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Git提交引用和引用日志

提交是 Git 的精髓所在，你无时不刻不在创建和缓存提交、查看以前的提交，或者用各种Git命令在仓库间转移你的提交。大多数的命令都对同一个提交操作，而有些会接受提交的引用作为参数。比如，你可以给 git checkout 传入一个引用来查看以前的提交，或者传入一个分支名来切换到对应的分支。

引用一次提交的各种方式

知道提交的各种引用方式之后，Git 的命令就会变得更加强大。在这章中，我们研究提交的各种引用方式，来一窥 git checkout、git branch、git push 等命令的工作原理。

我们还会学到如何使用 Git 的引用日志查看似乎已被删除的提交。

哈希字串

引用一个提交最直接的方式是通过 SHA-1 的哈希字串，这是每个提交唯一的 ID。你可以在 git log 的输出中找到提交的哈希字串。

commit 0c708fdec272bc4446c6cabea4f0022c2b616eba
Author: Mary Johnson <mary@example.com>
Date:   Wed Jul 9 16:37:42 2014 -0500

    一些提交信息

在 Git 命令中传递时，你只需要提供足以确定那个提交的哈希子串即可。比如，你可以这样用 git show 的命令显示上面的提交：

git show 0c708f

有时，我们需要把分支、标签或者其他间接的引用转变成对应提交的哈希。git rev-parse 命令正是你需要的。下面这个命令返回 master 分支提交的哈希字串：

git rev-parse master

当你写的自定义脚本中需要将提交引用作为参数时，这个命令非常有用。你可以让 git rev-parse 帮你处理转换，而不用手动做这件事。

引用

ref 是提交的间接引用。你可以把它当做哈希字串的别名，但对用户更友好。这就是 Git 内部表示分支和标签的机制。

引用以一段普通的文本存在于 .git/refs 目录中，就是我们平时说的那个 .git。你去 .git/refs 文件夹查看仓库中的引用。你可以看到下面这样的结构，但具体的文件取决于你的仓库中有什么分支和标签，以及你的远程仓库。

.git/refs/
    heads/
        master
        some-feature
    remotes/
        origin/
            master
    tags/
        v0.9

heads目录定义了你本地仓库中的所有分支。每一个文件名和你的分支名一一对应，文件中包含一个提交的哈希字串。这个就是分支顶端的所在位置。为了验证这一点，试试在 Git 根目录运行下面这两个命令：

# 输出`refs/heads/master`文件内容
cat .git/refs/heads/master

# 查看`master`分支尾端的提交
git log -1 master

cat 命令返回的哈希字串和 git log 命令显示的哈希字串应该是一致的。

如果要改变 master 分支的位置，Git 只需要更改 refs/heads/master 的文件内容。同样地，创建新的分支也只需要将当前提交的哈希字串写入到新的文件中。这也是为什么 Git 分支比 SVN 轻量那么多的其中一个原因。

tags 目录也是以相同的方式存储，只不过其中存的是标签而不是分支。remotes 目录将你之前用 git remote 命令创建的所有远程仓库以子目录的形式一一列出。在每个文件夹中，你可以找到所有 fetch 到本地仓库的远程分支。

指定引用

当你向 Git 命令传入引用的时候，你既可以指定引用完整的名称，也可以使用缩写，然后让 Git 来寻找匹配。你应该已经对引用的缩写很熟悉了，每次你通过名称引用分支的时候都会这么做。

git show some-feature

这里的 some-feature 参数其实是分支名的缩写。Git 在使用前将它解析成 refs/heads/some-feature。你也可以在命令行中指定引用的全称，就像这样：

git show refs/heads/some-feature

这避免了引用可能产生的所有歧义。这是非常必要的，比如你同时有一个标签和分支都叫 some-feature。然而，如果使用正常的命名规范，你不应该有这样的歧义。

我们会在 refspec 一节见到更多引用名称。

打包引用目录

对于大型仓库，Git 会周期性地执行垃圾回收来移除不需要的对象，将所有引用文件压缩成单个文件来获得更好的性能。你可以使用这个命令强制垃圾回收来执行压缩：

git gc

这个命令把 refs 文件夹中所有单独的分支和标签移动到了 .git 根目录下的 packed-refs 文件中。如果你打开这个文件，你会发现提交的哈希字串和引用之间的映射关系：

00f54250cf4e549fdfcafe2cf9a2c90bc3800285 refs/heads/feature
0e25143693cfe9d5c2e83944bbaf6d3c4505eb17 refs/heads/master
bb883e4c91c870b5fed88fd36696e752fb6cf8e6 refs/tags/v0.9

另一方面，正常的 Git 功能不会受到任何影响。但如果你好奇你的 .git/refs 文件夹为什么是空的，这一节告诉你了答案。

特殊的引用

除了 refs 文件夹外，.git 根目录还有一些特殊的引用。如下所示：

  • HEAD – 当前所在的提交或分支。
  • FETCH_HEAD – 远程仓库中 fetch 到的最新一次提交。
  • ORIG_HEAD – HEAD 的备份引用，避免损坏。
  • MERGE_HEAD – 你通过 git merge 并入当前分支的引用（们）。
  • CHERRY_PICK_HEAD – 你 cherry pick 使用的引用。

这些引用由 Git 在需要时创建和更新。比如说，git pull 命令首先运行 git fetch，而 FETCH_HEAD 引用随之改变。然后，运行 git merge FETCH_HEAD 来将 fetch 到的分支最终并入仓库。当然，你也可以使用其他任何引用，因为我相信你已经对 HEAD 很熟悉了。

这些文件包含的内容取决于它们的类型和你的仓库状态。HEAD 引用可以包含符号链接（指向另一个引用而不是哈希字串），或是提交的哈希字串。比如说，看看当你在 master 分支上时 HEAD 的内容：

git checkout master
cat .git/HEAD

这个命令会输出 ref: refs/heads/master，也就是说 HEAD 指向 refs/heads/master 这个引用。这也正是 Git 如何知道现在所在的是 master 分支。如果你要切换分支，HEAD 的内容将会被更新到新的分支。但如果你要切换到一个提交而不是分支，HEAD 会包含一个提交的哈希而不是符号引用。这就是 Git 如何知道现在 HEAD 处于分离状态。

在大多数情况下，HEAD 是你唯一用得到的引用。其它引用一般只在写底层脚本，接触到 Git 内部的工作机制时才会用到。

refspec

refspec 将本地分支和远程分支对应起来。我们可以通过它用本地的 Git 命令管理远程分支，设置一些高级的 git push 和 git fetch 行为。

refspec 的定义是这样的：[+]<src>:<dst>。<src> 参数是本地的源分支，<dst> 是远程的目标分支。可选的 + 号强制远程仓库采用非快速向前的更新策略。

refspec 可以和 git push 一起使用，用来指定远程的分支的名称。比如，下面这个命令将 master 分支推送到远程 origin，就像一般的 git push 一样，但它使用 qa-master 作为远程仓库中的分支名。对于 QA 团队来说，这个方法非常有用。

git push origin master:refs/heads/qa-master

你也可以用 refspec 来删除远程分支。feature 分支的工作流经常会遇到这种情况，将 feature 分支推送到远程仓库中（比如说为了备份）。你删除本地的 feature 分支之后，远程的 feature 分支依然存在，虽然现在我们已经不再需要它。你可以 push 一个 <src> 参数为空的 refspec 来删除它们，就像这样：

git push origin:some-feature

这非常方便，因为你不需要登录到你的远程仓库然后手动删除这些远程分支。注意，在 Git v1.7.0 之后你可以用 --delete 标记代替上面这个方法。下面这个命令和上面的命令作用相同：

git push origin --delete some-feature

在 Git 配置文件中增加几行，你就可以更改 git fetch 的行为。默认地，git fetch 会 fetch 远程仓库中所有分支。原因就是 .git/config 文件的这段配置：

[remote "origin"]
    url = https://git@github.com:mary/example-repo.git
    fetch = +refs/heads/*:refs/remotes/origin/*

fetch 这一行告诉 git fetch 从 origin 仓库中下载所有分支。但是，一些工作流不需要所有分支。比如，很多持续集成工作流只关心 master 分支。为了做到这一点，我们需要将 fetch 这行改成下面这样：

[remote "origin"]
    url = https://git@github.com:mary/example-repo.git
    fetch = +refs/heads/master:refs/remotes/origin/master

你还可以类似地修改 git push 的配置。比如，如果你总是将 master 分支推送到 origin 仓库的 qa-master 分支（就像我们之前做的一样），你要把配置文件改成这样：

[remote "origin"]
    url = https://git@github.com:mary/example-repo.git
    fetch = +refs/heads/master:refs/remotes/origin/master
    push = refs/heads/master:refs/heads/qa-master

refspec 给了你完全的掌控权，可以定制 Git 命令如何在仓库之间转移分支。你可以重命名或是删除你的本地分支，fetch 或是 push 不同的分支名，修改 git push 和 git fetch 的设置，只对你想要的分支进行操作。

相对引用

你还可以通过提交之间的相对关系来引用。~ 符号让你访问父节点的提交。比如说，下面这个命令显示 HEAD 祖父节点的提交：

git show HEAD~2

但是，面对合并提交（merge commit）的时候，事情就会变得有些复杂。因为合并提交有多个父节点，所以你可以找到多条回溯的路径。对于 3 路合并，第一个父节点是你执行合并时的分支，第二个父节点是你传给 git merge 命令的分支。

~ 符号总是选择合并提交的第一个父节点。如果你想选择其他父节点，你需要用 ^ 符号来指定。比如说，HEAD 是一个合并提交，下面这个命令返回 HEAD 的第二个父节点：

git show HEAD^2

你可以使用不止一个 ^ 来查看超过一层的节点。比如，下面的命令显示的是 HEAD 的祖父节点，也就是 HEAD 第二个父节点的父节点。

git show HEAD^2^1

为了阐明 ~ 和 ^ 是如何工作的，下面这张图告诉你如何使用相对引用，来指向任意的提交。有的提交可以通过多种方式引用。

Accessing commits using relative refs

相对引用在命令中的用法和普通的引用相同。比如，下面所有命令中使用的都是相对引用：

# 只列出合并提交的第二个父节点的父节点
git log HEAD^2

# 移除当前分支最新的 3 个提交
git reset HEAD~3

# 交互式rebase当前分支最新的 3 个提交
git rebase -i HEAD~3

引用日志

引用日志是 Git 的安全网。它记录了你在仓库中做的所有更改，不管你有没有提交。你也可以认为这是你本地更改的完整历史记录。运行 git reflog 命令查看引用日志。它应该会打印出像下面这样的信息：

400e4b7 HEAD@{0}: checkout: moving from master to HEAD~2
0e25143 HEAD@{1}: commit (amend): 将一些很赞的新特性引入`master`
00f5425 HEAD@{2}: commit (merge): 合并'feature'分支
ad8621a HEAD@{3}: commit: 结束feature分支开发

说人话就是：

  • 你刚刚切换到 HEAD~2
  • 你刚刚修改了一个提交信息
  • 你刚刚把 feature 分支合并到了 master 分支
  • 你刚刚提交了一份缓存

HEAD{<n>} 语法允许你引用保存在日志中的提交。这和上一节的 HEAD~<n> 引用差不多，不过 <n> 指的是引用日志中的对象，而不是提交历史。

你可以用办法回到之前可能已经丢失的状态。比如，你刚刚用 git reset 方法粉碎了新的 feature 分支。你的引用日志看上去可能会是这样的：

ad8621a HEAD@{0}: reset: moving to HEAD~3
298eb9f HEAD@{1}: commit: 一些提交信息
bbe9012 HEAD@{2}: commit: 继续开发
9cb79fa HEAD@{3}: commit: 开始新特性开发

git reset 前的三个提交现在都成了悬挂的了，也就是说除了引用日志之外没有办法再引用到它们。现在，假设你意识到了你不应该丢掉你全部的工作。你只需要切换到 HEAD@{1} 这个提交就能回到你运行 git reset 之前仓库的状态。

git checkout HEAD@{1}

这会让你处于 HEAD 分离的状态。你可以从这里开始，创建新的分支，继续你的工作。

总结

你现在对 Git 提交的引用应该已经相当熟悉了。我们知道了分支和标签是如何存在于 .git 的子文件夹 refs 中，如何读取打包的引用文件，如何使用 refspec 来进行更高级的 push 和 fetch 操作，如何使用 ~ 和 ^ 符号来遍历分支结构。

我们还了解了引用日志，来引用到其他方式已经不存在的提交。这是一种很好的恢复误删提交的方法。

它的意义在于：在任何开发场景下，你都能找到你需要的特定提交。你很容易就可以把这些技巧用在你一有的 Git 知识中，因为很多常用的命令都接受引用作为参数，包括 git log、git show、git checkout、git reset、git revert、git rebase 等等。

这篇文章是「git-recipes」的一部分，点击 目录 查看所有章节。