什么是Git
版本控制系统
首先我们要明白，什么是版本控制系统（version control systems）？
版本控制系统，顾名思义，就是能控制文件处于哪个版本的系统。
e.g. 你在博客园里编辑的文章，你可以控制文章是处于某个时间点的版本。
而Git就是一款版本控制系统，而且是分布式的。
与分布式相对应的是集中式版本控制系统，它的版本库是存储在中央服务器的。工作的时候你需要先从中央服务器取得最新的版本，等工作完了，再把自己的工作推送回中央服务器。但这有个问题：万一哪天中央服务器崩溃了甚至数据丢失了，那所有人不就都无法工作了？
于是分布式版本控制系统（Distributed Version Control System，简称 DVCS）就应运而生了。它没有“中央服务器”，每个人的电脑上都有一份完整的版本库，如果某个人的电脑坏了导致版本库丢失了，直接从别人那复制一个版本库过来即可。
Git的基本工作原理
有一类版本控制系统是基于差异（delta-based）来进行版本控制的。
这类版本控制系统存储的是新文件和旧文件间的区别（delta）。这里的delta和高中物理里的delta一样，\(Δv = v_2 - v_1\)，都指的是变化量。
而Git和上述这类版本控制系统的工作原理不同：每当你对提交新项目或者对项目进行修改，它会把项目的所有文件都压缩保存起来，这个压缩文件在Git中被称为快照（snapshot）。每次有更新就会每次把所有文件都压缩起来存储一遍，形成一系列快照。
当我们需要处于某个时间点版本的文件时，直接根据索引，找到那个时间点的快照即可。
操作指令
在开始介绍Git相关的指令前，我们先创建三个文件。
创建版本库
所谓“版本库（repository）”就是一个用来存储文件历史版本的仓库。所以要想对文件进行版本控制，我们需要先初始化一个版本库来存储文件的各个历史版本。
$ git init 命令能把当前所在目录变为由Git管理的仓库（或是对该位置已有仓库进行初始化），使得该目录下的文件可被Git进行版本控制。
当执行完该命令后，可以看到该目录下生成了一个 .git 的文件夹。
把文件添加到版本库
创建完版本库后，我们还需要把文件放进去才能对其进行版本控制。
而把文件添加到版本库需要两个步骤：
第一步，用 $ git add 命令把需要跟踪版本的文件添加到暂存区。
第二步，用 $ git commit 命令告诉仓库：我确定要对暂存区里的文件进行版本控制，请把暂存区里的文件正式放入仓库管理。
-m "xxx" 是对本次提交的备注说明；2 files changed 指有两个文件变动：即我们新添加的 README.md 和 demo1.txt；1 insertion 指插入1行内容：即我们在 README.md 文件中插入的“Git is a version control system.”。
在每次提交变动（commit）后，都会产生对应的快照。快照，我们在Git的工作原理那章提到过，它就是被放入版本库中的所有文件的压缩版本。我们可以把快照理解成是游戏的存档。在玩游戏时，我们每通过一关就会保存游戏。如果进行到某一关死了，那就可以通过读取存档来回到前面的某一关。Git也一样，每次commit就是在给文件存档，要是哪一天文件误删了或出错了，那我们就可以读取存档，让文件恢复到存档时的状态。
通过 $ git log 命令，可以查看当前共有几个存档。
同步修改到版本库
当我们在工作区（工作区就是当你打开“我的电脑”看到的目录就叫工作区）里对文件进行修改后，如何把更新同步到版本库中，让版本库也拥有文件最新的版本呢？
我们先添加一行话到 README.md 文件中，使其内容变为如下：
Git is a version control system.
Git is distributed.
现在，运行 $ git status 命令查看版本库当前状态：
从状态中我们可以得到2个信息：
- 对
README.md文件进行了修改，并且这次修改还没有被添加到暂存区。 - 在
learn_git目录下，demo2.txt文件没被添加到仓库中以进行版本追踪。
如果我们想要进一步得知对 README.md 文件进行了哪些修改，可以用 $ git diff 命令（这步并不是必须的）。
可以看到，新增加的改动是“Git is distributed”这行话。
确定了作出哪些修改后，再把它提交到仓库自然就放心多了。提交修改和之前提交新文件需要同样的两个步骤：$ git add 和 $ git commit。
我们先运行 $ git add，然后看看版本库状态。
可以看到，当我们用 $ git add 命令把文件添加到暂存区后，版本库状态就不会再提示我们“尚未暂存已备提交的变更”，而是提示“要提交的变更”，即提示我们要用 $ git commit 命令提交这次变更。
那我们就再运行一下 $ git commit 命令，再来看看版本库状态。
再用git log查看一下当前共有几个存档（快照）。
从以上两张截图可以看出现在已经没有需要提交的修改了，只剩下未跟踪的文件 demo2.txt 了，刚才的那次变动已经被版本库存档了。
把文件从版本库中删除
删除文件也算是对文件的一种修改。同样也需要两步：
- 用
$ git rm <file>把该文件从工作区删除。 - commit这次变动，把删除同步到版本库。
注：在执行 $ git rm <file> 指令时，Git会默认执行 $ git add 命令来把这次修改提交到暂存区。
回退到某个版本
我们已知目前共有2个存档：第一个存档的ID是b1a6863...，存档备注是“added README and demo1”；第二个存档的ID是245fcc1...，存档备注是“modified README”。
在Git中，HEAD 是一个指针，它会指向当前所在分支的最新存档，分支的概念我们后边在介绍，但反正目前我们没有创建别的分支。你让 HEAD 指向哪个版本号，Git就把当前版本定位在哪。所以此时 HEAD 代表的就是ID为245fcc...的存档，那么在它前一个的存档就是 HEAD^，前N个的存档就是 HEAD~N。
有一天你可能会觉得第二个版本很糟糕，不如第一个版本，于是想坐时光机回到过去，让一切复原到第一个版本时的样子。这时我们可以用 $ git reset 命令来帮助我们穿越时空。
我们再来看一下 README.md 里的内容，后面新添加的那行就不见了，内容回到了最初的时候：
Git is a version control system.
再运行一下 $ git log。
一切真的都回到了过去！连存档都变成和当时一样，只有b1a6863...这一个了！
为什么回退的速度这么快呢？
因为我们每个版本的文件都被保存在了快照里，Git仅仅只需要把 HEAD 指针从一个快照指向到另一个快照，再把目录里的文件替换成那个快照里的文件即可。
所以建议：无论是大的变动还是小的变动，都存一下档（即commit）。只有把这个版本存档了，保存进快照里了，日后才能通过读档来返回到该版本。
可万一你又后悔了，觉得一切还是像第二个版本时的那样好，怎么办？通过 $ git log 命令已经找不到第二个版本的存档了，是不是回不去了？
并不是的。在Git中，你的每次操作就会留下记录，我们可以用 $ git reflog 来查看所有的操作。
从中我们可以看到，备注为“modified README”的那次commit的ID是245fcc1。有了commit ID后，我们就又能通过 $ git reset 命令回到未来了！
再运行一下 $ git log 和打开 README.md 文件，可以确认真的回到了未来！
撤销修改
撤销修改有三种情况：
- 修改还没添加到暂存区。
- 修改已经添加到暂存区，但还没commit。
- 修改已经commit。
修改还没添加到暂存区
我们先谈第一种情况。
假设你往 README.md 文件里添加了一行“My boss is stupid. ”，而这最新修改还没有被你添加到暂存区。所以当你运行$ git status 命令时，你看到Git提示你有尚未暂存已备提交的修改。
你觉得这句话可能会让你被炒鱿鱼，尽管你说的是事实。于是你最终还是决定把这句话删掉。
有两种删除方式：
- 手动打开
README.md文件，然后把这句话删掉，让文件回到添加这行话前的样子。 - 按照Git提示的，用
$ git restore <file>命令，来直接撤销改文件在工作区的变动。
你觉得第二种方式看起来显得逼格更高点，于是你输入如下命令。
$ git restore README.md
然后当你再打开README.md文件，发现那句话果然消失了；再运行 $ git status 命令，发现Git也没有任何提示了。
修改已经添加到暂存区但还没commit
再来谈谈第二种情况：你不仅写了那句话，还提交到了暂存区！所以当你运行 $ git status 命令时，你看到Git提示你有要提交的变更。
有了上次撤销的经验，你就放心地按照Git的提示输入如下命令：
$ git restore --staged README.md
再运行 $ git status，你发现现在它提示的和第一种情况一样了，而打开工作区里 README.md 文件，那句话还在。原来这个命令只是帮你撤销一小步，仅仅是从暂存区移除，而不是帮你一夜回到解放前。
当然了，如果你很不幸的已经commit这次提交了，那就只能用 $ git reset 来版本回退了。
总结
Git中文件的所有状态以及状态间的转换可以被概括为下面这张图。
最后，总结一下今天出现过的几个Git命令：
# 创建版本库
$ git init
# 把文件添加到暂存区
$ git add <file>
# 把暂存区里的变动提交到版本库
$ git commit
# 查看当前所有快照
$ git log
# 查看版本库当前状态
$ git status
# 查看某文件的变动
$ git diff
# 删除文件，并把这次变动提交到暂存区
$ git rm <file>
# 版本间的前进和回退
$ git reset
# 撤销修改
$ git restore
参考
- https://sp18.datastructur.es/materials/guides/using-git.html
- https://www.liaoxuefeng.com/wiki/896043488029600
- http://git-scm.com/book/en/v2/Getting-Started-What-is-Git%3F
- https://stackoverflow.com/questions/4964099/what-is-a-git-snapshot
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