Git三路合并算法完全指南：优雅处理复杂冲突

在使用git作为协作工具时，常常因为不熟悉git的三路合并算法而出现冲突，导致不敢随便提交代码，这里就来为大家解释下git三路合并算法的完全指南。

三路合并

三路合并算法的名称源于其合并过程中涉及的三个代码版本。在标准的Git开发流程中，开发者从生产分支fork出新分支进行开发，完成开发后提交Pull Request，经过代码审查后，管理员将代码合并回生产分支。这个过程涉及三个关键版本：原始基础版本、开发分支版本和目标分支版本。如下图所示：

虽然通过diff可以清晰地看到分支间的代码差异，但Git的合并场景往往更为复杂。考虑这样一个常见场景：当生产分支新增了一个补丁A，而开发分支在合并时没有这个补丁时，Git面临一个关键的判断 ------ 补丁A的缺失是开发者有意为之，还是应该保留在最终的合并结果中？正是这种复杂性，促使Git引入了"参考点"（基础版本）的概念。通过比较两个分支相对于参考点的变更，Git才能准确理解代码的增删意图，从而实现智能的自动合并。

通过比较两个分支相对于参考点的变更，Git才能准确理解代码的增删意图，从而实现智能的自动合并。

在三路合并的核心机制中，Git通过比较三个关键版本来做出合并决策：两个待合并分支以及它们的共同祖先（参考点）。这就像两个作者在协同写作一本书：一个负责第一章，另一个负责第二章。共同祖先就像是初始的目录大纲，清晰地界定了每个作者的工作范围。通过对比最终内容与这份大纲的差异，我们就能准确判断每位作者的贡献，从而轻松地将两人的工作整合成完整的书稿。这正是Git三路合并算法的精妙之处。

Git在进行三路合并时，以行为基本单位进行比较。通过对比两个分支与参考点的差异，Git会按照以下规则决定最终的合并结果：

1. 无变更保留 - 当某一行在所有版本（生产分支、开发分支、参考点）中完全相同时：

   • 直接保留该行内容
   • 不记录任何变更历史

2. 单方变更采纳 - 当某一行只在其中一个分支有修改时：

   • 保留修改后的内容
   • 记录对应的commit信息
   • 例如：生产分支修改而开发分支未变，或反之

3. 双方冲突标记 - 当某一行在两个分支都发生修改时：

   • Git无法自动判断保留哪个版本
   • 标记为冲突区域
   • 需要开发者手动解决冲突

递归三路合并

让我们通过一个复杂场景来理解递归三路合并的必要性。假设有以下情况：

1. 你从生产分支创建了一个开发分支A并开发新功能
2. 同时，另一个团队成员从生产分支创建了开发分支B，也在开发新功能
3. 开发分支B先完成并合并到了生产分支
4. 你在开发分支A上继续开发，但没有及时同步生产分支的更新
5. 当你完成开发并尝试合并时：
   • 如果使用简单的三路合并，Git只会看到：
     • 参考点（初始fork点）
     • 当前的生产分支（包含B的改动）
     • 你的开发分支A
   • 这样会丢失一些重要的历史信息，比如分支B是如何被合并的
   • 在复杂的代码冲突情况下，这可能导致错误的合并结果

为了避免这种情况，我们通常会在开发过程中定期从生产分支拉取（pull）最新代码。这时就会发生一个有趣的现象：由于开发分支和生产分支之间发生了多次相互合并，它们之间会出现多个共同的祖先节点，而不是像简单三路合并中只有一个共同祖先（初始fork点）。这就是Git引入递归三路合并算法的原因 ------ 它需要分析这些共同祖先节点，找到最佳的合并策略。

当两个分支经过多次相互合并后，每个合并点都代表着一个重要的历史节点：在这个时刻，两个分支的代码是完全一致的。这些合并历史形成了多个共同祖先节点，它们都可以作为后续合并的潜在参考点。

Git在处理这种情况时采用了一个巧妙的方法：它会先分析所有的共同祖先节点，将它们的内容合并在一起，创建出一个虚拟的合并基准点。这个虚拟基准点综合了所有祖先节点的信息，能够更准确地反映代码的演进历史。

有了这个虚拟基准点后，Git就可以像普通的三路合并一样，将它作为参考点，与两个待合并分支进行比较，最终完成合并操作。这就是递归三路合并的核心思想。

"递归"一词准确描述了这个过程：当Git发现多个共同祖先时，它会递归地向上查找这些祖先的共同祖先，直到找到它们的最初交汇点。然后，Git会自底向上地将这些祖先逐层合并，最终创建出一个包含所有历史信息的虚拟基准点。

如上图所示，整个递归过程可以分解为以下步骤：

1. 首先，Git需要合并C8和C9两个分支，发现它们有两个共同祖先C4和C7
2. Git会向上追溯，找到C4和C7的共同祖先C1
3. 基于C1、C4和C7的内容，Git创建一个虚拟的合并基准点
4. 最后，Git使用这个虚拟基准点作为参考，对C8和C9进行三路合并

代码回退导致的丢代码情况

git revert

为啥有时候git revert后，可能会导致一系列稀奇古怪的事情发生。讲解一下。

假设你开发的一个补丁A，被合入主线分支后，管理员发现有bug，直接使用git revert回退你的补丁。看过上一篇博客的朋友们都知道，git revert命令就是反向补丁，并重新提交一次commit。

这时候你比垂头丧气，反而继续在你自己的开发分支上把BUG修复，然后再次提交一次commit。这时候你本该先同步分支，而你却没有。让我们用一张图来说明。

根据三路合并的原理，让我们分析一下为什么会丢代码：

1. 三方版本确定：

   • 共同祖先：补丁A合入后的版本（包含依赖代码和功能代码）
   • 主线分支：revert后的版本（补丁A的所有代码都被删除）
   • 你的分支：修复版本（只修改了功能代码，依赖代码未动）

2. 合并冲突分析：

*   对于功能代码：因为你修改了这部分，Git会检测到冲突（一边是删除，一边是修改），提示你解决
*   对于依赖代码：
    *   在共同祖先中：存在
    *   在主线分支中：被删除（revert导致）
    *   在你的分支中：存在（未修改）
    *   根据三路合并规则：主线删除胜出，这部分代码会丢失

3. 问题后果： 当你只关注解决功能代码的冲突时，很容易忽略依赖代码的丢失。最终合入主线的代码因为缺少必要的依赖，可能会导致编译或运行失败。

优雅的冲突解决之道

在实际开发中，我们经常会遇到需要在多个方案中选择一个的情况。比如，两个开发者针对同一个功能提供了不同的实现方案。如果采用普通的合并方式，Git会报告冲突，要求我们手动解决。但实际上，如果我们已经确定要使用其中一个方案，Git提供了更优雅的解决方式。

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Git提供了两个特殊的合并策略来处理这种情况：

1. ours策略：

   git merge -s ours their-branch

   使用这个命令时，Git会在发生冲突时自动选择我们当前分支的代码。

2. theirs策略：

   git merge -s theirs our-branch

   相反，这个命令会在发生冲突时优先选择对方分支的代码。

这种方式特别适用于以下场景：

• 两个开发者提供了不同的实现方案，经过评审后决定采用其中一个
• 需要批量处理冲突，并且已经确定采用哪个版本
• 在代码重构时，需要统一采用新的或旧的实现方式

取消合并

当你在解决合并冲突的时候很烦躁，突然就想到，就不应该合并这个分支。可是这时候你已经解决一半的冲突了。这时可以使用git merge --abort命令取消合并。

让我们来理解Git是如何管理合并过程的：

1. 合并状态的标识：

   • 当Git开始合并时，会创建一个特殊的引用MERGE_HEAD，指向要合并的分支
   • HEAD继续指向当前分支
   • 这两个引用共同标识了当前的合并状态

2. 合并过程的控制：

   • 在解决冲突时，需要使用git add来标记已解决的文件
   • Git会阻止在合并未完成时执行某些操作（如push/pull）
   • 这种限制确保了代码仓库的一致性

3. 取消合并的方式：

   • git merge --abort：安全地回到合并前的状态
   • 这个命令会清理合并状态，删除MERGE_HEAD
   • 虽然也可以用git reset强制回退，但--abort更安全且符合Git的设计理念。因为在push/pull代码的过程中，git会检测这个特殊的分支是否存在来确定你是否还有未解决的冲突。如果冲突还未解决就继续加入新的代码，那岂不是乱上加乱。

结语

Git的合并策略是一个精心设计的系统，它不仅仅是简单的文本对比和合并。通过理解三路合并算法的原理，我们可以更好地处理复杂的合并场景，避免代码丢失的风险。而在日常开发中，合理使用Git提供的各种合并工具和命令，如ours/theirs策略、merge --abort等，能够帮助我们更优雅地解决合并冲突，提高开发效率。

记住，合并冲突不是问题的终点，而是代码协作的必经之路。掌握这些合并策略，让我们在团队协作中游刃有余。