转载：感谢童仲毅同学写了该系列文章，我只是搬运工，谢谢!

这是一篇在原文基础上演绎的译文。除非另行注明，页面上所有内容采用知识共享-署名(CC BY 2.5 AU)协议共享。

提交(commit)是Git的精髓所在，你无时不刻不在创建和缓存提交、查看以前的提交，或者用各种Git命令在仓库间转移你的提交。大多数的命令都对同一个提交操作，而有些会接受提交的引用作为参数。比如，你可以给git checkout 传入一个引用来查看以前的提交，或者传入一个分支名来切换到对于的分支。

知道提交的各种引用方式之后，Git的命令就会变得更加强大。在这章中，我们研究提交的各种引用方式，来一窥git checkout、git branch、git push等命令的工作原理。

我们还会学到如何使用Git的引用日志查看看似已经删除的提交。

哈希字串

引用一个提交最直接的方式是通过SHA-1的哈希字串，这是每个提交唯一的ID。你可以在git log的输出中找到提交的哈希字串。

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commit 0c708fdec272bc4446c6cabea4f0022c2b616eba
Author: Mary Johnson <mary@example.com>
Date:   Wed Jul 9 16:37:42 2014 -0500

    Some commit message

在Git命令中传递时，你只需要提供足以确定那个提交的哈希子串即可。比如，你可以这样用git show的命令显示上面的提交：

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git show 0c708f

有时，我们需要把分支、标签或者其他间接的引用转变成对应提交的哈希。git rev-parse命令正是你需要的。下面这个命令返回master分支提交的哈希字串：

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git rev-parse master

当你写的自定义脚本中需要将提交引用作为参数时，这个命令非常有用。你可以让git rev-parse帮你处理转换，而不用手动做这件事。

引用

ref是提交的间接引用。你可以把它当做哈希字串的别名，但对用户更友好。这就是Git内部表示分支和标签的机制。

引用以一段普通的文本存在于.git/refs目录中，就是我们平时说的那个.git。你要去.git/refs文件夹查看仓库中的引用。你可以看到下面这样的结构，但具体的文件取决于你的仓库中有什么分支和标签，以及你的远程仓库。

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.git/refs/
    heads/
        master
        some-feature
    remotes/
        origin/
            master
    tags/
        v0.9

heads目录定义了你本地仓库中的所有分支。每一个文件名和你的分支名一一对应，文件中包含一个提交的哈希字串。这个就是分支顶端的所在位置。为了验证这一点，试试在Git根目录运行下面这两个命令：

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# Output the contents of `refs/heads/master` file:
cat .git/refs/heads/master

# Inspect the commit at the tip of the `master` branch:
git log -1 master

cat命令返回的哈希字串和git log命令显示的哈希字串应该是一致的。

如果要改变master分支的位置，Git只需要更改refs/heads/master的文件内容。同样地，创建新的分支也只需要将当前提交的哈希字串写入到新的文件中。这也是为什么Git分支比SVN轻量那么多的其中一个原因。

tags目录也是以相同的方式存储，只不过其中存的是标签而不是分支。remotes目录将你之前用git remote命令创建的所有远程仓库以子目录的形式一一列出。在每个文件夹中，你可以找到所有fetch到本地仓库的远程分支。

###指定引用
当你向Git命令传入引用的时候，你既可以指定引用完整的名称，也可以使用缩写，然后让Git来寻找匹配。你应该已经对引用的缩写很熟悉了，每次你通过名称引用分支的时候都会这么做。

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git show some-feature

这里的some-feature参数其实是分支名的缩写。Git在使用前将它解析成refs/heads/some-feature。你也可以在命令行中指定引用的全称，就像这样：

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git show refs/heads/some-feature

这避免了引用可能产生的所有歧义。这是非常必要的，比如你同时有一个标签和分支都叫some-feature。然而，如果使用正常的命名规范，你不应该有这样的歧义。

我们会在refspec一节见到更多引用名称。

打包引用目录

对于大型仓库，Git会周期性地执行垃圾回收来移除不需要的对象，将所有引用文件压缩成单个文件来获得更好的性能。你可以使用这个命令强制垃圾回收来执行压缩：

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git gc

这个命令把refs文件夹中所有单独的分支和标签移动到了.git根目录下的packed-refs文件中。如果你打开这个文件，你会发现提交的哈希字串和引用之间的映射关系：

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00f54250cf4e549fdfcafe2cf9a2c90bc3800285 refs/heads/feature
0e25143693cfe9d5c2e83944bbaf6d3c4505eb17 refs/heads/master
bb883e4c91c870b5fed88fd36696e752fb6cf8e6 refs/tags/v0.9

另一方面，正常的Git功能不会受到任何影响。但如果你好奇你的.git/refs文件夹为什么是空的，这一节告诉你了答案。

特殊的引用

除了refs文件夹外，.git根目录还有一些特殊的引用。如下所示：

• HEAD – 当前所在的提交或分支。
• FETCH_HEAD – 远程仓库中fetch到的最新一次提交。
• ORIG_HEAD – HEAD的备份引用，避免损坏。
• MERGE_HEAD – 你通过git merge并入当前分支的引用(们)。
• CHERRY_PICK_HEAD – 你cherry pick使用的引用。

这些引用s由Git在需要时创建和更新。比如说，git pull命令首先运行git fetch，而FETCH_HEAD引用随之改变。然后，它运行git merge FETCH_HEAD来将fetch到的分支最终并入仓库。当然，你也可以使用其他任何引用，因为我相信你已经对HEAD很熟悉了。

这些文件包含的内容取决于它们的类型和你的仓库状态。HEAD 引用可以包含符号链接（指向另一个引用而不是哈希字串），或是提交的哈希字串。比如说，看看当你在master分支上时HEAD的内容：

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git checkout master
cat .git/HEAD

这个命令会输出ref: refs/heads/master，也就是说HEAD指向refs/heads/master这个引用。这也正是Git如何知道现在所在的是master分支。如果你要切换分支，HEAD的内容将会被更新到新的分支。但如果你要切换到一个提交而不是分支，HEAD会包含一个提交的哈希而不是符号引用。这就是Git如何知道现在HEAD处于分离状态。

在大多数情况下，HEAD是你唯一用得到的引用。其它引用一般只在写底层脚本，接触到Git内部的工作机制时才会用到。

refspec

refspec将本地分支和远程分支对应起来。我们可以通过它用本地的Git命令管理远程分支，设置一些高级的git push和git fetch行为。

refspec的定义是这样的：[+]<src>:<dst>。<src>参数是本地的源分支，<dst>是远程的目标分支。可选的+号强制远程仓库采用非快速向前的更新策略。

refspec可以和git push一起使用，用来指定远程的分支的名称。比如，下面这个命令将master分支push到远程origin，就像一般的git push一样，但它使用qa-master作为远程仓库中的分支名。对于QA团队来说，这个方法非常有用。

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git push origin master:refs/heads/qa-master

你也可以用refspec来删除远程分支。feature分支的工作流经常会遇到这种情况，将feature分支push到远程仓库中（比如说为了备份）。你删除本地的feature分支之后，远程的feature分支依然存在，虽然现在我们已经不再需要它。你可以push一个<src>参数为空的refspec来删除它们，就像这样：

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git push origin :some-feature

这非常方便，因为你不需要登陆到你的远程仓库然后手动删除这些远程分支。注意，在Git v1.7.0之后你可以用--delete标记代替上面这个方法。下面这个命令和上面的命令作用相同：

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git push origin --delete some-feature

在Git配置文件中增加几行，你就可以更改git fetch的行为。默认地，git fetch会fetch远程仓库中所有分支。原因就是因为.git/config文件的这段配置：

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[remote "origin"]
    url = https://git@github.com:mary/example-repo.git
    fetch = +refs/heads/*:refs/remotes/origin/*

fetch这一行告诉git fetch从origin仓库中下载所有分支。但是，一些工作流不需要所有分支。比如，很多持续集成工作流只关心master分支。为了做到这一点，我们需要将fetch这行改成下面这样：

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[remote "origin"]
    url = https://git@github.com:mary/example-repo.git
    fetch = +refs/heads/master:refs/remotes/origin/master

你还可以类似地修改git push的配置。比如，如果你总是将master分支push到origin仓库的qa-master分支（就像我们之前做的一样），你要把配置文件改成这样：

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[remote "origin"]
    url = https://git@github.com:mary/example-repo.git
    fetch = +refs/heads/master:refs/remotes/origin/master
    push = refs/heads/master:refs/heads/qa-master

refspec给了你完全的掌控权，可以定制Git命令如何在仓库之间转移分支。你可以重命名或是删除你的本地分支，fetch或是push不同的分支名，修改git push和git fetch的设置，只对你想要的分支进行操作。

相对引用

你还可以通过提交之间的相对关系来引用。~符号让你访问父节点的提交。比如说，下面这个命令显示HEAD祖父节点的提交：

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git show HEAD~2

但是，对于合并提交(merge commit)的时候，事情就会变得有些复杂。因为合并提交有多个父节点，所以你可以找到多条回溯的路径。对于3路合并，第一个父节点是你执行merge时的分支，第二个父节点是你传给git merge命令的分支。

~符号总是选择合并提交的第一个父节点。如果你想选择其他父节点，你需要用^符号来指定。比如说，HEAD是一个合并提交，下面这个命令返回HEAD的第二个父节点：

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git show HEAD^2

你可以使用不止一个^来查看超过一层的节点。比如，下面的命令显示的是HEAD的祖父节点，也就是HEAD第二个父节点的父节点。

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git show HEAD^2^1

为了阐明~和^是如何工作的，下面这张图告诉你如何使用相对引用，来指向任意的提交。有的提交可以通过多种方式引用。

相对引用在命令中的用法和普通的引用相同。比如，下面所有命令中使用的都是相对引用：

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# Only list commits that are parent of the second parent of a merge commit
git log HEAD^2

# Remove the last 3 commits from the current branch
git reset HEAD~3

# Interactively rebase the last 3 commits on the current branch
git rebase -i HEAD~3

引用日志

引用日志是Git的安全网。它记录了你在仓库中做的所有更改，不管你有没有提交。你也可以认为这是你本地更改的完整历史记录。运行git reflog命令查看引用日志。它应该会打印出像下面这样的信息：

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400e4b7 HEAD@{0}: checkout: moving from master to HEAD~2
0e25143 HEAD@{1}: commit (amend): Integrate some awesome feature into `master`
00f5425 HEAD@{2}: commit (merge): Merge branch ';feature';
ad8621a HEAD@{3}: commit: Finish the feature

说人话就是：

• 你刚刚切换到HEAD~2
• 你刚刚修改了一个提交信息
• 你刚刚把feature分支合并到了master分支
• 你刚刚提交了一份缓存

HEAD{<n>}语法允许你引用保存在日志中的提交。这和上一节的HEAD~<n>引用差不多，不过<n>指的是引用日志中的对象，而不是提交历史。

你可以用办法回到之前可能已经丢失的状态。比如，你刚刚用git reset方法粉碎了新的feature分支。你的引用日志看上去可能会是这样的：

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ad8621a HEAD@{0}: reset: moving to HEAD~3
298eb9f HEAD@{1}: commit: Some other commit message
bbe9012 HEAD@{2}: commit: Continue the feature
9cb79fa HEAD@{3}: commit: Start a new feature

git reset前的三个提交现在都成了悬挂的了，也就是说除了引用日志之外没有办法再引用到它们。现在，假设你意识到了你不应该丢掉你全部的工作。你只需要切换到HEAD@{1}这个提交就能回到你运行git reset之前仓库的状态。

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git checkout HEAD@{1}

这会让你处于HEAD分离的状态。你可以从这里开始，创建新的分支，继续你的工作。

总结

你现在对Git提交的引用应该已经相当熟悉了。我们知道了分支和标签是如何存在于.git的子文件夹refs中，如何读取打包的引用文件，如何使用refspec来进行更高级的push和fetch操作，如何使用~和^符号来遍历分支结构。

我们还了解了引用日志，来引用到其他方式已经不存在的提交。这是一种很好的恢复误删提交的方法。

它的意义在于：在任何开发场景下，你都能找到你需要的特定提交。你很容易就可以把这些技巧用在你一有的Git知识中，因为很多常用的命令都接受引用作为参数，包括git log,、git show、git checkout、git reset、git revert、git rebase等等。