详解git中的HEAD、master 与 branch

本文主要是几个概念的解释：HEAD、master 以及 Git 中非常重要的一个概念： branch。

引用：commit 的快捷方式

首先，再看一次log：

git log

第一行的commit后面括号里的HEAD -> master, origin/master, origin/HEAD，是几个指向这个commit的引用。在 Git 的使用中，经常会需要对指定的commit进行操作。每一个commit都有一个它唯一的指定方式------它的 SHA-1 校验和，也就是上图中每个黄色的commit右边的那一长串字符。两个 SHA-1 值的重复概率极低，所以你可以使用这个 SHA-1 值来指代commit，也可以只使用它的前几位来指代它（例如第一个78bb0ab7d541...16b77，你使用78bb0ab甚至78bb来指代它通常也可以），但毕竟这种没有任何含义的字符串是很难记忆的，所以 Git 提供了「引用」的机制：使用固定的字符串作为引用，指向某个commit，作为操作commit时的快捷方式。

HEAD：当前 commit 的引用

上一段里说到，图中括号里是指向这个commit的引用。其中这个括号里的HEAD是引用中最特殊的一个：它是指向当前 commit 的引用 。所谓当前 commit这个概念很简单，它指的就是当前工作目录所对应的commit。

例如上图中的当前commit就是第一行中的那个最新的commit。每次当有新的commit的时候，工作目录自动与最新的commit对应；而与此同时，HEAD也会转而指向最新的commit。事实上，当使用checkout、reset等指令手动指定改变当前commit的时候，HEAD也会一起跟过去。

总之，当前commit在哪里，HEAD就在哪里，这是一个永远自动指向当前commit的引用，所以你永远可以用HEAD来操作当前commit。

branch

HEAD是 Git 中一个独特的引用，它是唯一的。而除了HEAD之外，Git 还有一种引用，叫做branch（分支）。HEAD除了可以指向commit，还可以指向一个branch，当它指向某个branch的时候，会通过这个branch来间接地指向某个commit；另外，当HEAD在提交时自动向前移动的时候，它会像一个拖钩一样带着它所指向的branch一起移动。

例如上面的那张图里，HEAD -> master中的master就是一个branch的名字，而它左边的箭头->表示HEAD正指向它（当然，也会间接地指向它所指向的commit）。

如果我在这时创建一个commit，那么HEAD会带着master一起移动到最新的commit：

git commit

通过查看log，可以对这个逻辑进行验证：

git log

从图中可以看出，最新的commit（提交信息："Add feature1"）被创建后，HEAD和master这两个引用都指向了它，而在上面第一张图中的后两个引用origin/master和origin/HEAD则依然停留在原先的位置。

master: 默认 branch

上面的这个master，其实是一个特殊的branch：它是 Git 的默认branch（俗称主branch/ 主分支）。

所谓的「默认 branch」，主要有两个特点：

1. 新创建的 repository（仓库）是没有任何commit的。但在它创建第一个commit时，会把master指向它，并把HEAD指向master。

1. 当有人使用git clone时，除了从远程仓库把.git这个仓库目录下载到工作目录中，还会checkout（签出）master（checkout的意思就是把某个commit作为当前commit，把HEAD移动过去，并把工作目录的文件内容替换成这个commit所对应的内容）。

另外，需要说一下的是，大多数的开发团队会规定开发以master为核心，所有的分支都在一定程度上围绕着master来开发。这个在事实上构成了master和其它分支在地位上的一个额外的区别。

branch 的通俗化理解

尽管在 Git 中，branch只是一个指向commit的引用，但它有一个更通俗的理解：你还可以把一个branch理解为从初始commit到branch所指向的commit之间的所有commits 的一个「串」。例如下面这张图：

master的本质是一个指向3的引用，但你也可以把master理解为是123三个commit的「串」，它的起点是1，终点是3。

这种理解方式比较符合branch这个名字的本意（branch 的本意是树枝，可以延伸为事物的分支），也是大多数人对branch的理解。不过如果你选择这样理解branch，需要注意下面两点：

1. 所有的branch之间都是平等的。

例如上面这张图，`branch1` 是 `1` `2` `5` `6` 的串，而不要理解为 `2` `5` `6` 或者 `5` `6` 。其实，起点在哪里并不是最重要的，重要的是你要知道，所有 `branch` 之间是平等的，`master` 除了上面我说的那几点之外，并不比其他 `branch` 高级。这个认知的理解对于 `branch` 的正确使用非常重要。

换个角度来说，上面这张图我可以用别的画法来表达，它们的意思是一样的：

通过这张动图应该能够对「平等」这个概念更好地理解了吧？

1. branch包含了从初始commit到它的所有路径，而不是一条路径。并且，这些路径之间也是彼此平等的。

像上图这样，`master` 在合并了 `branch1` 之后，从初始 `commit` 到 `master` 有了两条路径。这时，`master` 的串就包含了 `1` `2` `3` `4` `7` 和 `1` `2` `5` `6` `7` 这两条路径。而且，这两条路径是平等的，`1` `2` `3` `4` `7` 这条路径并不会因为它是「原生路径」而拥有任何的特别之处。

如果你喜欢用「树枝」的概念来理解 Git 的branch，一定要注意上面说的这两点，否则在今后使用branch的时候就可能与出现理解偏差或者使用方式不当的问题。事实上我本人并不喜欢用这种方式来理解branch，因为觉得它有点舍近求远的味道：我为了「直观」地思考，给它了一个形象的比喻，但由于它的本质含义其实更加简单，导致我的这种比喻反而增加了思考它时的复杂度，未免有点画蛇添足。不过这是我自己的感受，怎么理解branch是个个人偏好的问题，这两种理解方式你选一个喜欢的就好。

branch 的创建、切换和删除

创建 branch

如果你想在某处创建branch，只需要输入一行git branch 名称。例如你现在在master上：

你想在这个commit处创建一个叫做 "feature1" 的branch，只要输入：

git branch feature1

你的branch就创建好了：

切换 branch

不过新建的branch并不会自动切换，你的HEAD在这时依然是指向master的。你需要用checkout来主动切换到你的新branch去：

git checkout feature1

然后HEAD就会指向新建的branch了：

除此之外，你还可以用git checkout -b 名称来把上面两步操作合并执行。这行代码可以帮你用指定的名称创建branch后，再直接切换过去。还以feature1为例的话，就是：

git checkout -b feature1

在切换到新的branch后，再次commit时HEAD就会带着新的branch移动了：

git commit

而这个时候，如果你再切换到master去commit，就会真正地出现分叉了：

git checkout master
...
git commit

删除 branch

删除branch的方法非常简单：git branch -d 名称。例如要删除feature1这个 branch：

git branch -d feature1

需要说明的有两点：

1. HEAD指向的branch不能删除。如果要删除HEAD指向的branch，需要先用checkout把HEAD指向其他地方。
2. 由于 Git 中的branch只是一个引用，所以删除branch的操作也只会删掉这个引用，并不会删除任何的commit。（不过如果一个commit不在任何一个branch的「路径」上，或者换句话说，如果没有任何一个branch可以回溯到这条commit（也许可以称为野生commit？），那么在一定时间后，它会被 Git 的回收机制删除掉。）
3. 出于安全考虑，没有被合并到master过的branch在删除时会失败（因为怕你误删掉「未完成」的branch啊）：

这种情况如果你确认是要删除这个`branch`（例如某个未完成的功能被团队确认永久毙掉了，不再做了），可以把`-d`改成`-D`，小写换成大写，就能删除了。

「引用」的本质

所谓「引用」（reference），其实就是一个个的字符串。这个字符串可以是一个commit的 SHA-1 码（例：c08de9a4d8771144cd23986f9f76c4ed729e69b0），也可以是一个branch（例：ref: refs/heads/feature3）。

Git 中的HEAD和每一个branch以及其他的引用，都是以文本文件的形式存储在本地仓库.git目录中，而 Git 在工作的时候，就是通过这些文本文件的内容来判断这些所谓的「引用」是指向谁的。

小结

这一节介绍了 Git 中的一些「引用」：HEAD、master、branch。这里总结一下：

1. HEAD是指向当前commit的引用，它具有唯一性，每个仓库中只有一个HEAD。在每次提交时它都会自动向前移动到最新的commit。
2. branch是一类引用。HEAD除了直接指向commit，也可以通过指向某个branch来间接指向commit。当HEAD指向一个branch时，commit发生时，HEAD会带着它所指向的branch一起移动。
3. master是 Git 中的默认branch，它和其它branch的区别在于：

1. 1. 新建的仓库中的第一个commit会被master自动指向；
   2. 在git clone时，会自动checkout出master。

4. branch的创建、切换和删除：

1. 1. 创建branch的方式是git branch 名称或git checkout -b 名称（创建后自动切换）；
   2. 切换的方式是git checkout 名称；
   3. 删除的方式是git branch -d 名称。**