Что такое Git

В современном мире разработки программного обеспечения инструменты контроля версий играют ключевую роль. Один из таких инструментов — Git, который значительно облегчает управление кодом, сотрудничество в командах и отслеживание изменений.

В этой статье мы рассмотрим основы Git, его возможности, преимущества и ограничения, а также практические аспекты использования. Мы начнем с базовых понятий, структуры Гит-репозитория и углубимся в ветвление, коммиты.

Исследуем разнообразные сценарии применения Git — от индивидуальных проектов до командных разработок. Рассмотрим плюсы и минусы использования в различных сценариях и эффективное применение для улучшения качества разработки.

Общие сведения

Git представляет собой специальное программное решение, которое обеспечивает возможность следить за изменениями в файлах, сохранять различные версии этих файлов и мгновенно возвращаться к ранее сохраненным состояниям.

В большинстве других систем контроля версий информация хранится в виде списка изменений в файлах. Git действует по-иному — он сохраняет скорее набор снимков, полноценно отображающих внешний вид файла на момент сохранения. Это дает возможность всегда обладать полным пониманием состояния всех файлов и быстро восстанавливать любую предыдущую версию.

Давайте рассмотрим этот процесс на примере:

Предположим, есть проект, в котором ведется написание кода. В этом проекте Git настроен так, что он отслеживает все изменения в файлах согласно заданным параметрам и фильтрам. Когда необходимо добавить новую функцию в проект, изменяя или дополняя существующий код, создается отдельная ветвь внутри проекта — в терминологии Гит это «ветка» (branch).

Работа в этой ветке не затрагивает основной код — если что-то пойдет не так с новыми изменениями, и код станет неработоспособным, основной проект останется неповрежденным. Когда новая функция будет разработана и протестирована, ветвь можно «сливать» с основным кодом.

Также с помощью Git можно объединять разные версии кода в одну. Представьте, что над проектом работают несколько программистов, каждый из которых изменяет или разрабатывает код в своих собственных ветвях.

По завершении работы потребуется объединить эти ветви в одну — получится интегрированная программа. Этот процесс значительно облегчает совместную работу, поскольку не требуется ждать, пока другой разработчик завершит свою часть кода — можно работать параллельно.

Если же в одной из ветвей разработка не пойдет по плану и произойдет ошибка, всегда есть возможность вернуться к предыдущей ветви, где ошибка отсутствовала, и начать процесс разработки заново.

История возникновения

Так же, как многие другие аспекты жизни, Git начал свой путь с небольшого начального хаоса и активных дискуссий.

Ядро Linux представляет собой обширный проект с открытым исходным кодом. В течение большей части периода разработки ядра Linux (1991–2002 гг.), изменения передавались между разработчиками в виде патчей и архивов.

В 2002 году проект ядра Linux перешел на использование закрытой децентрализованной системы управления версиями — BitKeeper.

В 2005 году сотрудничество между сообществом разработчиков ядра Linux и коммерческой компанией, разрабатывающей BitKeeper, было прекращено, и бесплатное использование инструмента стало недоступным.

Это побудило сообщество разработчиков ядра Linux (в особенности, Линуса Торвальдса — создателя Linux) разработать свою собственную систему, учтя уроки, извлеченные из опыта работы с BitKeeper.

Среди основных целей новой системы были:

• Скорость.
• Простая архитектура.
• Поддержка нелинейной разработки (включая тысячи параллельных веток).
• Полная децентрализация.
• Эффективное управление большими проектами, такими как ядро Linux (высокая скорость работы и оптимальное использование дискового пространства).

С момента своего появления в 2005 году, Git претерпел эволюцию от простой в использовании системы, при этом сохраняя свои исходные характеристики. Он удивительно быстрый, эффективно справляется с крупными проектами и обладает отличной системой ветвления для нелинейной разработки (см. раздел о ветвлении в Git).

Основное назначение

Распределенная система управления версиями включает в себя три ключевых сервиса:

• Хранение, обработка и передача данных. Это включает в себя возможность работы с содержимым проекта.
• Контроль над всеми вариациями проекта. Как упоминалось ранее, это позволяет восстанавливать предыдущие версии в любой момент времени, дословно возвращаясь к состоянию кода до того момента в хронологии, когда он перестал работать так, как было задумано.
• Параллельная разработка. С использованием удаленного файлового хранилища становится возможным одновременное редактирование одних и тех же элементов проекта разными участниками команды без конфликтов в коде. Это достигается благодаря тому, что каждый член команды хранит свои изменения в своем локальном репозитории на своем устройстве. Эти изменения не вступают в силу, пока они не будут загружены на сервер и объединены с основной версией проекта.

Область применения

Давайте рассмотрим различные области, в которых Git проявляет свои возможности, и затем перейдем к анализу его преимуществ и недостатков:

• Git повышает эффективность команды благодаря непрерывной интеграции и разработке.
• Он может быть интегрирован в операционные системы, такие как Fedora, Windows, Red Hat и другие системы Linux, с помощью команд Git.
• Он находит применение в создании графических приложений.
• Государственные организации используют платформу GitHub для совместной работы над различными процессами и проектами.
• Проекты с открытым исходным кодом, включая Ruby on Rails, Perl и ядро Linux, тоже опираются на Гит для управления версиями и совместной работы над кодом.
• Коммерческие компании и разработчики приложений для Android используют Git для разработки веб-приложений в реальном времени.
• Гит активно используется в разработке ядра операционной системы Linux.
• Git применяется как инструмент управления продуктами, обеспечивая обратную связь от клиентов и обновления продукта.

Структура Git

Давайте рассмотрим структуру Гит более подробно. При использовании Git в проекте, все файлы, относящиеся к нему, проходят через несколько разделов хранилища: рабочий каталог (Working directory), область подготовленных файлов или индекс (Staging area) и каталог Git (Git directory).

Особенно важной частью этой системы является Git-каталог, так как именно здесь хранятся все компоненты и метаданные вашего проекта. Git-каталог представляет собой ваш локальный репозиторий, который был клонирован с сервера.

В нем содержится не только код, но также изображения, конфигурационные файлы, скрипты, стили и другие элементы во всех их сохраненных вариациях из удаленного репозитория.

Из сжатой базы данных Git-каталога извлекается копия определенной версии проекта и помещается на жесткий диск компьютера для внесения изменений. Рабочий каталог представляет собой именно эту копию.

Другими словами, это место, где происходят все действия по редактированию файлов: изменение кода, обновление шрифтов, цветов, добавление новых блоков и функций, а также удаление старых элементов и так далее. Файл получает статус «изменен» (modified) и при необходимости может быть перенесен в индекс — промежуточную зону между двумя каталогами.

В области подготовленных файлов файл переходит в статус «индексирован» (staged), что означает его готовность к коммиту — отправке в репозиторий, где он станет «зафиксированным» (committed). Файл будет находиться в зоне подготовки до тех пор, пока пользователь не сохранит его в своем локальном хранилище и не отправит на сервер.

Каждый из этих разделов можно представить как небольшую отдельную файловую систему, которая взаимодействует с другими через определенные команды. Git строится в простой и легко понимаемой структуре, что способствует его эффективности.

Git и Github

Иногда новички-программисты путают эти два основополагающих термина. На деле же, Git и GitHub — разные вещи. Git представляет собой программу, которую необходимо установить и интегрировать в проект для управления системой контроля версий.

С другой стороны, GitHub — это веб-сайт, предназначенный для хранения историй версий проектов. Процесс включает в себя подключение Гит, регистрацию на GitHub, создание онлайн-репозитория и перемещение файлов с Гит на GitHub.

Git — это самая распространенная система управления версиями, в то время как GitHub — это онлайн-платформа для хранения кода. Git и GitHub настроены на взаимодействие, и часто используются в совокупности для эффективной работы над проектом.

Если необходимо, Git может быть заменен альтернативной системой управления версиями, а GitHub — другой платформой для хранения кода. Однако многие работодатели этого не требуют, так как ознакомление с новыми инструментами занимает время и может быть неудобным для многих разработчиков.

Режимы использования системы контроля версий

Git может функционировать в трех режимах: на локальном уровне, в централизованном режиме или в распределенном режиме.

Локальный

Локальный режим подразумевает, что Git установлен только на одном компьютере, и все файлы хранятся в единственной копии в пределах этой системы. Этот режим подходит для ситуаций, когда программист работает над кодом в одиночку.

Централизованный

Централизованный режим предполагает наличие общего сервера, на котором сохраняются и хранятся все файлы.

Распределенный

В распределенном режиме данные сохраняются как в облачном хранилище, так и на устройствах всех участников команды.

Распределенная система особенно подходит для совместной работы в команде. Даже если что-то случится с центральным хранилищем, проект можно восстановить из копий, которые хранятся у каждого участника команды.

Удобство и гибкость сделали Git стандартом для большинства современных IT-компаний. Поэтому владение навыками работы с ним является критически важным для любого программиста.

Что такое репозиторий

Репозиторий в Git включает в себя все файлы, которые находятся под контролем версий, а также сохраняет историю их изменений и другую важную информацию.

Репозиторий Гит можно создать, выбрав определенную папку на компьютере, либо клонировать уже существующий репозиторий, например, из организации, где вы работаете.

Где хранятся репозитории

Существует несколько методов сохранения и использования репозитория: это включает в себя локальные, централизованные и распределенные системы управления версиями.

В случае локальных систем управления версиями, репозиторий сохраняется и используется на одном устройстве, но доступ к нему есть только у одного разработчика. В централизованных системах версионного контроля, репозиторий хранится на одном сервере.

Особенно для ситуаций, когда множество разработчиков сотрудничает над проектом, наилучшим выбором являются распределенные системы управления версиями, включая Git.

В таких системах каждый участник хранит полный репозиторий на своем устройстве, и как только изменения производятся, репозитории синхронизируются между участниками.

Что такое коммит

Слово «commit» в английском языке означает «зафиксировать». В контексте Git, коммит представляет собой действие, при котором все подготовленные изменения объединяются и отправляются в репозиторий как единое целое.

Зачем же нужно коммитирование, если Гит уже отслеживает все изменения? Коммиты разбивают процесс разработки, который состоит из множества правок, на отдельные этапы.

Таким образом, коммит становится логически завершенной модификацией внутри проекта, которая является понятной и другим разработчикам. Когда возникают проблемы, можно вернуться к конкретному коммиту.

Изменения в пределах одного коммита следуют определенным правилам и рекомендациям, установленным командой разработчиков. Эти правила относятся к именованию, описанию и содержанию коммитов.

Обычно рабочий процесс представляет собой цикл: коммит — внесение изменений в файлы — новый коммит.

Что представляет собой ветвление (бранч)

Важной характеристикой Git является удобная поддержка процесса ветвления. Применение ветвления позволяет решать отдельные задачи, не затрагивая основной ход разработки.

В терминах Git, ветка представляет собой последовательность коммитов. С технической точки зрения, ветка — это указатель или ссылка на последний сделанный коммит в этой ветке. По умолчанию основная ветвь в системе контроля версий называется «master». Каждый раз, когда создается новый коммит, указатель на «master» автоматически переносится на него.

При создании новой ветки, создается новый указатель, например, «testing». Если переключиться на ветку «testing» и сделать новый коммит, то указатель ветки «testing» будет сдвинут вперед, тогда как указатель на основную ветку «master» останется на своем месте. Переключившись обратно на ветку «master», файлы в рабочем каталоге вернутся к состоянию, соответствующему коммиту, на который указывает «master».

В этом примере история проекта разделяется на две изолированные друг от друга версии, между которыми можно переключаться и, по желанию, объединять их в одну.

Преимущества и недостатки использования Git

Взглянем ближе на преимущества и недостатки использования Git в современной разработке. Этот раздел поможет оценить, насколько эффективно Гит соответствует потребностям проектов и команд.

Преимущества

Сильные стороны использования Git:

• Гит представляет удивительную модель распределения. Каждый разработчик получает свой локальный репозиторий с полной историей коммитов. Это обеспечивает высокую скорость работы Гит по сравнению с другими системами контроля версий.
• Создание и объединение веток в Git выполняется легко и эффективно, позволяя интегрировать изменения на высоком уровне.
• Гит является бесплатным и имеет открытый исходный код, что позволяет легко загружать код и вносить в него изменения. Эффективность Git особенно ощущается при работе над крупными проектами.
• Операции push/pull в Git происходят быстро и интуитивно понятно, что значительно экономит время разработчиков.
• Данные в Гит избыточны и поддаются репликации. Это позволяет писать дополнения на множестве языков.
• Гит обладает отличной сетевой производительностью и оптимальным использованием дискового пространства. Он представляет свои данные как последовательность снимков.
• Простая модель объектов в Git минимизирует передачу данных при операциях push/pull, что улучшает эффективность работы.

Недостатки

Ограничения Git:

• Git не предоставляет поддержку выгрузки подветок. Это означает, что для каждого проекта нужно настраивать центральный сервис для нескольких репозиториев пакетов.
• Визуальный интерфейс (GUI) Гит развит не так хорошо, как бы хотелось, и его использование может снижать производительность.
• Отсутствие отслеживания пустых папок в Git может потребовать создания множества веток для параллельной разработки.
• Использование Гит требует определенного уровня технической подготовки. Особенно на Windows он может функционировать несколько медленнее и требовать использования громоздких командных строк.
• В случае проблем с безопасностью, Git не предоставляет устойчивые механизмы контроля доступа.
• Процесс упаковки данных в Git может занимать длительное время.
• Гит не обладает встроенным механизмом контроля доступа и не предоставляет полноценной поддержки двоичных файлов.

Таким образом, преимущества и недостатки Git могут быть разнообразны и зависят от конкретной ситуации.

Заключение

Git – мощная и гибкая система контроля версий, существенно облегчающая разработку программного обеспечения. Его распределенная структура позволяет эффективно управлять проектами разных масштабов и участников. Отличительные черты Гит включают быструю скорость работы, легкость создания и слияния веток, бесплатность и открытый исходный код.

Применение Git обширно: он упрощает совместную работу в командах, улучшает производительность благодаря непрерывной интеграции, и находит применение в графических и веб-приложениях, операционных системах и других проектах с открытым кодом. Несмотря на все преимущества, Гит обладает и некоторыми недостатками, такими как техническая сложность, ограниченная поддержка GUI и отсутствие некоторых функций, таких как поддержка выгрузки поддеревьев.

В целом, Гит продолжает остается незаменимым инструментом для разработчиков, предоставляя им возможность более эффективно управлять версиями кода, улучшать процессы разработки и сотрудничать в рамках командных проектов.