9  Git 与 GitHub 入门

本章旨在帮助读者循序渐进地掌握 Git 及 GitHub 的基本使用方法。从环境搭建、基本操作到进阶功能，本章均提供详细的命令示例和实际操作流程，适合初学者和希望提升实战能力的开发者。

9.1 环境搭建与基础配置

9.1.1 Git 与 GitHub 简介

Git 是一种分布式版本控制系统，能够高效地记录项目的历史变更；而 GitHub 则是一个支持 Git 的公共代码托管平台，特别适合存放文本文件，如代码、Markdown 文档等。通过 GitHub，开发者不仅可以管理自己的项目，还能与他人协作、提交 Pull Request 贡献代码。

9.1.2 安装 Git 与注册 GitHub 账号

完成以下两步，即可开始使用 Git 与 GitHub：

  1. 安装 Git 客户端
    访问 Git 官网 下载并安装适合自己操作系统的版本。

  2. 注册 GitHub 账号
    前往 GitHub 注册页面 完成账号注册。

提示： 在 Windows 系统中安装 Git 后，右键菜单中会出现“Git GUI here”与“Git Bash here”。其中，“Git Bash”是一个命令行工具，建议初学者使用该终端进行 Git 操作。

9.1.3 配置 Git 终端的中文显示

为避免中文显示乱码，可执行以下命令进行配置：

git config --global core.quotepath false          # status 输出中文不再转码
git config --global gui.encoding utf-8            # 图形界面编码设置
git config --global i18n.commit.encoding utf-8    # 提交信息编码设置
git config --global i18n.logoutputencoding utf-8  # 日志输出编码设置
export LESSCHARSET=utf-8                           # 为 less 分页器设置编码

9.1.4 配置用户名与邮箱

在 Git 上提交代码时，需要配置用户名与邮箱：

git config --global user.name "your_name"
git config --global user.email "your_email"

9.2 Git 基础操作

9.2.1 初始化与克隆仓库

  • 初始化本地仓库
    在当前目录下创建一个新目录并启用 Git：

    git init sample

  • 克隆远程仓库
    将 GitHub 上的项目克隆到本地（示例仓库为 course_bioinfo_training）：

    git clone https://github.com/GuangchuangYu/course_bioinfo_training.git

9.2.2 常用命令

  • 查看仓库状态

    git status

  • 添加文件到暂存区

    git add newfile.R

  • 提交更改

    git commit -m "添加新功能代码"

  • 查看提交历史

    git log          # 显示所有提交记录
git log -- [file]    # 查看某个文件的提交历史
git log -p [file]    # 显示文件内容的变动详情

  • 管理远程仓库

    git remote -v      # 查看所有上游仓库地址

9.3 分支管理

分支使我们能够在同一项目中独立开发新功能或修复错误，避免直接修改主分支（master）。

9.3.1 创建、切换与删除分支

  • 创建新分支

    git branch <branch_name>

  • 从特定提交创建分支（回溯操作）

    git checkout <commit_id> -b new_branch

  • 切换分支

    git checkout <branch_name>

  • 合并分支到主分支

    git checkout master
git merge <branch_name>
# 出现冲突时，解决后再 commit

  • 删除本地分支

    git branch -d <branch_name>   # 安全删除
git branch -D <branch_name>   # 强制删除

9.3.2 从远程分支检出

当远程仓库存在分支时，可按以下步骤操作：

  • 仅有一个 Remote 时

    git fetch
git checkout test

  • 有多个 Remote 时

    git fetch
git checkout -b test <remote_name>/test
# 或使用跟踪模式
git checkout -t <remote_name>/test

9.4 标签（Tag）管理

标签常用于标记版本发布点，便于后续查找和回滚。

9.4.1 打标签与删除标签

  • 打标签

    git tag -a v1.01 -m "Release version 1.01"

  • 删除本地标签

    git tag -d v1.01

  • 删除远程标签

    git push origin :refs/tags/v1.01

9.4.2 推送标签到远程仓库

  • 推送单个标签

    git push origin v1.0

  • 推送所有标签

    git push --tags

注意： 如果需要在 tag 基础上进行修改，请先创建一个分支：

git checkout -b new_branch tag_name

9.5 与远程仓库同步

9.5.1 基本的 Push 与 Pull 操作

  • 从远程仓库拉取最新更改

    git pull

  • 将本地提交推送到远程仓库

    git push

9.5.2 更新 Fork 的仓库

当 fork 的项目有了更新，可以按以下步骤同步：

# 添加上游仓库
git remote add upstream https://github.com/ORIGINAL_OWNER/ORIGINAL_REPOSITORY.git

# 同步上游更新到本地
git fetch upstream
git checkout master
git merge upstream/master

如果本地 master 有修改，合并可能会冲突。建议在开发时在其他分支上操作，保持 master 的干净。

9.6 GitHub 的高级使用

9.6.1 配置 SSH 密钥

为避免每次推送代码时输入用户名和密码，可配置 SSH 密钥：

  1. 生成 SSH 密钥

    ssh-keygen

    默认情况下，私钥存放在 ~/.ssh/id_rsa，公钥存放在 ~/.ssh/id_rsa.pub。

  2. 查看公钥并复制内容

    cat ~/.ssh/id_rsa.pub

  3. 添加公钥到 GitHub
    登录 GitHub，进入 Settings → SSH and GPG keys，点击“New SSH key”，粘贴公钥后保存。

9.6.2 在 GitHub 上创建和配置 Repository

9.6.2.1 方法一：直接克隆已有仓库

git clone https://github.com/your_username/your_repo.git

9.6.2.2 方法二：从零开始新建仓库

  1. 在 GitHub 上点击右上角的 “+” 按钮，选择 “Create a new repository”，并设置仓库名称、描述、公开或私有等信息。

  2. 在本地新建仓库并关联远程仓库：

    mkdir myfirstrepo
cd myfirstrepo
git init

# 添加远程仓库地址（可使用 HTTPS 或 SSH 协议）
git remote add origin https://github.com/your_username/myfirstrepo.git
# 或更改为 SSH 地址
git remote set-url origin git@github.com:your_username/myfirstrepo.git

# 添加文件并提交
echo "# myfirstrepo" > README.md
git add README.md
git commit -m "first commit"

# 推送到远程仓库
git push -u origin master

  3. 查看和管理远程仓库链接：

    git remote -v           # 查看所有远程仓库信息
git remote show origin  # 查看 origin 详细信息

9.6.3 Pull Request 流程

当发现他人项目中的问题并希望贡献代码时，可通过 Pull Request 提交改动。流程如下：

  1. 在 GitHub 上 Fork 目标仓库。
  2. 在自己的 Fork 上创建新分支，进行修改、提交并推送。
  3. 在 GitHub 网站上进入目标仓库的 “Pull requests” 页面，点击 “compare across forks”。
  4. 选择正确的 base repository 与 head repository，填写描述后提交 Pull Request。
  5. 作为项目维护者，可对提交的改动进行审核、讨论，确认无误后合并代码。

9.7 Git 子模块管理

子模块允许一个 Git 仓库中嵌入另一个独立的 Git 仓库，适用于引入第三方库或依赖项目。

9.7.1 克隆包含子模块的仓库

在克隆仓库时，使用 --recursive 参数以同时获取子模块：

git clone --recursive https://github.com/username/parent_repo.git

若已经克隆仓库但未包含子模块，可执行：

git submodule update --init
# 若存在嵌套子模块：
git submodule update --init --recursive --jobs 2

9.7.2 子模块日常操作

  • 拉取主仓库及子模块的更新

    git pull --recurse-submodules

  • 更新子模块至最新提交

    git submodule update --remote

  • 添加子模块

    git submodule add https://github.com/your_username/child_repo.git path/to/submodule
git submodule init

9.8 GitHub 替代方案与高级话题

9.8.1 代码托管平台替代方案

除了 GitHub，还可以使用腾讯云开发平台等国内服务。以腾讯云为例，操作步骤如下：

  1. 在腾讯云开发平台上创建一个同名项目。

  2. 将远程仓库地址修改为腾讯云提供的地址：

    git remote rm origin
git remote add origin https://git.dev.tencent.com/your_username/your_project.git
git push --set-upstream origin master

注意： 部分平台的 URL 可能较长，需注意在远程链接配置时的准确性。

9.8.2 自建 Git 服务器

只要服务器支持 SSH，均可搭建自己的 Git 服务器。具体操作可参阅相关教程，如《设置私有 Git 服务器》。

9.8.3 清理 Git 历史

在项目开发过程中，可能需要删除大文件或敏感信息。推荐使用 BFG Repo-Cleaner 工具进行清理：

java -jar bfg-1.13.0.jar --delete-files M.RDS

9.9 实战案例：实现一个小目标

下面展示一个实际的 Git 使用流程，记录完成一个小目标的全过程：

  1. 初始化仓库

    mkdir myfirstrepo
cd myfirstrepo
git init

  2. 编辑代码

    在本地仓库中新建或修改文件（如 xiaomubiao.R），实现一个小功能或目标。

  3. 查看状态

    git status

  4. 添加文件

    git add xiaomubiao.R

  5. 提交更改

    git commit -m "完成了一个小目标"

  6. 设置远程仓库

    在 GitHub 上创建一个新仓库，并获取远程仓库地址。将远程仓库地址添加为本地仓库的 origin 远程仓库：

    git remote add origin https://github.com/your_username/myfirstrepo.git

  7. 推送至远程仓库

    git push

  8. 查看提交历史

    git log

通过不断记录并提交每个小目标，逐步构建出完整的项目版本历史。

9.10 总结

本章内容涵盖了 Git 与 GitHub 的基本操作与常见进阶功能，希望读者通过反复练习，能够在实际开发中灵活运用这些命令，构建高效的版本控制与协作流程。