4种常见分支模式解析及优劣对比
作者 | 张燎原、张裕
文章来源 | 阿里巴巴云效团队
团队研发的本质
我们曾经接触到一家企业，它一开始只有8个人，那个时候每个月都可以发一两个版本出去，客户都可以用到，因为他们是做医院的信息管理HIS系统。他们觉得做得还不错。后来团队发展比较快，规模到了80人左右，却半年没发一个版本。这导致实施团队没脸见客户，因为客户说半年前提的需求怎么还发不出来。
这个时候悖论就来了：我们以为团队规模越大，研发效率就会越高，可以做越多的东西，但是我们发现团队规模大到一定程度，整个研发效率是会下降的，甚至降得非常快。
站在团队的角度来说，因为人多，协作越来越慢，协作的成本也越来越高。我们发现团队的研发模式，人越多越会有问题，因为冲突更多，等待更多。这里冲突是指代码集成发布过程中的冲突，而等待也是集成和开发过程中代码彼此的等待。
以下是两个具体的场景：
假设有两个程序员A和B一起工作，A一开始每次提交都把工作逐渐成功提交到线上去，然后B提交了一个版本，导致编译失败了。这时，A就无法提交，因为提交就会挂，要等待B修复问题才能提交，这时A的提交和B的工作就产生了冲突。
第二种情况，多个分支往同一个分支合并，FeatureA先合进主干，FeatureB晚了一点结果发现无法合并，因为基线不一样了，这时候必须先解决掉代码冲突才能合进去。
如上图，假设现在有3个人，A、B和测试C，每个人的点代表它做的任务，比如A一直在做自己的事情，每完成一个事情就开始做下一个事情，做完第三个事情的时候他觉得需要去找B联调一下，就给B发了一个ping，但是B有自己的节奏，在忙他自己的任务，所以并未马上响应A的请求。他发现有一个任务可以提测了，他就告诉了C，C发现有问题就马上Pong了回去，但是这时B在忙另外一个任务，没有响应。C发现B无响应，又发了一次Pong，这时B看到了A和C的消息，他先处理了A的事情，给A回复了一个Pong的消息。
我们发现，程序员和程序员，测试人员和开发人员之间，在整个的开发协作中其实是异步的、延迟协作的过程。每个人并不是收到一个请求就马上回复，马上协作，往往都是有自己的步调和自己的动作，可能会产生延迟。所以当产品更复杂，协作更多，团队更复杂，团队的人多了以后，协作成本就会快速上升。
在这样一个异步的、延迟协作的过程中，程序员面对日常开发的工作，需要有一套相应的研发模式，来保证在协作过程中能够持续地把信息同步掉，并快速地响应掉。
软件交付过程，本质是开发者围绕代码库的协作过程。无论是产品代码、配置、环境和发布流程，都可以通过代码来描述，并保存到代码库里。
因此，研发模式的目的就是约束我们在围绕代码库工作时的行为，本质是一种围绕代码库的行为约束。
研发模式我们狭义地理解为分支模式，包含一系列的行为约束，比如分支类型及其标识、分支的生命周期、Commit在分支间的流转方式，以及流转的约束条件，还有分支和代码之间的对应关系等。接下来我们会一一探讨。
研发模式是一系列研发行为的约束，目标是避免冲突、减少等待。在协作的过程中，人多了之后带来的最大的问题就是冲突变多、等待变多，所以好的研发模式应该尽可能的避免冲突，尽可能的减少等待。
首先看一下研发模式和研发行为之间的对应关系：
这些研发行为和代码库行为有一个Mapping（映射）关系。开始新的特性开发时，我们会创建一个新的特性分支。做一次代码的提交集成，其实就是一次Commit和Push，完成之后进入集成验证，就做了一次分支的Merge。
同样地，集成完进入待发布也是在做Merge，而完成发布意味着打一个Tag。代码库里的操作记录了我们的研发行为，所以研发行为和代码库的操作可以做到一一映射。
要避免冲突，唯一的方法是大家彼此隔离，分开就没有冲突。在代码库里面，很多时候通过分支的方式，来做工作之间的隔离，避免冲突。
要减少等待，而等待是信息不同步造成的，尽可能地做到信息同步，就不用等待。在代码里面的等待，是代码之间基线的同步，比如说频繁地提交。所以其实分支是用来避免冲突和做工作隔离，而频繁地提交合并是为了做信息同步，减少等待。
Q:如果是一个人做软件开发，用什么样的分支模式？一个人会不会有冲突？
一个人做软件开发的时候是不会有冲突的，一个人工作的时候不需要很多分支，一个分支就足够。一个人做开发，也不用等待信息，因此可以一条主干走到底。但是如果人数扩张到10人、100人，彼此之间就会有工作的隔离，彼此之间也会存在着冲突，也存在着等待。所以在这个过程中，随着协作的人数越来越多，分支的模式会不断地发生变化。
4种常见分支模式解析
主干开发
团队人很少（比如1~2个人）的时候，最常见的研发模式是Trunk—BasedDevelopment，也叫主干开发方式。
主干开发方式一条主干分支走到底，开发的过程中不会有太多的冲突，要求代码持续集成到主干上去，所以在开发过程中不需要做相应工作的隔离。开发的过程中，所有的开发者在主干上面频繁地提交，频繁地集成。这种分支模式下，唯一的分叉出现在发布的时候，为了能够把发布版本隔离出来，有了发布分支。
这种模式下，不需要做分支隔离，信息同步通过持续频繁地提交来保证。在人数比较少，并且整个工程能力比较强的时候，这是我们推荐的研发模式。
但是当参与开发的人数越来越多时，主干开发的冲突几率就大大增加了，对工程能力的要求也越来越高。
所以说主干开发不是万能药，主干上的人越多，代码提交的冲突机率就越大，而且解决冲突的风险也越大。如果两个人的时候，即便有冲突我知道只是和另外一个人有冲突，如果是10个人，这中间就会产生很多的问题。
另外在主干开发里面，要保持信息地同步，需要做频繁持续地提交，而且每次提交的力度要很小，这针对有一些特性来说，可能只做了一半，这时需要将它提交上去，需要通过特性开关等方式来进行隔离。比如说这个是还未完成的特性，提前把它的开关制成Off，再做相应的提交，但是特性开关本质上也是一个分支。
特性开关只是用代码的形式拉了一个分支，但是这个分支只有打开的时候才能跑到，本质上还是一个分支。如果特性开关比较多，它在一定程度上会把代码变得很脆弱，维护起来比较麻烦。
主干开发当很多人同时参与时，代码冲突的机率很大，而且特性开发的时候也有很多的风险，大家彼此之间需要隔离。
Git-Flow
Git—Flow的基本原则是需要什么分支就给什么分支，任何事都有很明确的分支。比如说要集成，就有develop分支，要开发就有feature分支，要发布有release分支，每个都是不同的分支。每种类型的分支都有确定的用途。
比如说feature分支，是很多个feature并行开发的时候用来去做工作隔离，避免彼此之间有冲突。而release分支是用来做发布的隔离，使得发布之间不会有冲突。
我们发现这种模式很好地做了隔离，但是在信息同步的过程中，它需要基于develop频繁地集成去做同步，并且在各个分支中间做相应的cherry-pick或者是rebase这样的方式来做的。
这个时候，我们就会发现分支太多，而且一个commit从feature开发到最终发布要经历好几个分支，其中分支的流转和merge规则非常麻烦。
所以Git—Flow也不是仙丹，过多的分支增加了分支管理的复杂度。还有如果Feature分支的生命周期特别长，它的合并耗时也会变得很长。而且Develop分支和Master分支同时存在，好像Develop分支的意义不是特别大。另外区分Feature分支和hotfix好像意义也不是特别大。
所以Git—Flow虽然增加了很多的分支，让各种工作尽可能地隔离开来，但是它信息同步是很麻烦的，而且它管理这些分支的难度也特别大。
GitHub-Flow
GitHub引入了一个分支模式叫GitHub—Flow,明显比Git—Flow简单很多。没有Develop，没有hotfix，也没有Release，当需要开发的时候拉一个Feature分支，开发完就合并Master做发布。
这个过程中，它的隔离只发生在开发过程中，它的信息同步通过持续地往Master去做集成，和频繁从Master里面Pull代码来实现。它的发布过程是基于主干Master分支做的，因此没有在发布的过程中做相应地隔离。
这时候又会带来一个问题，就是Master分支需要做持续集成，这个分支既是集成的地方也是发布的地方。一旦集成后出现问题，它会把所有的工作堵塞掉，无法发布也无法合并。
所以GitHub—Flow很简单，可以做相应地隔离，但是如果说本身基础设施或工程能力比较弱，它会限制你集成和发布的频率。
GitLab-Flow
GitLab—Flow和GitHub—Flow区别是在发布过程中有了Pre-production分支和Production分支，基于开发、集成和发布过程中不同的环境分配了相应的分支。
完成集成以后是在Master分支上，下面一步将会切换到预发分支上。对应Commit的版本已经达到了预发的条件，在预发上做完验证以后再将其同步到Production分支，说明它已经达到了发布的条件，所以它是逐级Promotion（晋级）的过程。逐步从集成的环境Promotion到预发环境，再Promotion到生产环境。
我们简单地介绍了一些常见的分支模式，下面我们再来比较一下他们之间的优劣。
常见分支模式优劣对比
TBD分支少，实施简单，做起来不需要太多的理解成本。但是它对团队协作的成熟度和纪律都有很高的要求，一旦有人不遵守纪律，那主干就会成为你的梦魇，这时就很难很好地去做持续地集成和发布了。一旦它出现问题，所有人都被Block，这是主干方式的优缺点。
Git—Flow特性之间可以并行开发，规则很完善，每个分支的职责特别明确，再大的团队协作基本上也不会有太多的问题，但是它分支太多，规则太复杂，而且分支生命周期长，合并冲突会比较频繁。尤其是Develop，Master是长期存在的。
对于GitHub—Flow，Git—Flow能支持的基本上它也能支持，但是这里面有一个问题，它的集成只有在Master分支去做，因此对集成纪律有很高的要求，而且集成和发布在一个分支上，一旦集成分支中断，无论是集成还是发布都会被中断。
Gitlab—Flow也是并行开发，但是开发分支还是会有生命周期长的问题，有合并冲突的风险。另外，发布分支之间是有耦合的，比如说Prodution和Pre—Prodution之间，是基于Promotion来耦合，所以彼此之间也是一种中断阻塞的方式，而且很多的开发分支，Prodution和Pre—Prodution，也增加了分支管理的复杂性。
因此，我们发现没有哪个分支模式是绝对好的，也没有哪个是绝对差的。
对于分支有一个简单的原则，即控制分支数目，小批量频繁集成。控制分支的数目也就是做到工作隔离，但是又增加太多管理成本。而小批量频繁集成可以加速信息同步。
所以一个简单的原则就是，从最大化生产力和最小化风险的角度，尽可能地控制分支的数目和小批量频繁集成。
最大化生产力：所有人工作在公共区域内。除了一条长期的，不被中断的开发主干外，没有任何分支。也并无其他规则，代码的提交过程相当简单。但是，每一次的代码提交，都有可能破坏整个项目的集成，进而导致项目进度的中断。
最小化风险：所有人都工作自己的分支上。每个人的工作是相互独立的，没人可以打断其他人的工作，这样，减少了开发被打断的风险。但是，这种做法却增加了额外的流程负担，同时，协作变得非常困难，所有人都不得不谨小慎微地合并自己的代码，即便是整个系统中非常小的一部分，也是如此。
那么怎么设计或选择适合自己的分支模式？