使用Git进行版本控制

前言

版本控制软件让你能够拍摄处于可行状态的项目的快照。修改项目（如实现新功能）后，如果项目不能正常运行，可恢复到前一个可行状态。
通过使用版本控制软件，你可以无忧无虑地改进项目，不用担心项目因你犯了错而遭到破坏。对大型项目来说，这显得尤其重要，但对于较小的项目，哪怕是只包含一个文件的程序，这也大有裨益。
在本文中，你将学习到如何安装Git，以及如何使用它来对当前开发的程序进行版本控制。Git 是当前最流行的版本控制软件，它包含很多高级工具，可帮助团队协作开发大型项目，但其最基本的功能也非常适合独立开发人员使用。Git通过跟踪对项目中的每个文件的修改来实现版本控制，如果你犯了错，只需恢复到保存的前一个状态即可。
说明：笔者使用的是CentOS 7的64位 Linux环境

1、安装、配置 Git

Git可在所有操作系统上运行，但其安装方法因操作系统而异。

1.1 在Linux系统中安装Git

要在Linux系统中安装Git，执行如下命令：

CentOS:
$ sudo yum install git
Ubuntu:
$ sudo apt-get install git

安装完成后可以通过下述命令查看安装的版本：

git --version

1.2 在OS X系统中安装Git

OS X系统可能自带Git，因此在安装前先执行命令：‘git --version’。如果在输出中查看到具体的版本号，说明系统已经安装了Git；如果看到的是提示安装或升级Git的信息，根据屏幕显示的提示信息操作即可。
也可以访问链接：https://git-scm.com/ ,单击链接Downloads，再点击适合你所用的系统的安装程序。

1.3 在Windows系统中安装Git

访问：https://gitforwindows.org/，单击Download。

1.4 配置Git

Git跟踪谁修改了项目，哪怕参与项目开发的人只有一个。为此，Git需要知道你的的用户名和电子邮件地址。用户必须提供用户名，但是可以使用虚构的电子邮件地址：

$ git config --global user.name "wsy"
$ git config --global user.email "username@example.com"

如果忘了这一步，在首次提交时，Git将提示用户提供这些信息

2、创建项目

• 在所用系统中创建一个名为 git_practice 的文件夹作为项目目录;
• 在项目目录下创建空文件：module.py
• 在项目目录下创建一个简单的python程序：hello_world.py 作为需要跟踪的项目文件，输入以下内容：

import module

print('Hello Git world!')

注：这里之所以需要创建一个空的module.py文件是因为在程序hello_world.py要引用他，这样在程序运行后就会生成一个__pycache__文件夹，这个文件夹我们后续不需要让Git跟踪它，所以要对它做忽略操作。

关于__pycache__文件夹：python解释器会对 *.py 文件进行编译，并且将编译结果保存到__pycache__目录下。在下次执行工程时，如果发现这个 *.py 没有被修改过，那么就会跳过编译这一步，直接执行在__pycache__中已经完成编译的.pyc文件。而且，只有被导入的module才会生成对应的 *.pyc文件，生成的 *.pyc 文件的命名规则是： ‘module.interpreter_version.pyc’。这样做的好处是，如果需要执行比较大的工程文件，那么会节约很多时间。

整个创建流程如下：

3、忽略文件

上面说过，扩展名为 .pyc 的文件是根据 .py 文件自动生成的，因此无需让Git跟踪它们。这些文件存储在 pycache 目录中。

为了让Git忽略__pycache__目录，执行下属操作：

• 在项目目录下创建一个名为 .gitignore 的特殊文件，该文件以句点打头，且没有扩展名；
• 在 .gitignore 中添加下面一行内容：

__pycache__/

这让Git忽略__pycache__目录中的所有文件。使用 .gitignore 可避免项目混乱，开发起来更容易。

注：如果你使用的编译器是 python2.7，请将这行内容改为 *.pyc。因为python2.7不会自动创建目录 pycache，它将每个.pyc文件都存储在相应.py文件所在目录中。其中的星号（*）让Git忽略所有扩展名为.pyc的文件。

流程如下：

4、初始化仓库

至此，我们创建了一个目录，其中包含一个python文件和一个 .gitignore 文件，下面可以初始化一个Git仓库了。为此，打开一个终端窗口，切换到文件夹 git_practice，并执行如下命令：

git init

如下：
输出表明，Git在git_practice中初始化了一个空仓库。仓库里是程序中被Git主动跟踪的一组文件。Git用来管理仓库的文件都存储在隐藏的 *.git/中，用户无需与该目录打交道，但是千万不能删除该目录，否则将丢失项目的所有历史记录。

5、检查状态

执行其它操作前，先执行下述命令来看一下项目的状态：

git status

在Git中，分支（master）是项目的一个版本。从上述输出可以看出，目前项目位于分支master上。用户每次查看项目状态时，输出都将指出你位于分支master上。接下来的输出表明，我们将进行初始提交。提交是项目在特定时间点的快照。
接着，Git指出了项目中未被跟踪的文件，因为到目前为止我们还没有告诉它要跟踪哪些文件，从这里就可以看出，被我们忽略掉的__pycache__目录就不被跟踪。
最后，输出提示我们“提交为空，但是存在尚未跟踪的文件”，并告知如何建立跟踪，即使用 git add。
所以下面的任务就是将文件加入到仓库中。

6、将文件加入到仓库中

下面将上述指出的文件加入到仓库中，并再次检查状态。
可以通过下述两种方法进行添加：

1、逐个文件添加
git add .gitignore
git add hello_world.py
git add module.py

2、整体添加
git add .

命令 git add . 将项目中未被跟踪的所有文件都加入到仓库中，不需要一个文件一个文件的添加，这对于改动文件较多的项目来说很方便。它不提交这些文件，而只是让Git开始关注它们。下面我们再检查项目状态时，发现Git找出了需要提交的一些修改，且标出了新添加到仓库中的文件。
也可以理解为，通过 git add 将文件从工作目录添加到了一个暂存区。

7、执行提交

下面开始执行第一次提交，提交结束后再次查看项目状态，如下：
我们执行命令：commit -m "Started project." 以拍摄项目的快照。其中，标志 -m 让Git将接下来的消息（Started project.）记录到项目的历史记录中（也可以把这个消息当成是本次提交的一个title，用于辨识）。输出表明我们在分支 master上，且有3个文件被修改了。
现在我们再检查状态时，发现我们在分支master上，且工作目录是干净的。这是用户每次提交项目的可行状态时都希望看到的结果。如果显示的消息不是这样的，请仔细阅读，很可能是在提交前忘记了添加文件。

8、查看提交历史

Git记录所有的项目提交，通过命令 git log即可查看提交历史，下面来看一下提交历史：
用户每次提交时，Git都会生成一个包含40字符的独一无二的引用ID，它记录提交是谁执行的、提交的时间以及提交时指定的消息。并非在任何情况下你都需要所有的这些信息，因此Git提供了一个选项，让你能够打印提交历史条目更加简单的版本：
标志 --pretty=oneline指定显示两项最重要的信息：提交的引用ID以及为提交记录的消息(title)。

9、第二次提交

为了展示版本控制的强大之处，下面需要对项目进行修改，并提交所做的修改。为此，我们在 hello_world.py 中再添加一行代码：

import module

print('Hello Git world!')
print('Hello everyone.')

此时如果再查看项目状态，将发现Git已经注意到了这个文件的变化：
输出指出了我们当前所在的分支、被修改了的文件名称，还指出了所做的修改尚未提交。下面来提交所做的修改，并再次查看状态：
理论上来说，这里修改了文件后，应该先执行 git add . 或 git add hello_world.py 将新文件添加到仓库中，然后再使用 git commit … 命令执行提交。这里没有这样做，而是直接使用了 git commit 命令，辅之以 -am 选项，这是因为标志 -a 就是让Git将仓库中所有修改了的文件都加入到当前提交当中，而 -m 还是起到让Git在提交历史中记录一条消息的作用，这样简化了将文件添加到仓库中的步骤。

10、撤销修改

下面来看看如何放弃所做的修改，恢复到前一个可行状态。为此，首先在 hello_world.py 中再添加一行代码：

import module

print('Hello Git world!')
print('Hello everyone.')

print('Oh no, I broke the project!')

保存并运行这个文件，再查看状态，发现Git注意到了所做的修改：
现在，我们可以提交所做的修改，但这次我们不提交修改，而是要恢复到上一次提交（也就是本次修改之前的状态）。为此，不对 hello_world.py 执行任何操作——不删除刚刚添加的代码，也不使用文本编辑器的撤销功能，而是在终端中执行如下命令：

git checkout .

如图：
命令git checkout让用户能够将项目恢复到以前的任何提交。命令git checkout .放弃自最后一次提交后的所有修改，将项目恢复到最后一次提交状态。
此时，再查看文本内容，发现之前添加的一行代码已经没有了。

就这个项目而言，恢复到前一个状态微不足道，但如果我们开发的是大型项目，其中数十个文件都被修改了，那么恢复到前一个状态，将撤销自最后一次提交后对这些文件的所有修改。这个更能很有用：实现新功能时，你可以根据需要做任意数量的修改，如果这些修改不可行，可撤销它们，而不会对项目有任何伤害。

11、检出以前的提交

用户可以检出提交历史中的任何提交，而不仅仅是最后一次提交，为此可在命令 git checkout 末尾指定该提交的引用ID的前6个字符（而不是句点）。通过检出以前的提交，用户可以对其进行审核，然后返回到最后一次提交，或者放弃最近所做的工作，并选择以前的提交：
检出以前的提交后，你将离开分支master，并进入Git所说的分离头指针（detached HEAD）状态。HEAD表示项目的当前状态，之所以说我们处于分离状态，是因为我们离开了一个命名分支（这里是master分支）。
要回到master分支，可检出它：

git checkout master

这样就回到了分支master，除非你要使用Git的高级功能，否则在检出以前的提交后，最好不要对项目做任何修改。然而，如果参与项目开发的人只有你自己，而你又想放弃较近的所有提交，并恢复到以前的状态，也可以将项目重置到以前的提交。为此，可在处于分支master分支上的情况下，执行如下命令：

我们首先查看了状态，确认在master分支上。查看提交历史时，我们看到了两个提交。接下来，执行git reset --hard，并在其中指定了要永久地恢复到的提交的引用ID前6个字符。再次查看状态，仍然在master分支上，且没有需要提交的修改。最后，查看提交历史，发现第二次提交历史已经不存在了，，我们处于要从它重新开始的提交中。

12、删除仓库

有时候，仓库的历史记录可能会被搞乱，且已经不知道如何恢复，在这种情况下，是可以继续使用这些文件的，但是需要把项目的历史记录删除——删除 .git。这不会影响任何文件的当前状态，而只会删除所有的提交，因此用户将无法检出项目的其他任何状态。
为此，我们下面通过终端将目录 .git 删除，然后重新创建一个仓库，以重新对修改进行跟踪，过程如下（直接复制终端的操作过程，不截图了）：

wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ pwd
/home/wsy/WSY/git_practice
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ ls -a
.  ..  .git  .gitignore  hello_world.py  module.py  __pycache__
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ rm -rf .git
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ git status
fatal: Not a git repository (or any of the parent directories): .git
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ git init
初始化空的 Git 版本库于 /home/wsy/WSY/git_practice/.git/
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ git status
# 位于分支 master
#
# 初始提交
#
# 未跟踪的文件:
#   （使用 "git add <file>..." 以包含要提交的内容）
#
#	.gitignore
#	hello_world.py
#	module.py
提交为空，但是存在尚未跟踪的文件（使用 "git add" 建立跟踪）
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ git add .
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ git status
# 位于分支 master
#
# 初始提交
#
# 要提交的变更：
#   （使用 "git rm --cached <file>..." 撤出暂存区）
#
#	新文件：    .gitignore
#	新文件：    hello_world.py
#	新文件：    module.py
#
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ git commit -m "Starting over."
[master（根提交） f04a84e] Starting over.
 3 files changed, 4 insertions(+)
 create mode 100644 .gitignore
 create mode 100644 hello_world.py
 create mode 100644 module.py
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ git status 
# 位于分支 master
无文件要提交，干净的工作区
wsy@localhost:~/WSY/git_practice$ 

上述终端操作中，首先查看了状态，发现工作目录是干净的。接下来使用命令 rm -rf .git（在Windows系统中，应该使用的命令是 rmdir ./s .git）删除目录 .git。删除后再次查看状态时，就被告知这不是一个Git仓库了。Git用来跟踪仓库的信息都存储在文件夹 .git中，因此删除该文件夹就相当于删除了整个仓库。
接下来使用 git init新建一个全新的仓库，然后依次执行建立跟踪、提交等操作了。

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结束语
Git在研发中，特别是在团队合作开发项目中的作用很大，笔者是今年夏天在公司实习时第一次接触到该工具。实习过程中由于知识有限，很多命令在使用时一知半解。最近在重翻《Python编程从入门到实践》这本书的时候从附录中发现了有关于Git工具的使用介绍，因此自己系统的学习了一下，顺便记录。此外，本文记录的关于Git的使用是建立在本地的项目开发，比较基础，实习中是通过git push从远程分支拉取项目并进行开发、维护。后续还会继续深入学习，顺便推荐一个Git学习网站：Git 教程