成为git砖家(5): 理解 HEAD

news2024/11/18 5:53:28

文章目录

    • 1. git rev-parse 命令
    • 2. 什么是 HEAD
      • 2.1 创建分支当并未切换， HEAD 不变
      • 2.2 切换分支，HEAD 改变
      • 2.3 再次切换分支， HEAD 再次改变
    • 3. detached HEAD
    • 4. HEAD 表示分支、表示 detached HEAD 有什么区别？
      • 区别
      • 相同点
    • 5. `HEAD~`, `HEAD^`, `HEAD~1`, `HEAD^1`, `HEAD~n`, `HEAD^2` 用法说明
      • 5.1 概念浅析
      • 5.2 加深理解 - 准备可复现的测试工程
        • `generate_commits.sh`:
        • `git_commit_to_binary_tree.py`
        • 生成 .png 图像
      • 5.3 `HEAD~`, `HEAD^`, `HEAD~1`, `HEAD^1`, `HEAD^2` 的理解
      • 5.4 `HEAD~1`, `HEAD~2`, `HEAD~3`, `HEAD~4`, `HEAD~5` 的直观理解
    • 6. `~` 和 `^` 不仅限于 HEAD 使用
    • 7. git push -u origin HEAD 怎么理解？
    • 8. 总结

1. git rev-parse 命令

git rev-parse 命令是一个非常有用的 git 命令， 主要用于解析和转换 git 对象的引用（例如分支名、标签、提交哈希等）为更具体、更底层的哈希值。

假设当前处于 main 分支，那么 HEAD 显然和 main 表达同样的含义，转换为对应的哈希值是一样的：

git rev-parse main
git rev-parse HEAD

在这里插入图片描述
当然，完整的 git hash值有40位，没法让人一下子记住，我们可以只查看段的hash值，默认是7位：

git rev-parse --short main
git rev-parse --short HEAD

在这里插入图片描述

2. 什么是 HEAD

在 Pro Git 这本书中很好的解释了 HEAD 的概念： 指向当前所在的分支。作为验证， 可以通过查看 .git/HEAD 文件内容，或 git rev-parse HEAD 命令来确认。

2.1 创建分支当并未切换， HEAD 不变

git branch testing

此时创建了新分支 testing, 但并且切换到新分支， 仍处于老的分支 master, 此时 HEAD 指向 master：
在这里插入图片描述

2.2 切换分支，HEAD 改变

当执行了分支切换的命令后，HEAD随之改变：

git checkout testing

在这里插入图片描述

2.3 再次切换分支， HEAD 再次改变

当从 testing 分支切换回 master 分支， HEAD 也随之改变：

git checkout master

在这里插入图片描述

3. detached HEAD

有时候切换到某个 commit 时，并未指定分支名字， 这叫做游离状态的 HEAD。

git checkout <hash>

在这里插入图片描述
可以借助 git图形化界面工具如 gitk，查看当前 commit 情况，其中黄色节点 conv1x1 （42e6766) 是 detached HEAD:

gitk --all

在这里插入图片描述
作为验证，使用 git rev-parse HEAD 可以得到对应的哈希值：
在这里插入图片描述

4. HEAD 表示分支、表示 detached HEAD 有什么区别？

区别

区别在于 detached HEAD 情况下， git branch 返回的不是分支名字：

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
此时的 .git/HEAD 文件内容也变为了具体的hash值：
在这里插入图片描述

而如果是常规的 HEAD （处于分支），git branch 命令得到分支名字：
在这里插入图片描述

相同点

不管是出于 detached HEAD 还是常规的分支， git rev-parse HEAD 都是可以使用的， HEAD~1 这样的表达式都是可以使用的。

5. HEAD~, HEAD^, HEAD~1, HEAD^1, HEAD~n, HEAD^2 用法说明

5.1 概念浅析

目前应该找不到比 git在回退版本时HEAD~和HEAD^的作用和区别 这篇还清晰的讲解了，这里简单贴一下个人读后感：

  • HEAD~ 等价于 HEAD~1
  • HEAD^ 等价于 HEAD^1
  • HEAD~1 表示回退一步，退到第一个父节点上
  • HEAD^1 表示回退到前一步的第一个父节点上
  • HEAD^2 表示回退到前一步的第二个父节点上
  • HEAD~n 表示回退到前n步的第一个父节点上

5.2 加深理解 - 准备可复现的测试工程

下面给出可以复现的步骤来进行说明：

  • generate_commits.sh 生成测试仓库， 虽然你执行的时候commit 哈希会变，但是commit结构不变、tag名字不变
  • git_commit_to_binary_tree.py: 扫描给定的git仓库的commit记录，生成 .dot 文件
generate_commits.sh:
mkdir my-git-repo
cd my-git-repo
git init

# Initial commit
echo "Initial commit" > file.txt
echo "*.txt merge=union" > .gitattributes # https://stackoverflow.com/questions/71369712/how-to-use-git-merge-driver-union
git add file.txt
git commit -m "Initial commit"
git tag root

git branch dev1
git branch dev2
git branch dev3
git branch dev4

# branch dev1
git checkout dev1
echo "dev1 - 1" > file.txt
git commit -am "update readme at dev1 - 1"
git tag A1

echo "dev1 - 2" > file.txt
git commit -am "update readme at dev1 - 2"
git tag B1

# branch dev2
git checkout dev2
echo "dev2 - 1" > file.txt
git commit -am "update at dev2 - 1"
git tag A2

echo "dev2 - 2" > file.txt
git commit -am "update at dev2 - 2"
git tag B2

# merge dev1 and dev2
git switch dev1
git merge dev2 --no-edit
git tag C1

echo "dev1 - 3" > file.txt
git commit -am "update at dev1 - 3"
git tag D1

# branch dev3
git checkout dev3
echo "dev3 - 1" > file.txt
git commit -am "update readme at dev3 - 1"
git tag A3

echo "dev3 - 2" > file.txt
git commit -am "update readme at dev3 - 2"
git tag B3

# branch dev4
git checkout dev4
echo "dev4 - 1" > file.txt
git commit -am "update at dev4 - 1"
git tag A4

echo "dev4 - 2" > file.txt
git commit -am "update at dev4 - 2"
git tag B4

# merge dev3 and dev4
git switch dev3
git merge dev4 --no-edit
git tag C3

echo "dev3 - 3" > file.txt
git commit -am "update at dev3 - 3"
git tag D3

# merge dev1 and dev3
git switch dev1
git merge dev3 --no-edit
git_commit_to_binary_tree.py
import subprocess
import os
from graphviz import Digraph

# Step 1: 获取 Git 提交记录
def get_git_commits(repo_path):
    os.chdir(repo_path)
    # 获取提交记录，包括简短的哈希值
    result = subprocess.run(['git', 'log', '--pretty=format:%h %H %P'], stdout=subprocess.PIPE)
    commit_lines = result.stdout.decode('utf-8').split('\n')
    commits = []
    for line in commit_lines:
        parts = line.split()
        commit = {
            "short_hash": parts[0],
            "hash": parts[1],
            "parents": parts[2:]
        }
        commits.append(commit)
    return commits

# 获取标签信息
def get_git_tags(repo_path):
    os.chdir(repo_path)
    result = subprocess.run(['git', 'tag', '-l', '--format=%(objectname) %(refname:short)'], stdout=subprocess.PIPE)
    tag_lines = result.stdout.decode('utf-8').split('\n')
    tags = {}
    for line in tag_lines:
        parts = line.split()
        if len(parts) == 2:
            tags[parts[0]] = parts[1]
    return tags

# 获取当前HEAD的简短哈希
def get_git_head(repo_path):
    os.chdir(repo_path)
    result = subprocess.run(['git', 'rev-parse', '--short', 'HEAD'], stdout=subprocess.PIPE)
    return result.stdout.decode('utf-8').strip()

# Step 2: 生成提交记录的二叉树结构
class Node:
    def __init__(self, commit_hash):
        self.commit_hash = commit_hash
        self.label = ""
        self.left = None
        self.right = None

def build_binary_tree(commits, tags, head_short_hash):
    nodes = {}
    for commit in commits:
        short_hash = commit['short_hash']
        node = Node(short_hash)
        if commit['hash'] in tags:
            node.label = tags[commit['hash']]
        elif short_hash == head_short_hash:
            node.label = "HEAD"
        else:
            node.label = short_hash
        nodes[commit['hash']] = node

    for commit in commits:
        node = nodes[commit['hash']]
        if len(commit['parents']) > 0:
            node.left = nodes.get(commit['parents'][0], None)
        if len(commit['parents']) > 1:
            node.right = nodes.get(commit['parents'][1], None)
    return nodes

# Step 3: 生成 .dot 文件
def generate_dot_file(root_hash, nodes, dot_filename):
    dot = Digraph()
    root = nodes[root_hash]

    def add_edges(node):
        if node is not None:
            dot.node(node.commit_hash, label=node.label)
            if node.left:
                dot.edge(node.commit_hash, node.left.commit_hash)
                add_edges(node.left)
            if node.right:
                dot.edge(node.commit_hash, node.right.commit_hash)
                add_edges(node.right)

    add_edges(root)

    dot.save(dot_filename)

# 使用示例
repo_path = 'my-git-repo'  # 替换为你的Git仓库路径
dot_filename = 'commit_tree.dot'

commits = get_git_commits(repo_path)
tags = get_git_tags(repo_path)
head_short_hash = get_git_head(repo_path)
nodes = build_binary_tree(commits, tags, head_short_hash)
root_hash = commits[0]['hash']  # 假设最近的提交为根节点

generate_dot_file(root_hash, nodes, dot_filename)

执行：

python git_commit_to_binary_tree.py

会生成 commit_tree.dot 文件。

生成 .png 图像
dot -Tpng commit_tree.dot -o commit_tree.png

打开 commit_tree.png

在这里插入图片描述

5.3 HEAD~, HEAD^, HEAD~1, HEAD^1, HEAD^2 的理解

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

(base) ➜  my-git-repo git:(dev1) git rev-parse HEAD
3d63abe282aebfa3aff013972d2acf2181bf1bf7
(base) ➜  my-git-repo git:(dev1) git rev-parse --short HEAD
3d63abe
(base) ➜  my-git-repo git:(dev1) git rev-parse --short D1
4bd7d08
(base) ➜  my-git-repo git:(dev1) git rev-parse --short D4
7e27b48
(base) ➜  my-git-repo git:(dev1) git rev-parse --short HEAD~
4bd7d08
(base) ➜  my-git-repo git:(dev1) git rev-parse --short HEAD^
4bd7d08
(base) ➜  my-git-repo git:(dev1) git rev-parse --short HEAD~1
4bd7d08
(base) ➜  my-git-repo git:(dev1) git rev-parse --short HEAD^1
4bd7d08
(base) ➜  my-git-repo git:(dev1) git rev-parse --short HEAD^2
7e27b48

5.4 HEAD~1, HEAD~2, HEAD~3, HEAD~4, HEAD~5 的直观理解

HEAD~n 表示第n级祖先节点中的第一个节点。例如红色的 HEAD~1 表示父节点，黄色的 HEAD~2 表示爷爷节点， 绿色的 HEAD~3 表示第3级父节点，蓝色的 HEAD~4 表示第4级父节点。
在这里插入图片描述

对于 B2 节点，应当用 HEAD~2^2 表示: HEAD~2 表达了从 HEAD 到 D1 再到 C1 的路径， ^2 则表达了从 B1, B2 里选择 B2:

在这里插入图片描述

6. ~ 和 ^ 不仅限于 HEAD 使用

commit 哈希码也可以使用。
tag 也可以使用。

举例：

  • 3d63abe~1
  • 3d63abe^2
  • D1~2
  • C4~
    在这里插入图片描述

7. git push -u origin HEAD 怎么理解？

在新建分支、本地完成开发后，提交到remote的时候，最简短的写法是：

git push -u origin HEAD

其中 -u 表示设置 upstream branch， origin 是 remote 的名字， HEAD 则表示当前分支的名字。假设当前是 dev 分支，那么这就话就等价于

git push -u origin dev

可以说， HEAD 的写法非常简单、可以避免手贱写错当前分支名字，很好用。

8. 总结

HEAD 表示当前分支的别名。当切换分支， .git/HEAD 就变化了。

查看 .git/HEAD 并不是很直观， 直观的方式是用 git rev-parse HEAD 命令， 以及 git rev-parse main 这样的写法。进一步的， 使用 git rev-parse --short HEAD 查看短哈希更佳直观。

HEAD 之外，还可以使用 HEAD~, HEAD^ 的形式， 以及 HEAD~n 的形式。 HEAD^2 表示上一层节点中的第二个节点， 而 HEAD~2 则表示“爷爷节点”。

通过使用 graphviz 和 python，解析了 git 仓库的历史提交记录， 并结合 tag， 直观的理解了 HEAD~2^2 这样的写法。

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