一直用git，你了解git的內(nèi)部機(jī)制嗎？

在工作過(guò)程中我們會(huì)不可避免的使用Git，但是你知道Git是如何存儲(chǔ)你的文件、如何保存你的提交信息嗎？等等 了解這些也便于我們更好的理解和記憶命令，更好的排查問(wèn)題和使用Git，下面就讓我們來(lái)看一下吧~

本文主要依照官網(wǎng)的介紹根據(jù)真實(shí)項(xiàng)目中的變化總結(jié)整理而成

首先，我們要明確 Git 是一個(gè)分布式版本控制系統(tǒng) 其本質(zhì)是一套 內(nèi)容尋址文件系統(tǒng)

通俗點(diǎn)說(shuō)，Git 從核心上來(lái)看不過(guò)是簡(jiǎn)單地存儲(chǔ)鍵值對(duì)（key-value）。它允許插入任意類(lèi)型的內(nèi)容，并會(huì)返回一個(gè)鍵值，通過(guò)該鍵值可以在任何時(shí)候再取出該內(nèi)容。

ps : 下面所說(shuō)的SHA-1碼 和 commit_id 是同一種

首先，Git存儲(chǔ)在本地的表現(xiàn)形式

當(dāng)你在一個(gè)新目錄或已有目錄內(nèi)執(zhí)行 git init 時(shí)，Git 會(huì)創(chuàng)建一個(gè) .git 目錄，幾乎所有 Git 存儲(chǔ)和操作的內(nèi)容都位于該目錄下。如果你要備份或復(fù)制一個(gè)庫(kù)，基本上將這一目錄拷貝至其他地方就可以了。如下圖：

• info?目錄保存了一份不希望在 .gitignore 文件中管理的忽略模式 (ignored patterns) 的全局可執(zhí)行文件

• hooks?目錄保存了客戶端或服務(wù)端鉤子腳本

• config?文件包含了項(xiàng)目特有的配置選項(xiàng)

• objects?目錄存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)內(nèi)容

• refs?目錄存儲(chǔ)指向數(shù)據(jù) (分支) 的提交對(duì)象的指針

• HEAD?文件指向當(dāng)前分支

• index?文件保存了暫存區(qū)域信息

其中，HEAD 及 index 文件，objects 及 refs 目錄是 Git 的核心部分。

接下來(lái)，說(shuō)一下Git的存儲(chǔ)方式

如上述所說(shuō)，objects 目錄存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)內(nèi)容，objects 目錄下的每一個(gè)文件是Git為每份存儲(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容生成一個(gè)文件，取得該內(nèi)容與頭信息的 SHA-1 校驗(yàn)和，創(chuàng)建以該校驗(yàn)和前兩個(gè)字符為名稱(chēng)的子目錄，并以 (校驗(yàn)和) 剩下 38 個(gè)字符為文件命名 (保存至子目錄下)。如下圖：打開(kāi)00文件夾可以看到里面保存的內(nèi)容：Git 以一種類(lèi)似 UNIX 文件系統(tǒng)但更簡(jiǎn)單的方式來(lái)存儲(chǔ)內(nèi)容。所有內(nèi)容以 tree 或 blob 對(duì)象存儲(chǔ)，其中 tree 對(duì)象對(duì)應(yīng)于 UNIX 中的目錄，blob 對(duì)象則大致對(duì)應(yīng)于 inodes 或文件內(nèi)容。

一個(gè)單獨(dú)的 tree 對(duì)象包含一條或多條 tree 記錄，每一條記錄含有一個(gè)指向 blob 或子 tree 對(duì)象的 SHA-1 指針，并附有該對(duì)象的權(quán)限模式 (mode)、類(lèi)型和文件名信息。

正如 Git的每一次提交都是對(duì)代碼倉(cāng)庫(kù)的完整備份，也就是保存了一份代碼倉(cāng)庫(kù)完整的快照所說(shuō)，每一個(gè)commit都是存儲(chǔ)為一個(gè)Tree，如下圖：具體在git中為：可以看到，目錄作為tree存儲(chǔ)，文件作為blob存儲(chǔ)

之后，我們通過(guò) git cat-file-p命令可以發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)是樹(shù)型的，也就是對(duì)應(yīng)于git的tree對(duì)象，保存的都是指向下一個(gè)部分的索引id 如下圖，每一步都是查看的上一步中的某個(gè)id：

上述所說(shuō)每個(gè)commit創(chuàng)建一個(gè)樹(shù)快照，那么是通過(guò)什么創(chuàng)建的呢？

這就是我們上述說(shuō)的 用于存儲(chǔ)暫存區(qū)信息的index文件了。

通常 Git 根據(jù)你的暫存區(qū)域或 index 來(lái)創(chuàng)建并寫(xiě)入一個(gè) tree 。因此要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) tree 對(duì)象的話首先要通過(guò)將一些文件暫存從而創(chuàng)建一個(gè) index 。

這也是為什么commit前必須要有文件被add到暫存區(qū)，如果暫存區(qū)為空，commit會(huì)報(bào)錯(cuò)停止執(zhí)行。

這個(gè)時(shí)候就有一個(gè)問(wèn)題了，我們有多個(gè)快照樹(shù)，它們指向了你要跟蹤的項(xiàng)目的不同快照，其中也沒(méi)有關(guān)于誰(shuí)、何時(shí)以及為何保存了這些快照的信息

此時(shí)，commit對(duì)象就出場(chǎng)了~ 每次commit提交后就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)commit 對(duì)象，這個(gè)對(duì)象就是為你保存了這些基本信息的。

一般情況下，一次commit提交就可以理解為創(chuàng)建了一個(gè)tree樹(shù)，以commit_id為根節(jié)點(diǎn)的tree，該樹(shù)包含了當(dāng)前項(xiàng)目的整體快照

當(dāng)我們使用 git log命令查看提交歷史的時(shí)候，就展示了commit對(duì)象的一些基本信息，如下圖：

其中：commit 后跟的id就是當(dāng)前commit快照的樹(shù)根節(jié)點(diǎn)id 其余的還包含作者，作者郵箱，創(chuàng)建時(shí)間等基本信息

Git每次commit提交會(huì)保存項(xiàng)目快照，難道是將所有的文件重新復(fù)制一份嗎？

當(dāng)然不可能，在git的文件系統(tǒng)中，是存在共用文件的。

比如有三次commit提交，產(chǎn)生了三個(gè)tree樹(shù)，它們?cè)谙蛳乱玫臅r(shí)候，如果兩個(gè)commit中的整個(gè)文件夾或者某個(gè)文件沒(méi)有改變，這兩個(gè)commit的tree會(huì)指向同一個(gè)對(duì)象。對(duì)于兩次提交修改了的文件，則會(huì)創(chuàng)建一個(gè)該文件的一個(gè)新的版本的文件，上一次提交指向舊的文件，修改文件的提交指向新版本的文件。

整體情況如下圖：另外，Git 用 zlib 壓縮文件內(nèi)容，因此存儲(chǔ)的文件并不會(huì)占用太多空間

了解了git整體存儲(chǔ)方式之后，我們?cè)倏匆幌虑懊嫣岬降拇鎯?chǔ)指向數(shù)據(jù) (分支) 的提交對(duì)象的指針的 refs目錄

refs目錄內(nèi)容如下圖：首先，也是思考一個(gè)問(wèn)題：在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，有許多分支，每個(gè)分支的提交記錄都不相同，我們也不可能去記住每個(gè)commit_id，去執(zhí)行像 git log1a410e 這樣的命令來(lái)查看完整的歷史，這樣的話你就要記得 1a410e 是你最后一次提交并且記得這個(gè)id，這樣才能在提交歷史中找到這些對(duì)象，git是怎樣的應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題的呢？

這時(shí)候，我們需要一個(gè)文件來(lái)用一個(gè)簡(jiǎn)單的名字來(lái)記錄這些 SHA-1 值，這樣就可以用這些指針而不是原來(lái)的 SHA-1 值去檢索了。在 Git 中，稱(chēng)之為“引用”（references 或者 refs）。

可以在 .git/refs 目錄下面找到這些包含 SHA-1 值的文件。如下圖refs中heads文件下的文件，其中 每個(gè)文件存儲(chǔ)的是與文件名同名的分支的最新提交的commit_id：添加上refs文件夾下的文件后，我們的Git存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)就看起來(lái)像下圖：

接下來(lái)，再思考一個(gè)問(wèn)題，git是怎么標(biāo)識(shí)當(dāng)前是在什么分支，從而找到refs中對(duì)應(yīng)的映射文件獲取SHA-1值呢？

那就是前面所說(shuō)的HEAD文件了，我們打開(kāi)文件可以看到以下內(nèi)容：ref:refs/heads/test_branch

這里標(biāo)識(shí)的是當(dāng)前指向的是test_branch分支，并且指定了要是用的映射文件的路徑，這樣就解決了上述問(wèn)題，是不是特別簡(jiǎn)單~

上述已經(jīng)介紹了Git的三個(gè)主要類(lèi)型：tree樹(shù)、commit對(duì)象、HEAD。下面我們說(shuō)一下Git中另外一個(gè)重要的東西：Tag（標(biāo)簽）Tag 對(duì)象比較簡(jiǎn)單，Tag對(duì)象非常像一個(gè) commit 對(duì)象---包含一個(gè)標(biāo)簽，一組數(shù)據(jù)，一個(gè)消息和一個(gè)指針。最主要的區(qū)別就是 Tag 對(duì)象指向一個(gè) commit 而不是一個(gè) tree。它就像是一個(gè)分支引用，但是不會(huì)變化，永遠(yuǎn)指向同一個(gè) commit，僅僅是為了提供一個(gè)更加友好的名字。

好了，通過(guò)介紹了git的核心組成元素 HEAD及index文件，objects及refs目錄 , 你應(yīng)該會(huì)對(duì)git的存儲(chǔ)和一些機(jī)制有一個(gè)簡(jiǎn)單的整體了解，這對(duì)我們更好的理解git命令和更好的使用git是有幫助的。希望本片文章會(huì)對(duì)大家有些許幫助~

參考：git官網(wǎng)

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