.1 Git 分支 - 何謂分支
何謂分支
為了了解 Git 分支的實作方式，我們需要回顧一下 Git 是如何儲存資料的。或許你還記得第一章的内容，Git 儲存的不是檔案差異或者變化量，而隻是一系列檔案快照。
在 Git 中送出時，會儲存一個送出（commit）對象，該對象包含一個指向暫存内容快照的指針，包含本次送出的作者等相關附屬資訊，包含零個或多個指向該送出對象的父對象指針：首次送出是沒有直接祖先的，普通送出有一個祖先，由兩個或多個分支合并産生的送出則有多個祖先。
為直覺起見，我們假設在工作目錄中有三個檔案，準備将它們暫存後送出。暫存操作會對每一個檔案計算校驗和（即第一章中提到的 SHA-1 哈希字串），然後把目前版本的檔案快照儲存到 Git 倉庫中（Git 使用 blob 類型的對象存儲這些快照），并将校驗和加入暫存區域：
$ git add README test.rb LICENSE
$ git commit -m 'initial commit of my project'
當使用 git commit 建立一個送出對象前，Git 會先計算每一個子目錄（本例中就是項目根目錄）的校驗和，然後在 Git 倉庫中将這些目錄儲存為樹（tree）對象。之後 Git 建立的送出對象，除了包含相關送出資訊以外，還包含着指向這個樹對象（項目根目錄）的指針，如此它就可以在将來需要的時候，重制此次快照的内容了。
現在，Git 倉庫中有五個對象：三個表示檔案快照内容的 blob 對象；一個記錄着目錄樹内容及其中各個檔案對應 blob 對象索引的 tree 對象；以及一個包含指向 tree 對象（根目錄）的索引和其他送出資訊中繼資料的 commit 對象。概念上來說，倉庫中的各個對象儲存的資料和互相關系看起來如圖 3-1 所示：
圖 3-1. 單個送出對象在倉庫中的資料結構
作些修改後再次送出，那麼這次的送出對象會包含一個指向上次送出對象的指針（譯注：即下圖中的 parent 對象）。兩次送出後，倉庫曆史會變成圖 3-2 的樣子：
圖 3-2. 多個送出對象之間的連結關系
現在來談分支。Git 中的分支，其實本質上僅僅是個指向 commit 對象的可變指針。Git 會使用 master 作為分支的預設名字。在若幹次送出後，你其實已經有了一個指向最後一次送出對象的 master 分支，它在每次送出的時候都會自動向前移動。
圖 3-3. 分支其實就是從某個送出對象往回看的曆史
那麼，Git 又是如何建立一個新的分支的呢？答案很簡單，建立一個新的分支指針。比如建立一個 testing 分支，可以使用 git branch 指令：
$ git branch testing
這會在目前 commit 對象上建立一個分支指針（見圖 3-4）。
圖 3-4. 多個分支指向送出資料的曆史
那麼，Git 是如何知道你目前在哪個分支上工作的呢？其實答案也很簡單，它儲存着一個名為 HEAD 的特别指針。請注意它和你熟知的許多其他版本控制系統（比如 Subversion 或 CVS）裡的 HEAD 概念大不相同。在 Git 中，它是一個指向你正在工作中的本地分支的指針（譯注：将 HEAD 想象為目前分支的别名。）。運作 git branch 指令，僅僅是建立了一個新的分支，但不會自動切換到這個分支中去，是以在這個例子中，我們依然還在 master 分支裡工作（參考圖 3-5）。
圖 3-5. HEAD 指向目前所在的分支
要切換到其他分支，可以執行 git checkout 指令。我們現在轉換到建立的 testing 分支：
$ git checkout testing
這樣 HEAD 就指向了 testing 分支（見圖3-6）。
圖 3-6. HEAD 在你轉換分支時指向新的分支
這樣的實作方式會給我們帶來什麼好處呢？好吧，現在不妨再送出一次：
$ vim test.rb
$ git commit -a -m 'made a change'
圖 3-7 展示了送出後的結果。
圖 3-7. 每次送出後 HEAD 随着分支一起向前移動
非常有趣，現在 testing 分支向前移動了一格，而 master 分支仍然指向原先 git checkout 時所在的 commit 對象。現在我們回到 master 分支看看：
$ git checkout master
圖 3-8 顯示了結果。
圖 3-8. HEAD 在一次 checkout 之後移動到了另一個分支
這條指令做了兩件事。它把 HEAD 指針移回到 master 分支，并把工作目錄中的檔案換成了 master 分支所指向的快照内容。也就是說，現在開始所做的改動，将始于本項目中一個較老的版本。它的主要作用是将 testing 分支裡作出的修改暫時取消，這樣你就可以向另一個方向進行開發。
我們作些修改後再次送出：
$ vim test.rb
$ git commit -a -m 'made other changes'
現在我們的項目送出曆史産生了分叉（如圖 3-9 所示），因為剛才我們建立了一個分支，轉換到其中進行了一些工作，然後又回到原來的主分支進行了另外一些工作。這些改變分别孤立在不同的分支裡：我們可以在不同分支裡反複切換，并在時機成熟時把它們合并到一起。而所有這些工作，僅僅需要 branch 和 checkout 這兩條指令就可以完成。
圖 3-9. 不同流向的分支曆史
由于 Git 中的分支實際上僅是一個包含所指對象校驗和（40 個字元長度 SHA-1 字串）的檔案，是以建立和銷毀一個分支就變得非常廉價。說白了，建立一個分支就是向一個檔案寫入 41 個位元組（外加一個換行符）那麼簡單，當然也就很快了。
這和大多數版本控制系統形成了鮮明對比，它們管理分支大多采取備份所有項目檔案到特定目錄的方式，是以根據項目檔案數量和大小不同，可能花費的時間也會有相當大的差别，快則幾秒，慢則數分鐘。而 Git 的實作與項目複雜度無關，它永遠可以在幾毫秒的時間内完成分支的建立和切換。同時，因為每次送出時都記錄了祖先資訊（譯注：即 parent 對象），将來要合并分支時，尋找恰當的合并基礎（譯注：即共同祖先）的工作其實已經自然而然地擺在那裡了，是以實作起來非常容易。Git 鼓勵開發者頻繁使用分支，正是因為有着這些特性作保障。
接下來看看，我們為什麼應該頻繁使用分支。