一篇文章，深入理解 git 的 merge 和 rebase

2022年07月25日 10:18

前言

Git是一个版本控制系统，它在我们的工作中发挥着重要的作用。 git merge 和 git rebase 两个指令是我们整合 Git 工作，合并不同分支内容的两大利器，但是它们两者的工作方式和对历史记录的影响却是截然不同的。

Git 原理

在理解 git merge 和 git rebase 之前，我们先来简单的介绍下 Git 的内部原理，这将有助于对后续内容的理解。

Git 的存储

Git 实际上是一个内容寻址文件系统，它的核心部分是一个简单的键值对数据库（key-value data store）。Git 在实现内容存储时，都会返回一个基于 SHA-1 算法计算出来的 key，我们可以通过这个 key 在任意时刻将内容读取出来。

SHA-1 hash 是一个由十六进制字符（0-9和a – f）组成的40个字符字符串，如：b0850823c8e5797e01e071eb93b6194e4543a4b4

Git 将内容存储在 Git 对象中：

blob 对象：文件由 blob 对象存储，存储文件的全部内容（即文件快照）
tree 对象：文件的目录结构由 tree 对象存储，对象中的每条记录含有一个指向 blob 对象或者子树对象的 SHA-1 指针，以及相应的模式、类型、文件名信息。
commit 对象：Git 的每一个提交由 commit 对象存储，对象中的内容包括提交者、提交的时间，以及指向顶层 tree 对象的指针（存储整个项目目录结构的 tree 对象，即项目快照），如果存在前一个 commit，还会包含指向前一个 commit 的指针。

classDiagram
TreeA <|-- Commit
TreeB <|-- TreeA
FileA <|-- TreeA
FileB <|-- TreeA
Commit : author
Commit : time
Commit: tree TreeA
Commit: commit Parent
class TreeA{
tree TreeB
blob FileA
blob FileB
}
class FileA{
file content 
}
class FileB{
file content
}
class TreeB{
blob FileC
}

我们可以在项目中的 .git 文件夹中看到每一个由 Git 创建的对象。

.git 存储项目所有的 metadata 和 object database，执行 git clone 克隆一个项目时，其中最重要的就是将 .git 文件夹拷贝。

Git 将每一个对象对应的 SHA-1 值的前两个字符作为目录名，余下的 38 个字符则用作文件名，所以每一个Git 对象对应的存储位置类似以下结构：.git/objects/4a/c34d0644fc69cab26a829f0da5497eda562940

commit 与 branch

每一个 commit 对象对应着我们在 Git 的每一次提交（即版本），每一个 commit 对象存储时返回的 SHA-1 值就是我们常说的 commit id。

commit_id

每一个 commit 对象（除了第一个），都会包含一个指向上一个 commit 的指针，所以 Git 中的 commit 可以抽象成以下形式：

commit

commit 实际上是一个对象，那么 branch 是什么呢？

在 Git 中除了对象外，还有一种存储结构，称为引用（references），该引用类型的文件存储的是某一个commit 对象的 SHA-1 值，这样的文件通常有一些简单的名字，如 master，dev 等。

Git 的 branch 实际上，就是引用，是一个指向 commit 对象的可变指针。

一般 Git 项目中会有一个默认的分支 master，当我们从 master 切出一个名为 dev 的分支时，实际上就是对当前的 commit 对象创建了一个新的引用，并且它的内容会随着新的 commit 的创建而改变。

那么 Git 在众多分支中，如何知道我们工作在哪个分支呢？

这归功于一个名为 HEAD 的特殊的引用，这个引用特殊在它的内容不是指向 commit 对象的 SHA-1 值，而是其他引用文件。它当前的内容是哪个引用文件，便意味着 Git 当前工作在该引用文件所代表的 branch 上，并且它的内容会随着分支的切换而改变。

HEAD_master

HEAD_dev

merge

我们通常用 git merge 来合并两个不同 branch 的内容，通过前面的内容我们了解到 branch 实际上是指向 commit 的指针，合并不同的 branch 就是合并不同的 commit。

merge 可以分成两种情况：

快速合并
三方合并

满足快速合并的条件是其中一个 commit 是另一个 commit 的祖先。

当我们在 dev 上继续提交多个 commit 后，执行git merge dev 将 master 和 dev 分支合并。此时 Git 会寻找 master 和 dev 共同的祖先 commit，于是发现 master 指向的 commit 62940 就是 commit 142e3 的祖先，这时两者就能直接进行一个快速合并，并且不会存在任何冲突。

快速合并

当 merge 完成后，master 指针会指向最新的 commit 142e3。

如果我们在 dev 分支提交 commit 的同时，也在 master 分支提交了 commit。当两者进行 merge 时，因为 commit 33888 和 commit 142e3 存在共同的祖先为 commit 62940，无法进行快速合并，此时便需要采用三方合并的方式进行处理。

三方合并是指将commit 33888 和 commit 142e3 以及它们的共同祖先 commit 62940，这三个 commit 的内容进行合并，同时会自动生成一个全新的 commit 对象记录合并之后的结果。

三方合并

这个新的 commit 6d5d1 会同时存在两个父 commit。既包含了指向 commit 33888 的指针，又包含了指向 commit 142e3 的指针。当 merge 完成后， master 指针会指向新的 commit 6d5d1。

但是，三方合并并非总是一帆风顺的。

三方合并需要将三个 commit 的内容合并，如果存在两个 commit 对同一文件同一部分做了不同的修改，此时合并就会出现冲突，因为Git不知道如何处理这种问题，所以需要我们手动的解决冲突。当出现冲突时，Git 会完成合并但是不会自动创建新的 commit，需要我们手动解决冲突后，自己通过 git add 和 git commit 创建新的 commit。

rebase

rebase 在任何情况下，合并不同分支的 commit ，都是采用相同的处理方式。

下面以同时在 master 和 dev 创建 commit 为例，在 dev 分支上执行 git rebase master 合并master 分支的 commit。

首先 Git 会寻找到两个分支的共同祖先 commit 62940 ，然后将 dev 分支基于该 commit 之后的每一次提交对应的修改都提取并保存为临时文件。之后就将 dev 的指针指向与 master 相同的 commit 33888。

然后再将临时文件的内容重新应用到该 dev 分支上，依次创建新的 commit，因为 dev 已经指向commit 33888，所以新的 commit 就依次创建在 commit 33888 之后。如果在这个过程中存在冲突，则 rebase 会中止，需要等待解决冲突后，让 rebase 继续进行。

注意：此时虽然重新应用到 dev 上的修改是一样的，但是因为依次重新创建了 commit，因此 commit 对应的 SHA-1 值是不同的，即 commit id 不同了。