Git Worktree 实现 “一边修生产Bug，一边写新需求”

1. 什么是 Git Worktree？

传统 Git 切换分支时，工作区会完全覆盖当前文件。

Git Worktree 允许在同一个 Git 仓库中创建多个工作目录，每个工作目录可以独立地检出不同的分支。这意味着可以在一个仓库中同时处理多个任务，而不需要频繁地切换分支。实现：

• 并行开发：同时在不同分支写代码、运行测试
• 隔离环境：每个工作区独立编译/调试互不影响
• 零切换成本：无需 git stash 保存临时状态

2. 核心操作

1. 创建新工作区

场景：当前在 dev 分支，需紧急修复 hotfix 分支的 Bug。

# 语法：git worktree add <路径> <分支名>
git worktree add ../hotfix-dir hotfix

效果：

• 在上级目录创建 hotfix-dir 文件夹
• 自动签出 hotfix 分支
• 原工作区保持 dev 分支不变

2. 查看当前仓库所有工作区

git worktree list

输出示例：

/path/main       abcd123 [develop]
/path/hotfix-dir efgh456 [hotfix]

3. 删除工作区

# 进入其他工作区操作
git worktree remove hotfix-dir
# 或强制删除未提交更改
git worktree remove --force hotfix-dir

注意：在删除工作树之前，请确保没有未提交的更改。

4. 举个 🌰

假设在开发一个项目，并且需要同时处理两个功能：feature/login 和 feature/signup。可以使用 git worktree 来创建两个独立的工作区。

1、创建主工作区

git clone https://github.com/username/repo.git
cd repo

2、创建第一个工作树

git worktree add ../login-feature feature/login

3、创建第二个工作树

git worktree add ../signup-feature feature/signup

4、现在可以在 ../login-feature 和 ../signup-feature 目录中独立地工作。

3. 其他用法

• git worktree add [<options>] <path> [<branch>]：添加一个新的工作树。
• git worktree list [<options>]：列出所有的工作树。
• git worktree lock [<options>] <path>：锁定指定的工作树，防止其被删除。
• git worktree prune [<options>]：清理无效的工作树。
• git worktree unlock <path>：解锁之前锁定的工作树。

4. 性能对比 Worktree vs Clone

5. 注意事项

1、分支管理

每个工作树都可以检出不同的分支。如果在一个工作树中创建了新分支，确保在其他工作树中没有冲突。

2、未提交的更改

在删除工作树之前，请确保没有未提交的更改。未提交的更改不会被删除，但可能会导致混淆。

3、合并和冲突

如果在多个工作树中同时进行合并操作，可能会导致冲突。确保在合并之前解决所有冲突。

4、性能

使用 git worktree 可以提高工作效率，但请注意，多个工作树会占用更多的磁盘空间。

5、清理工作树

使用 git worktree prune 可以清理已经删除的工作树的引用。

6. 底层原理

Git 的 worktree 机制允许在同一个仓库中同时检出多个分支，每个工作树（worktree）有独立的工作目录，但共享底层对象数据库和仓库元数据。它的底层设计通过以下几个关键部分实现：

1. 文件系统结构

1）主仓库的 .git 目录

主仓库的 .git 目录中有一个 worktrees 子目录，用于管理所有附加工作树的元数据：

.git/
├── worktrees/
│   ├── worktree1/   # 每个工作树对应一个子目录
│   │   ├── HEAD     # 当前工作树的检出位置（如分支或提交）
│   │   ├── index    # 该工作树的暂存区（索引）
│   │   ├── locked   # 如果存在，表示工作树被锁定
│   │   └── commondir  # 指向主仓库的 .git 目录（共享对象库）
│   └── worktree2/   # 另一个工作树的元数据
└── ...

2）工作树的 .git 文件

每个附加工作树的根目录下有一个 .git 文件（不是目录），其内容指向主仓库的对应元数据目录：

gitdir: /path/to/main/repo/.git/worktrees/worktree1

这个文件告诉 Git 如何找到该工作树的元数据（如 HEAD、索引等）。 

2. 共享与隔离

1、共享对象数据库

• 所有工作树共享主仓库的 对象数据库（.git/objects），因此在不同工作树中创建的提交、分支等会同步到同一仓库。
• 避免了克隆多个仓库的开销，节省磁盘空间。

2、隔离的工作状态

• 独立的 HEAD 和索引：每个工作树有自己的 HEAD 和 index 文件，因此可以同时在不同分支上工作。
• 独立的配置文件：可以通过 git config extensions.worktreeConfig true 启用工作树特定的配置（默认共享主仓库配置）。

3. 元数据同步

1、分支和引用

• 所有工作树的引用（如分支、标签）存储在共享的 .git/refs 目录中。
• 如果两个工作树同时操作同一分支，Git 会通过锁机制（如 .git/refs/heads/<branch>.lock）避免冲突。

2、锁机制

• 执行某些操作时（如切换分支），Git 会在元数据目录中创建 locked 文件，防止并发修改。
• 手动删除 locked 文件可以强制释放锁（需谨慎操作）。

4. 工作树生命周期管理

1) 添加工作树

执行 git worktree add 时：

1. 在 .git/worktrees 中创建新的元数据目录。
2. 在工作树路径下生成 .git 文件。
3. 检出指定分支或提交到该工作树。

2）清理无效工作树

1. git worktree prune 会扫描 .git/worktrees，删除指向无效路径的元数据。
2. 手动删除工作树目录后，必须运行此命令清理残留数据。

Git 工作树通过 元数据隔离 和 对象共享 的机制，在单一仓库中实现多工作目录的并行操作。

掌握 worktree 后，将彻底告别「单分支开发」的原始模式，进入 Git 高效协作的新场景。