Git-Merge 的那点事儿

理解三路合并

Git 在分支合并时，采用三路合并的方法。不管合并的两个分支包含多少提交，Git 合并操作只关心代码的三个版本，即：合并双方的两个版本和一个基线版本。

看下我们的示例程序，使用 Go 语言开发，执行结果如下：

$ git clone https://github.com/jiangxin/git-merge-demo.git
$ cd git-merge-demo
$ git checkout demo-1/user-1 --
$ go build -o demo
$ ./demo
Topics:
  ♠
  ♥ ♥ 
  ♣ 

该示例程序输出一些符号，每行输出同一种符号，代表了某一个特性，符号个数代表该特性功能上的异同。

我们可以看到 “demo-1/user-1” 分支上，“demo” 程序有三个特性。特性 “♠”（一颗）、特性 “♥”（两颗）、特性 “♣”（一颗）。

同样我们在 “demo-1/user-2” 分支上会看到不同的特性输出：

♠ ♠ ♠ 
♥ ♥ ♥ 
♦ ♦   

这两个分支各自包含三个特性。如果要将这两个分支合并在一起，那么 “demo-1/user-1” 分支上独有的 “♣” 特性应该出现在最终的合并结果中么？“demo-1/user-2” 分支上独有的 “♦” 特性应该出现在最终的合并结果中么？对于双方共同拥有的 “♠” 特性在合并结果中是出现一次，还是重复出现三次呢？

仅从上面这两个分支信息，我们很难推导出合理的合并结果。这时必须要考虑一个问题：这两个分支的特性是如何演变来的。我们要寻找这两个分支的共同的祖先提交，即寻找基线。

借助 git merge-base 命令，我们可以看到基线提交编号是 228ec07：

$ git merge-base --all demo-1/user-1 demo-1/user-2
228ec07e07ac83295b96be1ad55adfbd0c870f74

注意：上面命令中的 –all 参数会显示两个分支所有的基线提交，可能的结果有：

• 0 条基线。即两个分支没有重叠，没有公共的历史提交。
• 1 条基线。大多数合并场景两个分支存在一条基线。
• 多条基线。可能的场景有：1、两条分支都是集成分支，都接受来自各个特性分支的合入。2、特性分支之间存在依赖关系，复杂的特性分支和集成分支之间可能存在多条基线。

本例只有一条集成分支。从下面的 git-log 命令可以看出本例的两个分支提交历史还是很简单的，两个分支各自独有的提交标记为 “+” 和 “x”，共有的提交标记为星号。从这两个分支提交历史的重叠部分，我们很容易看出来重叠的顶端提交 228ec07 即是我们要找的基线提交。

$ git log --graph --oneline demo-1/user-1 demo-1/user-2

+ 34b76a2 (demo-1/user-2) Topic 4: ♦ ♦
+ dfdce61 Remove topic 3
+ 68bc440 Topic 2: ♥ ♥ ♥
| x 55e002f (demo-1/user-1) Topic 1: ♠
|/  
* 228ec07 (demo-1/base) Topic 3: ♣
* d1f0d8c Topic 2: ♥ ♥
* 8f19971 Topic 1: ♠ ♠ ♠
* bfdeca2 Demo for git 3-way merge

切换到基线提交 228ec07 上执行看看：

$ git checkout 228ec07 --
$ make
Topics:
  ♠ ♠ ♠ 
  ♥ ♥ 
  ♣     

下图综合了该程序三个版本，那么合并版本是不是呼之欲出了呢？

基线版本      User-1 版本      User-2 版本       合并版本
========    =============    =============    ===========
 ♠ ♠ ♠          ♠                ♠ ♠ ♠             ?
 ♥ ♥            ♥ ♥              ♥ ♥ ♥             ?
 ♣              ♣                                  ?
                                 ♦ ♦               ?

对于特性 ♠ ，相比基线版本，User-1将其修改为一颗，User-2 没有修改；对于特性♥，相比基线，User-1没有修改，User-2将其修改为三颗；对于特性♣，User-1没有修改，User-2将其删除；而对于特性♦，是由 User-2 新引入的特性。

让我们执行命令来看一下真实的合并结果吧：

$ git checkout demo-1/user-1
$ git merge demo-1/user-2
$ make
Topics:
  ♠ 
  ♥ ♥ ♥ 
  ♦ ♦ 

Revert 操作引发的“异常”合并结果

下面我们来看一个“异常”的合并。

在分支 “demo-2/topic-1” 运行，显示如下：

$ git checkout demo-2/topic-1
$ make

  ◉ ◉ ◉ 
  ▲ ▲ 
  △ △ △ 

其中特性 ◉ 是主干 “demo-2/master” 引入的特性。Topic-1 引入两个子特性： ▲ 和 △ 。

在分支 “demo-2/topic-2” 运行，显示如下：

$ git checkout demo-2/topic-2
$ make

  ◉ ◉ ◉ 
  ♡ ♡ ♡ 

在主干分支 “demo-2/master” 运行，显示如下：

$ git checkout demo-2/master
$ make

  ◉ ◉ ◉ ◉ 
  ♡ ♡ ♡ 

我们可以看出主干分支的特性 ◉ 演进了，而且已经包含了 “demo-2/topic-2” 分支的特性。

现在将 “demo-2/topic-1” 分支合并到主干分支 “demo-2/master”，看看合并解决是否符合预期：

$ git checkout demo-2/master
$ git merge demo-2/topic-1
$ make

  ◉ ◉ ◉ ◉ 
  △ △ △ 
  ♡ ♡ ♡ 

看出问题了么？“demo-2/topic-1” 分支的特性没有全部合入，只合入了特性 △ ，而丢失特性 ▲ !

让我们来分析一下：

• 先撤回刚刚的合并提交。

    $ git reset --hard HEAD^
  

• 计算合并基线：

    $ git merge-base --all demo-2/topic-1 demo-2/master 
    5db8ab7c5c1d2ede82096ae890446c290a664060
  

• 切换到这个基线版本：

    $ git checkout 5db8ab7c5c1d2ede82096ae890446c290a664060 --
    $ make
  
      ◉ ◉ ◉ 
      ▲ ▲ 
  

• 基线版本有特性 ▲ ，分支 “demo-2/topic-1” 也有特性 ▲ ，但是主干分支 “demo-2/master” 上并没有特性 ▲。按照三路合并的原理分析，我们看出合并结果丢失特性 ▲ 是预料中的：

    基线 5db8ab7   demo-2/master   demo-2/topic-1   合并版本
    ============   =============   ==============   ========
       ◉ ◉ ◉          ◉ ◉ ◉ ◉          ◉ ◉ ◉        ◉ ◉ ◉ ◉ 
       ▲ ▲                             ▲ ▲         
                                       △ △ △        △ △ △ 
                      ♡ ♡ ♡                         ♡ ♡ ♡   
  

• 下面命令用于查询基线 5db8ab7 之后主干分支的变更，看看哪个提交删除了特性 ▲ ：

    $ git log --stat --oneline 5db8ab7..demo-2/master
    .... ....
    e50fc0b Topic 1 is not complete, and is not ready for merge
     topic/topic-1.1.go | 20 --------------------
     1 file changed, 20 deletions(-)
    .... ....
  

从上面的日志输出，我们看到主干分支 “demo-2/master” 上的一个可疑提交 e50fc0b。这个提交删除了文件 “topic-1.1.go”。提交说明表明“因为当时 topic1 功能尚未完整，故撤回不完整的合并提交”。

如何才能将 “demo-2/topic-1” 特性完整地合入呢？采用如下操作：

1. 对提交 e50fc0b 再次执行一次撤回操作。

    $ git checkout demo-2/master --
    $ git revert e50fc0b
   

2. 然后再合并分支 “demo-2/topic-1”。

    $ git merge demo-2/topic-1
   

3. 执行程序，查看合并效果。

    $ make
   
      ◉ ◉ ◉ ◉ 
      ▲ ▲ 
      △ △ △ 
      ♡ ♡ ♡ 
   

操作完成，我们看到 “demo-2/topic-1” 分支完整的特性都合入了。

“脏合并”引发的“异常”

下面我们来看另外一个“异常”的合并。

在当前版本的开发分支 “demo-3/master” 运行，显示如下：

$ git checkout demo-3/master
$ make

  ◉ ◉ ◉ ◉ ◉ 
  ♠ ♠ ♠ ♠ 
  ♦ ♦ ♦ 

其中特性 ◉ 是主干 “demo-3/master” 引入的特性。其余两个特性 ♠ 和 ♦ 是从相应的特性分支合入的。

接下来，在下一个版本的开发分支 “demo-3/next” 中运行，显示如下：

$ git checkout demo-3/next
$ make

  ❍ ❍ ❍ ❍ 
  ♠ ♠ ♠ ♠ 
  ♥ ♥ 
  ♦ ♦ ♦ 

其中特性 ❍ 是新版本主干 “demo-3/next” 引入的特性。其余三个特性 ♠、♥ 和 ♦ 是从相应的特性分支合入的。

现在要将当前版本 “demo-3/master” 合入到下一个新版本的开发分支 “demo-3/next” 中，运行如下：

$ git checkout demo-3/next
$ git merge demo-3/master
$ make

  ◉ ◉ ◉ ◉ ◉ 
  ❍ ❍ ❍ ❍ 
  ♠ ♠ ♠ ♠ 
  ♦ ♦ ♦ 

我们看到合并后，“demo-3/master” 分支的特性 ◉ 被引入了，但是 “demo-3/next” 分支原有的特性 ♥ 被删除了。如果特性 ♥ 是需要的，那么合并后为何会丢失特性 ♥ 呢？

我们按照三路合并的原理来分析一下。

首先查看下分支 “demo-3/master” 以及分支 “demo-3/next” 合并前提交（即 “demo-3/next~1”）的基线：

$ git merge-base --all demo-3/master demo-3/next~1
e54a597938d7aaa20c8b3ce79d0b6c5bca8404e7
6b57153213757421f83523d1b03f7743aa654160
b2c844810a095a4e05763ffaff326101e61d444f

惊奇的发现，基线居然有三条！这实际上是三个特性分支分别向 “demo-3/master” 和 “demo-3/next” 分支合入后的结果。

我们使用命令 git log –graph –oneline demo-3/master demo-3/next~1 查看合并双方的提交。如果只显示两个分支重合的部分，如下图所示：

   * 6b57153 (demo-3/topic-3) Topic 3: ♦ ♦ ♦
   * f1dca57 Topic 3: ♦
  /
 / 
|  
| * b2c8448 (demo-3/topic-2) Topic 2: ♥ ♥
| * 60f846d Topic 2: ♥
|/
|
| * e54a597 (demo-3/topic-1) Topic 1: ♠ ♠ ♠ ♠
| * 3ccbd75 Topic 1: ♠ ♠
| * 18ea90f Topic 1: ♠
|/
|
|  
* bfdeca2 (tag: v0) Demo for git 3-way merge

会看到有三个端点对应三条基线。

那么对于多基线场景，如何来分析呢？

Git 会将多条基线合并为一个提交，再将这个提交作为唯一的基线，参与到三路合并中。

$ git checkout -b demo-3/base e54a597
$ git merge 6b57153 b2c8448
$ make

  ♠ ♠ ♠ ♠ 
  ♥ ♥ 
  ♦ ♦ ♦ 

列出下列表格分析三路合并结果：

基线 base    master 分支     next 分支    合并结果
=========   ============   ==========   ==========
              ◉ ◉ ◉ ◉ ◉                  ◉ ◉ ◉ ◉ ◉ 
                            ❍ ❍ ❍ ❍      ❍ ❍ ❍ ❍ 
 ♠ ♠ ♠ ♠      ♠ ♠ ♠ ♠       ♠ ♠ ♠ ♠      ♠ ♠ ♠ ♠ 
 ♥ ♥                        ♥ ♥ 
 ♦ ♦ ♦        ♦ ♦ ♦         ♦ ♦ ♦        ♦ ♦ ♦ 

从上面表格可以看出来，特性 ♥ 在基线中存在，在 “demo-3/next” 分支中也存在，但是被 “demo-3/master” 中删除了。所以导致合并结果中缺失了特性 ♥ 。

那么 “demo-3/master” 分支是如何在基线 “demo-3/base” 之后删除了特性 ♥ 的呢？

在一段提交历史中找出一个有问题的版本有很多办法，例如使用 git bisect 二分查找命令。不过这里使用 git log 命令就足够了。

使用如下命令查看这段历史中非合并提交：

$ git log --oneline --stat --no-merges demo-3/base..demo-3/master
05f2ec3 (origin/demo-3/master, demo-3/master) Topic master: ◉ ◉ ◉ ◉ ◉
 topic/master.go | 2 +-
 1 file changed, 1 insertion(+), 1 deletion(-)
5daade4 Topic master: ◉ ◉ ◉ ◉
 topic/master.go | 2 +-
 1 file changed, 1 insertion(+), 1 deletion(-)
6325a3f Topic master: ◉ ◉ ◉
 topic/master.go | 19 +++++++++++++++++++
 1 file changed, 19 insertions(+)

看到非合并提交都是在修改特性 ◉ 的，和特性 ♥ 无关。

那么问题一定出在合并提交中。不过使用下面命令看不出来合并提交包含了哪些修改，你知道为什么吗？

$ git log --oneline --stat --merges demo-3/base..demo-3/master
3a69a8a Merge branch 'demo-3/topic-3' into demo-3/master
37544d1 Merge branch 'demo-3/topic-2' into demo-3/master
d872d8f Merge branch 'demo-3/topic-1' into demo-3/master

合并提交是将两个或多个提交合并在一起，因此合并提交有两个以上的父提交。合并的结果要么选择合并的某一方的版本，要么和任何一方版本都不一样，综合了各方版本的修改。

使用 git log -p 或者 git log –stat 显示提交差异，默认是不会显示合并提交差异的。Git 提供以下三个参数改变 git log 或 git diff 的行为，显示合并提交包含的差异。分别是：

• 参数 -m：分别显示合并提交和每一个父提交的差异。如果合并有两个父提交，则分别显示两个差异比较的结果。
• 参数 -c：将合并提交和各个父提交的差异合并在一起显示。如果和某个父提交相同，则不显示。
• 参数 –cc：类似 -c，进一步精简补丁的显示，忽略和某一方相同的补丁的显示。

对于本例，使用 -m 参数，执行结果如下：

$ git log --oneline -m --stat --merges demo-3/base..demo-3/master   

3a69a8a (from 37544d1) Merge branch 'demo-3/topic-3' into demo-3/master
 topic/3.go | 19 +++++++++++++++++++
 1 file changed, 19 insertions(+)
3a69a8a (from 6b57153) Merge branch 'demo-3/topic-3' into demo-3/master
 topic/1.go      | 19 +++++++++++++++++++
 topic/master.go | 19 +++++++++++++++++++
 2 files changed, 38 insertions(+)
37544d1 (from b2c8448) Merge branch 'demo-3/topic-2' into demo-3/master
 topic/1.go      | 19 +++++++++++++++++++
 topic/2.go      | 19 -------------------
 topic/master.go | 19 +++++++++++++++++++
 3 files changed, 38 insertions(+), 19 deletions(-)
d872d8f (from 6325a3f) Merge branch 'demo-3/topic-1' into demo-3/master
 topic/1.go | 19 +++++++++++++++++++
 1 file changed, 19 insertions(+)
d872d8f (from e54a597) Merge branch 'demo-3/topic-1' into demo-3/master
 topic/master.go | 19 +++++++++++++++++++
 1 file changed, 19 insertions(+)

从输出中我们看到合并提交 37544d1 删除了 topic/2.go 文件。经查这个提交就是导致特性 ♥ 丢失的罪魁祸首。

$ git log -1 37544d1
commit 37544d18c2da92a265acd6a7a8145bed4ba51bd8
Merge: 5daade4 b2c8448
Author: Jiang Xin <zhiyou.jx@alibaba-inc.com>
Date:   Sun Mar 15 19:53:56 2020 +0800

    Merge branch 'demo-3/topic-2' into demo-3/master
    
    * demo-3/topic-2:
      Topic 2: ♥ ♥
      Topic 2: ♥
    
    Signed-off-by: Jiang Xin <zhiyou.jx@alibaba-inc.com>

如何解决合并 demo-3/master 分支丢失特性 ♥ 的问题呢？

我们需要重新执行一次和提交 37544d1 类似的合并：

$ git checkout 5daade4 --
$ git merge b2c8448
$ make

  ◉ ◉ ◉ ◉ 
  ♠ ♠ ♠ ♠ 
  ♥ ♥ 

我们看合并的结果中出现了特性 ♥。

然后再和错误的提交 37544d1 做一次合并，并使用当前提交中的内容。

$ git merge -s ours 37544d1
$ make

  ◉ ◉ ◉ ◉ 
  ♠ ♠ ♠ ♠ 
  ♥ ♥ 

记下这个合并提交。

$ git tag -m "fixed merge" fixed-merge

切换到 “demo-3/next” 分支，合并这个刚刚创建好的正确的提交。

$ git checkout demo-3/next --
$ git merge fixed-merge
$ make

  ◉ ◉ ◉ ◉ ◉ 
  ❍ ❍ ❍ ❍ 
  ♠ ♠ ♠ ♠ 
  ♥ ♥ 
  ♦ ♦ ♦ 

完美的合并结果。

建议

1. 创建 pull request 代码评审时，不要在其中包含合并提交。因为合并提交的差异很难查看和分析，不要因此增加代码评审者的负担。开发者可以使用 git rebase 命令去掉不必要的合并提交。
2. 如果做到了第一点，就不会出现多基线的情况。要避免多基线。多基线一方面增加了三路合并分析的复杂度，另外一方面导致 pull request 展示的代码差异是错的！因为绝大多数代码平台从执行效率考虑，都只会选择多条基线中的一条来和 pull request 的源分支进行比较，显示代码差异。读者可以翻到前面的示例，看看如果选择多条基线中的一条（而不是使用多条基线的合并结果）与要合并的代码进行代码比较，会是什么样的结果？
3. 使用 git merge 命令完成分支合并，而不要使用目录比较工具去人为判断合并结果。因为人工选择合并结果可能造成“脏合并”，“脏合并”像是埋在提交记录中的一枚炸弹，会在未来随时引爆。

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