突，以及其他与分支相关的重要概念。

二、分支的创建

首先，我们可以使用命令 git branch 来查看当前 Git 中存在哪些分支：

输出显示只有一个分支，即master分支，而且前面有一个星号（*），表示当前所在的分支是master分支。

要创建一个分支，使用的命令依然是 git branch，只是需要在后面加上新建分支的名称，例如创建一个 dev 分支：

现在已成功创建一个名为dev的新分支。运行git branch命令来列出分支时，可以看到两个分支：dev和master，而星号（*）表示当前所在的分支是master分支。

同时，可以查看 .git/refs/heads/ 目录中的内容，也可以看到 dev 和 master 这两个分支：

如果再继续查看这两个分支的内容：

可以发现这两个分支指向的 commit id 是相同的，其原因在于， dev 是基于当前 master 分支创建的，因此它们指向内容一样。

例如下图所示：

三、分支的切换

3.1 切换到 dev 分支

此时如果想要切换到刚刚创建的dev分支，又该如何操作呢？这里使用到的命令是 git checkout [分支名称]。注意，这里的 git checkout 命令不需要带上 --，带上这个选项的意思是撤销工作区中的修改。

例如，切换到 dev 分支：

当切换成功后，再次使用 git branch 命令查看当前 Git 中的分支，可以看到星号（*）就指向了 dev 分支了。

并且，我们可以查看 HEAD 指针的内容：

发现 HEAD 指向的也是 dev 分支，则说明分支已经切换成功了。

HEAD 指向图示：

3.2 在 dev 分支上进行文件的修改和提交

此时，可以尝试修改 ReadMe 文件，新增一行内容：

在修改之后，进行 add 和 commit 操作：

3.2 来回切换 master 和 dev 分支，查看修改的内容

现在，dev 分支的工作完成了，此时再次切换回 master 分支：

然后再查看 ReadMe 文件的内容：

竟然发现刚才修改的内容并不存在，现在赶紧切换会 dev 分支看看：

在 dev 分支上内容还在。为什么会出现这个现象呢？让我们再来看看 dev 分支和 master 分支的指向，发现两者指向的提交已经不一样了：

看到这里就能明白了，因为我们是在 dev 分支上进行修改并提交的，而 master 分支此刻的提交点并没有发生变化，所有两个分支查看到的 ReadMe 文件的内容会有所不同。

此时分支的状态如图如下所示：

当切换到 master 分支时，HEAD 就指向了 master，当然看不到dev 分支的修改和提交了。

四、分支的合并

为了在 master 主分支上能看到新的提交，就需要将 dev 分支合并到 master 分支，而合并分支需要使用到的命令为：git merge [分支名]。

例如，想要 master 主分支合并 dev 分支：

1. 首先切换到 master 分支
   
2. 合并 dev 分支

可以通过输出的信息看到，合并了 dev 分支之后，master 分支上的 ReadMe 的内容也更新了。

此时，Git 中分支的状态图如下：

查看dev 和 master 文件内容：

可以发现，这个合并分支的过程是直接把 master 指向 dev 的当前提交，只是移动指针，所以速度非常快。这个模式称为 Fast-forward，即 “快进模式”，从上文合并分支时的输出信息就可以看到。当然，分支合并也不是每次都是快进模式，还涉及到其他模式。

五、分支的删除

合并完成后，dev 分支对于我们来说就没用了，此时 dev 分支就可以删除掉，删除分支使用的命令是 git branch -d [分支名]。注意如果当前正处于某分支下，就不能删除当前分支。

例如，切换至 dev 分支下，再尝试删除：

切换回 master 分支，删除 dev 分支：

此时，Git 中分支的状态图如下：

因为创建、合并和删除分支的速度非常快，所以 Git 鼓励我们使用分支完成某个任务，合并后再删掉分支，这和直接在master分支上的工作效果是一样的，但过程更加的安全。因为一旦新创建的分支出现了问题，则可以直接删除掉，而不会影响 master 分支。

六、冲突的合并

6.1 模拟制造冲突

可是，在实际分支合并的时候，并不是想合并就能合并成功的，有时候可能会遇到代码冲突的问题。为了演示这问题，创建一个新的分支dev1 ，并切换至这个分支。

我们可以使用命令 git checkout -b dev1 一步完成创建并切换的动作，示例如下：

在 dev1 分支下修改 ReadMe 文件，更改文件内容如下，并进行一次提交，例如：

然后再切换至 master 分支修改 ReadMe 文件，更改文件内容如下，并进行一次提交，

现在， master 分支和 dev1 分支各自都分别有新的提交，Git 的分支状态变成了这样：

6.2 解决冲突

如果此时尝试进行合并：

会发现出现了冲突，此时查看 ReadMe 文件：

其中，<<<<<<< HEAD 和 ======= 之间的内容表示当前分支的修改内容，而另一个则是 dev 分支合并过来的内容。只有冲突的代码才会放到 <<<<<<< HEAD 和 >>>>>>> dev1 区间里面。此时，这个冲突 Git 不能帮我们解决，只有我们进行手动选择保留哪一个。

此时，手动删除 master 修改的内容，而保留 dev1 分支上修改的内容：

使用 git status 查看状态：

当修复完冲突之后，还需要再次执行add 和 commit 操作。

到这里冲突就解决完成，此时的状态变成了：

⽤带参数的 git log 命令也可以看到分支的合并情况：

git log 命令参数说明：

1. --graph：以图形方式显示提交历史，显示分支和合并的关系。
2. --pretty=oneline：以一行的格式输出每个提交，其中包括提交哈希值和提交消息。
3. --abbrev-commit：使用较短的提交哈希值。

通过这些参数，可以得到一个以图形方式展示的提交历史，每个提交都以一行的格式显示，并且使用了较短的提交哈希值。提交历史中的每个提交都包括了提交哈希值和提交消息。

在上面输出中，可以看到提交历史中的不同分支（master和dev1）以及它们之间的分支合并关系。提交消息也提供了一些关于每个提交的描述信息，以便了解每个提交的内容和目的。

七、分支管理策略

7.1 分支合并模式

在Git中，分支合并可以采用不同的模式，这些模式影响了合并后的提交历史和分支之间的关系。以下是两种常见的分支合并模式：

7.1.1 Fast-forward 模式

Fast-forward（快进）模式是一种分支合并模式，它通常用于合并一个分支到另一个分支，其中目标分支没有新的提交。这种情况下，Git会直接将目标分支指向要合并的分支的最新提交，而不会创建新的合并提交。这会导致分支历史线性，并且目标分支会包含来自要合并的分支的所有提交。

Fast-forward 模式的特点包括：

• 分支历史线性，没有合并提交。
• 目标分支指向要合并分支的最新提交。

这种模式通常在合并较小的、独立的修复或特性分支时使用，以保持分支历史的整洁。

例如下面的例子，演示了 Fast-forward 模式：

上面演示了 Fast-forward 模式的分支合并。下面对其简单说明：

1. 首先创建了一个新分支dev2，并在该分支上修改了ReadMe文件，进行了一次提交。这导致dev2分支前进，它现在指向了这个新提交。

2. 然后，切换回master分支，并试图将dev2分支合并到master分支。由于在合并时，master分支没有新的提交，Git 可以直接将master分支移动到与 dev2 相同的提交，这就是 Fast-forward 模式。

3. 合并完成后，master 分支指向了与 dev2 分支相同的提交，这是一个快速合并，没有创建新的合并提交。可以看到合并信息中显示了 “Fast-forward”。

4. 最后，运行了git log命令，以图形方式查看提交历史。在输出中，可以看到master和dev2分支现在都指向相同的提交9bbf560，这是由于Fast-forward 合并。

Fast-forward 模式适用于在合并分支时，目标分支没有新的提交，因此可以直接移动目标分支指针，以保持历史线性。这样的合并通常用于合并短期、独立的修复或特性分支。

另外，在这种 Fast forward 模式下，删除分支后，查看分支历史时，会丢掉分支信息，看不出来最新提交到底是 merge 产生的的还是正常提交的。

7.1.2 No-fast-forward 模式

No-fast-forward（非快进）模式是一种分支合并模式，它用于合并分支时创建新的合并提交，即使目标分支没有新的提交。这种模式下，会保留要合并的分支的提交历史，而不是将其线性添加到目标分支。

No-fast-forward 模式的特点包括：

• 创建新的合并提交，以保留分支历史。
• 分支历史分叉，目标分支包含合并提交。

这种模式通常在合并较大的、长期存在的分支（如特性分支或开发分支）时使用，以保留分支的完整历史记录，并清楚地表示哪些提交来自于哪个分支。

要控制分支合并模式，可以使用git merge命令的--no-ff选项，来强制创建一个合并提交，即使是 Fast-forward 情况。例如：

git merge --no-ff -m "提交信息" feature-branch

这将会在合并时创建一个新的合并提交，无论是否存在 Fast-forward 的条件。

例如下面的例子，演示了 No-fast-forward 模式：

在上面示例中，演示了No-fast-forward模式的分支合并。面对其简单说明：

1. 首先切换到dev2分支，并在该分支上再次修改了ReadMe文件，然后进行了一次提交。这导致dev2分支前进，它现在指向了这个新提交。

2. 接下来，切换回master分支，并使用了--no-ff选项进行合并，还提供了合并提交消息，以表示这是一个使用非 Fast-forward 模式合并的操作。

3. 合并完成后，Git 创建了一个新的合并提交（合并提交消息中显示 “Merge made by the ‘ort’ strategy.”），这个提交包含了 dev2 分支和master 分支的历史。在这个合并提交中，会显示两个分支的修改。

4. 最后，运行了git log命令，以图形方式查看提交历史。在输出中，可以看到master分支现在包含了一个合并提交8b20b97，这个提交将dev2分支的更改合并到了master中。

No-fast-forward 模式适用于合并分支时要保留分支历史的情况，即使目标分支没有新的提交。这种模式可以帮助我们清楚地了解分支之间的关系，特别是在合并较大的、长期存在的分支时，以保留完整的历史记录。

7.2 分支策略：如何高效管理项目的分支

在软件开发中，Git 分支管理是一个至关重要的方面。它不仅影响到团队的协作，还能够确保项目的稳定性和版本控制。下面，将介绍一种常见的分支策略，以及如何使用它来高效地管理我们的项目。

7.2.1 为什么需要分支策略？

在大多数软件开发项目中，有多个开发者同时工作，每个开发者都会添加新功能、修复错误或进行其他更改。为了协调这些工作，需要一种良好的分支管理策略，以便保持项目的稳定性、可维护性和可追溯性。分支策略有助于解决以下问题：

1. 保持主分支稳定：主分支（通常是master分支）应该保持稳定，只用于发布新版本。这意味着不应该在主分支上进行日常开发，以免引入错误。

2. 在开发分支上进行工作：开发者应该在专门的开发分支（通常是dev分支）上进行工作。这些开发分支是不稳定的，可以用于添加新功能、修复错误等。

3. 及时合并到主分支：当一个新版本准备好发布时，应将开发分支合并到主分支，并在主分支上发布版本。这确保了每个版本都是稳定的。

7.2.2 分支策略示例

让我们看一个常见的分支策略示例，其中包括主分支、开发分支和个人分支：

主分支（master）：

• 主分支是最稳定的分支，仅用于发布新版本。在日常开发中不要直接在主分支上工作。
• 当新版本准备好时，从开发分支合并到主分支，并发布版本。

开发分支（dev）：

• 开发者在开发分支上进行日常工作。这些分支可以包含多个功能、修复等。
• 当一个功能或修复完成时，将其合并到开发分支。
• 定期将开发分支合并到主分支，以准备发布新版本。

个人分支（Feature Branches）：

• 每个开发者可以创建个人分支，用于独立开发特定功能或修复。
• 开发者可以在个人分支上进行实验和测试。
• 当功能或修复完成时，将个人分支合并到开发分支。

分支策略示意图：

下面的图示演示了分支策略的工作流程：

总而言之，使用适当的分支策略可以显著提高团队的协作效率，确保项目的稳定性，并简化版本控制。当多个开发者同时工作时，分支策略能够帮助团队更好地管理代码库，从而更容易地跟踪每个功能和修复的状态。

八、在开发 dev 分支时处理 master 分支 Bug

8.1 处理开发中的 dev 分支

假如我们现在正在 dev2 分支上进行开发，开发到一半的时候，突然发现 master 分支上面有存在 Bug，需要解决。在 Git 中，每个 Bug 都可以通过一个新的临时分支来修复，修复后，合并这个临时分支，然后将临时分支删除。

可现在 dev2 的代码在工作区中开发了一半，还无法提交，怎么办？例如：

此时，开发 dev2 分支还未完成，就通知了在 master 分支上存在一个 Bug 需要立即解决，但是没有提交就直接切换至 master 分支的话，就会提示 ReadMe 文件已经发生了修改。

那么如何解决这个问题呢？幸运的是，Git 提供了应该 git stash 命令，可以将当前的工作区信息进行储藏，被储藏的内容可以在将来某个时
间恢复出来。

例如，再次切换会 dev2 分支，储存工作区内容：

然后查看 .git 目录结构，可以发现多了一个 stash 文件：

使用 git status 命令查看状态，发现工作区是干净的了。

8.2 新建分支以处理 master 分支 上的 Bug

储藏 dev2 的工作区之后，由于我们要基于 master 分支来修复 Bug，所以需要切回 master 分支，再新建临时分支来修复 Bug，示例如下：

切换 master 分支，并创建并切换到 fix_bug 临时分支：

此时 ReadMe 文件内容如下：

假设需要在 aaabbb 后面加上 ccc 才算是修复了 Bug。

在 fix_bug 分支上修复 Bug，经过 add 和 commit 操作之后，切换会 master 分支进行合并。

至此，master 分支上的 Bug 便成功修复了，现在就可以继续开发 dev2 分支了。

8.3 继续开发 dev 分支

要继续开发 dev2 分支，首先需要恢复 dev2 工作区中储藏的内容。首先可以使用命令 git stash list 来查看储藏了哪些分支的工作区内容，然后使用 git stash pop 命令来恢复工作区内容，例如：

当恢复工作区内容之后，就可以继续在dev2上进行开发了。开发完成之后，执行 add 和 commit 操作存放至暂存区：

8.4 解决 dev 分支与 master 分支上的冲突

但我们注意到了，修复了 master 分支上的 Bug，并完成了 dev2 上的开发，但是由于 dev2 分支是基于为修改 Bug 的 master 分支创建的，上面的 Bug 并没有修复。此时的状态图如下：

因为 master 分支目前是最新的提交，是要领先于新建 dev2 时基于的 master 分支的提交，所以我们在 dev2 中看不见修复 Bug 的相关代码。

我们的最终目的是要让 master 合并 dev2 分支，那么正常情况下我们切回 master 分支直接合并即可，但这样其实是有一定风险的。是因为在合并分支时可能会有冲突，而代码冲突需要我们手动解决（在 master 上解决）。并且无法保证对于冲突问题可以正确地一次性解决掉。

在实际的项目中，代码冲突不只一两行那么简单，有可能几十上百行，甚至更多，解决的过程中难免手误出错，导致错误的代码被合并到 master 上。此时的状态为：

那么如何解决这个问题呢？一个好的建议就是：最好在自己的 dev 分支上先合并 master 分支，最后再让 master 去合并 dev ，这样做的目的是在有冲突的情况下可以在本地分支解决并测试，而不影响 master 分支。

此时的状态为：

dev 分支先合并 master 分支：

master 分支再合并 dev 分支：

下面是处理 dev2 分支和 master 分支冲突的演示：

首先，dev2 分支去合并 master 分支，然后手动处理冲突：

当冲突处理完后进行 add 和 commit 操作，然后再切换至 master 分支，去合并 dev2 分支：

最后，可以通过 git log 命令查看整个分支的处理流程：

九、删除未合并的分支：解决中途放弃的功能分支

在软件开发中，添加新功能是家常便饭。然而，有时候你可能在开发某个新功能时，由于各种原因，不得不放弃它。你可能不希望将未完成的、实验性质的代码混合到主分支中，因此最好的做法是创建一个新的功能分支，在上面进行开发，完成后再将其合并，最终删除该功能分支。

但是，如果你在某个功能分支上开发了一半，然后突然被告知需要停止开发该功能，那么该功能分支就没有继续存在的必要了。这时，传统的git branch -d命令不能用来删除该分支，因为它尚未完全合并到其他分支。让我们看一下如何处理这种情况。

假设我们创建了一个名为dev的功能分支，但在开发过程中被中止。下面是删除未合并的功能分支的示例：

首先，我们创建并切换到dev分支：

[root@VM-16-9-ubuntu gitcode]# git checkout -b dev
Switched to a new branch 'dev'

然后，我们在dev分支上进行一些修改和提交：

[root@VM-16-9-ubuntu gitcode]# vim ReadMe 
# 进行一些修改
[root@VM-16-9-ubuntu gitcode]# git add .
[root@VM-16-9-ubuntu gitcode]# git commit -m "modify ReadMe"
[dev b67e97b] modify ReadMe
 1 file changed, 2 insertions(+)

接下来，切换回master分支：

[root@VM-16-9-ubuntu gitcode]# git checkout master 
Switched to branch 'master'

此时，如果我们尝试使用传统的git branch -d命令删除dev分支，会收到一个错误消息，因为该分支尚未完全合并：

[root@VM-16-9-ubuntu gitcode]# git branch -d dev 
error: The branch 'dev' is not fully merged.
If you are sure you want to delete it, run 'git branch -D dev'.

如上所示，Git 提示我们该分支尚未完全合并。为了强制删除该功能分支，我们可以使用-D选项，如下所示：

[root@VM-16-9-ubuntu gitcode]# git branch -D dev 
Deleted branch dev (was b67e97b).

通过-D选项，我们成功删除了未合并的dev分支。

因此，在软件开发中，管理分支是一项关键任务。当需要删除一个未合并的功能分支时，可以使用git branch -D命令，但要小心，确保不再需要这个分支。删除未合并的分支可以保持代码库的整洁，但请谨慎操作，以免误删分支。