Git輕松入門1：本地倉庫篇

什么是Git

版本控制系統

首先我們要明白，什么是版本控制系統（version control systems）？

版本控制系統，顧名思義，就是能控制文件處於哪個版本的系統。

e.g. 你在博客園里編輯的文章，你可以控制文章是處於某個時間點的版本。

而Git就是一款版本控制系統，而且是分布式的。

與分布式相對應的是集中式版本控制系統，它的版本庫是存儲在中央服務器的。工作的時候你需要先從中央服務器取得最新的版本，等工作完了，再把自己的工作推送回中央服務器。但這有個問題：萬一哪天中央服務器崩潰了甚至數據丟失了，那所有人不就都無法工作了？

於是分布式版本控制系統（Distributed Version Control System，簡稱 DVCS）就應運而生了。它沒有“中央服務器”，每個人的電腦上都有一份完整的版本庫，如果某個人的電腦壞了導致版本庫丟失了，直接從別人那復制一個版本庫過來即可。

Git的基本工作原理

有一類版本控制系統是基於差異（delta-based）來進行版本控制的。

這類版本控制系統存儲的是新文件和舊文件間的區別（delta）。這里的delta和高中物理里的delta一樣，\(Δv = v_2 - v_1\)，都指的是變化量。

而Git和上述這類版本控制系統的工作原理不同：每當你對提交新項目或者對項目進行修改，它會把項目的所有文件都壓縮保存起來，這個壓縮文件在Git中被稱為快照（snapshot）。每次有更新就會每次把所有文件都壓縮起來存儲一遍，形成一系列快照。

當我們需要處於某個時間點版本的文件時，直接根據索引，找到那個時間點的快照即可。

操作指令

在開始介紹Git相關的指令前，我們先創建三個文件。

創建版本庫

所謂“版本庫（repository）”就是一個用來存儲文件歷史版本的倉庫。所以要想對文件進行版本控制，我們需要先初始化一個版本庫來存儲文件的各個歷史版本。

$ git init 命令能把當前所在目錄變為由Git管理的倉庫（或是對該位置已有倉庫進行初始化），使得該目錄下的文件可被Git進行版本控制。

當執行完該命令后，可以看到該目錄下生成了一個 .git 的文件夾。

把文件添加到版本庫

創建完版本庫后，我們還需要把文件放進去才能對其進行版本控制。

而把文件添加到版本庫需要兩個步驟：

第一步，用 $ git add 命令把需要跟蹤版本的文件添加到暫存區。

第二步，用 $ git commit 命令告訴倉庫：我確定要對暫存區里的文件進行版本控制，請把暫存區里的文件正式放入倉庫管理。

-m "xxx" 是對本次提交的備注說明；2 files changed 指有兩個文件變動：即我們新添加的 README.md 和 demo1.txt；1 insertion 指插入1行內容：即我們在 README.md 文件中插入的“Git is a version control system.”。

在每次提交變動（commit）后，都會產生對應的快照。快照，我們在Git的工作原理那章提到過，它就是被放入版本庫中的所有文件的壓縮版本。我們可以把快照理解成是游戲的存檔。在玩游戲時，我們每通過一關就會保存游戲。如果進行到某一關死了，那就可以通過讀取存檔來回到前面的某一關。Git也一樣，每次commit就是在給文件存檔，要是哪一天文件誤刪了或出錯了，那我們就可以讀取存檔，讓文件恢復到存檔時的狀態。

通過 $ git log 命令，可以查看當前共有幾個存檔。

同步修改到版本庫

當我們在工作區（工作區就是當你打開“我的電腦”看到的目錄就叫工作區）里對文件進行修改后，如何把更新同步到版本庫中，讓版本庫也擁有文件最新的版本呢？

我們先添加一行話到 README.md 文件中，使其內容變為如下：

Git is a version control system.
Git is distributed. 

現在，運行 $ git status 命令查看版本庫當前狀態：

從狀態中我們可以得到2個信息：

1. 對 README.md 文件進行了修改，並且這次修改還沒有被添加到暫存區。
2. 在 learn_git 目錄下，demo2.txt 文件沒被添加到倉庫中以進行版本追蹤。

如果我們想要進一步得知對 README.md 文件進行了哪些修改，可以用 $ git diff 命令（這步並不是必須的）。

可以看到，新增加的改動是“Git is distributed”這行話。

確定了作出哪些修改后，再把它提交到倉庫自然就放心多了。提交修改和之前提交新文件需要同樣的兩個步驟：$ git add 和 $ git commit。

我們先運行 $ git add，然后看看版本庫狀態。

可以看到，當我們用 $ git add 命令把文件添加到暫存區后，版本庫狀態就不會再提示我們“尚未暫存已備提交的變更”，而是提示“要提交的變更”，即提示我們要用 $ git commit 命令提交這次變更。

那我們就再運行一下 $ git commit 命令，再來看看版本庫狀態。

再用git log查看一下當前共有幾個存檔（快照）。

從以上兩張截圖可以看出現在已經沒有需要提交的修改了，只剩下未跟蹤的文件 demo2.txt 了，剛才的那次變動已經被版本庫存檔了。

把文件從版本庫中刪除

刪除文件也算是對文件的一種修改。同樣也需要兩步：

1. 用 $ git rm <file> 把該文件從工作區刪除。
2. commit這次變動，把刪除同步到版本庫。

注：在執行 $ git rm <file> 指令時，Git會默認執行 $ git add 命令來把這次修改提交到暫存區。

回退到某個版本

我們已知目前共有2個存檔：第一個存檔的ID是b1a6863...，存檔備注是“added README and demo1”；第二個存檔的ID是245fcc1...，存檔備注是“modified README”。

在Git中，HEAD 是一個指針，它會指向當前所在分支的最新存檔，分支的概念我們后邊在介紹，但反正目前我們沒有創建別的分支。你讓 HEAD 指向哪個版本號，Git就把當前版本定位在哪。所以此時 HEAD 代表的就是ID為245fcc...的存檔，那么在它前一個的存檔就是 HEAD^，前N個的存檔就是 HEAD~N。

有一天你可能會覺得第二個版本很糟糕，不如第一個版本，於是想坐時光機回到過去，讓一切復原到第一個版本時的樣子。這時我們可以用 $ git reset 命令來幫助我們穿越時空。

我們再來看一下 README.md 里的內容，后面新添加的那行就不見了，內容回到了最初的時候：

Git is a version control system.

再運行一下 $ git log。

一切真的都回到了過去！連存檔都變成和當時一樣，只有b1a6863...這一個了！

為什么回退的速度這么快呢？

因為我們每個版本的文件都被保存在了快照里，Git僅僅只需要把 HEAD 指針從一個快照指向到另一個快照，再把目錄里的文件替換成那個快照里的文件即可。

所以建議：無論是大的變動還是小的變動，都存一下檔（即commit）。只有把這個版本存檔了，保存進快照里了，日后才能通過讀檔來返回到該版本。

可萬一你又后悔了，覺得一切還是像第二個版本時的那樣好，怎么辦？通過 $ git log 命令已經找不到第二個版本的存檔了，是不是回不去了？

並不是的。在Git中，你的每次操作就會留下記錄，我們可以用 $ git reflog 來查看所有的操作。

從中我們可以看到，備注為“modified README”的那次commit的ID是245fcc1。有了commit ID后，我們就又能通過 $ git reset 命令回到未來了！

再運行一下 $ git log 和打開 README.md 文件，可以確認真的回到了未來！

撤銷修改

撤銷修改有三種情況：

1. 修改還沒添加到暫存區。
2. 修改已經添加到暫存區，但還沒commit。
3. 修改已經commit。

修改還沒添加到暫存區

我們先談第一種情況。

假設你往 README.md 文件里添加了一行“My boss is stupid. ”，而這最新修改還沒有被你添加到暫存區。所以當你運行$ git status 命令時，你看到Git提示你有尚未暫存已備提交的修改。

你覺得這句話可能會讓你被炒魷魚，盡管你說的是事實。於是你最終還是決定把這句話刪掉。

有兩種刪除方式：

1. 手動打開 README.md 文件，然后把這句話刪掉，讓文件回到添加這行話前的樣子。
2. 按照Git提示的，用 $ git restore <file> 命令，來直接撤銷改文件在工作區的變動。

你覺得第二種方式看起來顯得逼格更高點，於是你輸入如下命令。

$ git restore README.md

然后當你再打開README.md文件，發現那句話果然消失了；再運行 $ git status 命令，發現Git也沒有任何提示了。

修改已經添加到暫存區但還沒commit

再來談談第二種情況：你不僅寫了那句話，還提交到了暫存區！所以當你運行 $ git status 命令時，你看到Git提示你有要提交的變更。

有了上次撤銷的經驗，你就放心地按照Git的提示輸入如下命令：

$ git restore --staged README.md

再運行 $ git status，你發現現在它提示的和第一種情況一樣了，而打開工作區里 README.md 文件，那句話還在。原來這個命令只是幫你撤銷一小步，僅僅是從暫存區移除，而不是幫你一夜回到解放前。

當然了，如果你很不幸的已經commit這次提交了，那就只能用 $ git reset 來版本回退了。

總結

Git中文件的所有狀態以及狀態間的轉換可以被概括為下面這張圖。

最后，總結一下今天出現過的幾個Git命令：

# 創建版本庫
$ git init

# 把文件添加到暫存區
$ git add <file>

# 把暫存區里的變動提交到版本庫
$ git commit

# 查看當前所有快照
$ git log

# 查看版本庫當前狀態
$ git status

# 查看某文件的變動
$ git diff

# 刪除文件，並把這次變動提交到暫存區
$ git rm <file>

# 版本間的前進和回退
$ git reset

# 撤銷修改
$ git restore

參考

1. https://sp18.datastructur.es/materials/guides/using-git.html
2. https://www.liaoxuefeng.com/wiki/896043488029600
3. http://git-scm.com/book/en/v2/Getting-Started-What-is-Git%3F
4. https://stackoverflow.com/questions/4964099/what-is-a-git-snapshot

 
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