使用git微命令深入理解git工作机制

首先。这篇不是真正意义上的翻译，所以大家在看的时候不要找相应的英文文章相应着看。这篇文章之所以归类为翻译。是由于最開始有一篇英文文章让我对git内部机制有了清楚的认识，它能够说是我git的启蒙老师吧。然后非常久过去后。自己也有了非常多的git项目实践，认为有必要从自己的理解角度（微命令和经常使用命令相应分析）来整理下自己的理解。于是有了这篇博文。

        git是一种管理数据的工具。一种支持高速索引查找数据并管理数据变化的工具。它为数据加入一个头封装为对象块(本文称为git对象)然后保存为文件，并依据数据生成一个SHA值,然后以该值作为文件名称称的依据。SHA值的前2位是文件的文件夹名字，后面的值为文件名称，这样就能非常easy依据SHA查找到数据。同一时候因为SHA的唯一性，一旦文件内容改变，其相应的SHA就会变化。因而非常适合文件变化管理。git总共同拥有四类对象：

 blob对象：

该对象是真正的数据对象，它的内容是各种文件的数据内容，比方git项目里的文件数据。

须要注意的是blob对象仅仅是保存数据，并不保存数据的额外信息，比方文件名称。文件大小。

tree对象：

该对象是一种管理对象。它是用来管理对象的对象，其内容指出了该tree包括哪些子对象，tree能够递归的，也就说tree能够包括其它的tree。Tree对象就像linux文件系统里的文件夹一样，文件夹本身是一种文件，仅仅只是文件夹文件的内容是文件夹下的文件信息,文件夹下还有子文件夹。

commit对象：

commit对象是真正直接呈现给git使用者的，它就是我们常常说到的git项目历史记录，我们常常常使用的git show xxx,git log xxx,git check xxx等命令后面接的数字就是commit对象的名字，也就是commit对象相应的SHA值。

commit对象必须有一个tree对象，它本身并不和数据有直接联系。git工具通过它的tree对象找到该commit相应的数据。同一时候和tree对象一样，它能够有自己的父亲commit。这样就形成了git历史单向链表。

 tag 对象：

tag对象事实上就是上面三种对象的一种别名表达方式。

从上面的描写叙述我们可知，git对象的名字是SHA值，就是一堆没有规律的长串的字符，用户自然不easy记也记不住。因此git提出了tag对象这样一种对象，它同意用户以他们easy识别的名字来标示上面的任一对象。

有了这些基本概念，我们通过使用git 微命令来具体的认识下这些对象的形式，生成及使用。git微命令是相对

我们平时用的git commit, git addd等命令而言的，微命令做的事情少，能够非常清晰看到每个步骤。

创建新的git项目

我们运行git init后，系统会自己主动帮我们创建一个隐藏文件夹.git，详细内容例如以下：

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git init .
Initialized empty Git repository in /tmp/test/.git/
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ tree . -al
.
└── .git
    ├── branches
    ├── config
    ├── description
    ├── HEAD
    ├── hooks
    │   ├── applypatch-msg.sample
    │   ├── commit-msg.sample
    │   ├── post-update.sample
    │   ├── pre-applypatch.sample
    │   ├── pre-commit.sample
    │   ├── prepare-commit-msg.sample
    │   ├── pre-push.sample
    │   ├── pre-rebase.sample
    │   └── update.sample
    ├── info
    │   └── exclude
    ├── objects
    │   ├── info
    │   └── pack
    └── refs
        ├── heads
        └── tags

上面的.git/objects是最关键的文件夹。它就是用来保存上面提到的四种对象文件的文件夹。

生成Blob对象

git生成blob对象是使用githash-object来生成，详细操作例如以下：

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "itleaks test">test.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git hash-object -w test.txt
be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ tree . -al
.
├── .git
│   ├── branches
│   ├── config
│   ├── description
│   ├── HEAD
│   ├── hooks
│   │   ├── applypatch-msg.sample
│   │   ├── commit-msg.sample
│   │   ├── post-update.sample
│   │   ├── pre-applypatch.sample
│   │   ├── pre-commit.sample
│   │   ├── prepare-commit-msg.sample
│   │   ├── pre-push.sample
│   │   ├── pre-rebase.sample
│   │   └── update.sample
│   ├── info
│   │   └── exclude
│   ├── objects
│   │   ├── be
│   │   │   └── 976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
│   │   ├── info
│   │   └── pack
│   └── refs
│       ├── heads
│       └── tags
└── test.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c

从上面能够看出，当我们使用hash-object–w生成一个对象后,git会在.git/objects下生一个文件be/ 976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c,这个就是SHA值。

有了这个对象的SHA值后。我们能够通过gitcat-file命令来查看该对象的原始数据。

//查看对象类型
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
blob
//查看对象内容
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
itleaks test

此时相应的数据对象图例如以下：

到这里，你可能会问，test.txt这个名字的信息保存在哪呢？事实上前面已经提到了。blob对象仅仅存数据(上面的字符串” itleaks test”)，并不保存其它额外信息。那这个名字什么时候保存的呢？保存咋哪里呢？这个就是由以下要提到的tree 对象来维护的。

生成Tree对象

上面的操作过后，系统已经存在一个blob对象了。我们能够将该对象加入到一个tree对象里,在加入到tree对象前。必须将该blob对象封装成一个tree 对象的item数据块, 并将该item数据块写到cache里。item数据块的格式是blob对象SHA值+数据文件名称字(test.txt)+文件模式(100644)。这一个过程由git update-index完毕

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git update-index --add --cacheinfo 100644 \
> be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c test.txt
//到此。最终出现了前面提到的test.txt，这里才是我们在git里看到的文件名称
//事实上这里的文件名称也能够填其它名字，git系统并不认识操作系统中的文件名称。仅仅
//知道这里的文件名称，然后其它用户通过git clone 该git项目时，该blob对象相应的数据
//文件会命名为这里指定的名称
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git ls-files
test.txt
//ls-files能够查看cache里的全部blob对象描写叙述
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
//update-index运行后，并不会添加object

假设有多个数据，能够反复运行上面的命令，将多个blob对象加入到cache中。

然后当用户运行git write-tree的时候，就会生成一个tree对象，并将cache里的全部blob对象的描写叙述数据加入到tree对象的文件中，详细命令例如以下：

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git write-tree
941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
//新增了一个object文件
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
tree
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
100644 blob be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c	test.txt
//tree对象的内容是描写叙述其管理的blob对象的指向信息

此时相应的数据对象图例如以下：

到此为止。全部的对象都是相对底层的数据对象，git用户通常是不会直接使用的。

然后就该commit对象露面了。

生成commit对象

事实上commit对象，你能够理解成tree对象的扩展。它是用来描写叙述一个tree对象的额外信息的。它相当于是tree对象为用户预留出来的接口。用户通过生成一个commit对象，就能够给一个tree对象打标签，比方用户姓名，描写叙述。时间。详细生成步骤例如以下：

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo 'initial version' | git commit-tree 941220dc97574b7dba
f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
//上面的941220dc97574b7dba就是tree对象的SHA值
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/f7/bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
//commit也是一个对象
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
commit
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
tree 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
author itleaks <itleaks@126.com> 1403052327 +0800
committer itleaks <itleaks@126.com> 1403052327 +0800

initial version
//commit对象的内容指出了它描写叙述的是哪个tree

此时相应的数据对象图例如以下：

Commit生成后，用户就熟悉了，用户通过经常使用的git show命令就能够非常直接的查看这个commit

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800

    initial version

diff --git a/test.txt b/test.txt
new file mode 100644
index 0000000..be976ca
--- /dev/null
+++ b/test.txt
@@ -0,0 +1 @@
+itleaks test

那运行git log呢？

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log
fatal: bad default revision 'HEAD'
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ cat .git/HEAD
ref: refs/heads/master
itleaks@Itleaks:/tmp/test $ tree .git/refs/heads/
.git/refs/heads/

0 directories, 0 files

系统会提示bad HEAD,这是由于refs/heads/maste文件不存在。

这个就是以下我要讲的git referrence对象。

Ref对象

从名字能够看出来，它就是一个引用，它就是commit对象的别名，它直接以字符串的形式保存一个commit对象的名字，这样用户直接依据ref对象的名字就能够直接找到相应的commit对象，而不用记住一长串SHA字符串。

另外，这里的ref对象就是我们常说说到git branch，一个branch相应一个refs/heads/xx文件。

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2"
> .git/refs/heads/master
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/f7/bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
//生成ref并没有新增object
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/refs/ -type f
.git/refs/heads/master
//运行上面的命令生成一个master ref对象后，用户不再须要使用git show SHA值，而是
//直接使用git show name就能够查看commit对象的具体信息
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show master
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800

    initial version

diff --git a/test.txt b/test.txt
new file mode 100644
index 0000000..be976ca
--- /dev/null
+++ b/test.txt
@@ -0,0 +1 @@
+itleaks test

refs/heads/master生成后，用户最终能够使用gitlog查看了

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800

    initial version

此时相应的数据对象图例如以下：

微git操作相应的git经常使用命令

到此，大家预计也看累了吧，可是假设我告诉你上面这么长的操作，用户事实上通过例如以下两条命令能够实现一样的效果，你会不会吃惊啊!

git add test.txt
git commit -sm “initial version”

我们也来看下这两条操作相应的.git内容变化过程

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "itleaks test">test.txt
itleaks@Itleaks :/tmp/test$ git add test.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
blob
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git ls-files
test.txt

从上面能够看出。git add命令会为我们创建blob对象，而且自己主动将该blob对象加入到cache中。更不可思议的是。生成的对象名字be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c和上面的一模一样，为啥。这是由SHA签名生成机制相关---仅仅要数据一致，其产生的SHA一定一样。

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git commit -sm "initial version"
[master (root-commit) 12ca076] initial version
 1 file changed, 1 insertion(+)
 create mode 100644 test.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/12/ca0768b1a7c1f5f8547617af78e13d7263aaba
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 12ca0768b1a7c1f5f8547617af78e13d7263aaba
tree 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
author itleaks <itleaks@126.com> 1403098727 +0800
committer itleaks <itleaks@126.com> 1403098727 +0800

initial version

Signed-off-by: itleaks <itleaks@126.com>
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
100644 blob be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c	test.txt

从上面能够看出commit这条命令生成了两个对象：tree对象和commit对象.大家注意没，仅仅有commit对象的SHA值和我们上面不一样，另外两个对象是一样的，为什么？那是由于commit对象的内容中包括时间，两次commit对象生成的时间不一样意味着其内容就不一样，进而其SHA自然不一样。

commit链形成

上面的操作，仅仅生成一个blob对象, 一个tree对象。一个commit对象，还没法看到commit链的形成过程。因此。为了生成链，我们还须要生成另外一个commit对象。

接着实验。

新增文件，并反复上面的操作的。

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "second file">2.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git hash-object -w 2.txt
1c59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/f7/bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
.git/objects/1c/59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t 1c59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
blob
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 1c59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
second file

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git ls-files
test.txt
//原来的cache还在，因此仅仅需加入新的blob对象到cache中去
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git update-index --add 2.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git ls-files
2.txt
test.txt

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git write-tree
931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/f7/bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
.git/objects/1c/59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
.git/objects/93/1fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t 931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
tree
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
100644 blob 1c59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b	2.txt
100644 blob be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c	test.txt
//这里能够看出。这个新增的tree对象指向了两个blob对象

接下来就是commit链形成的重点了，在生成commit对象时，有一个-p參数，这个參数用来指示新生成的commit对象的父亲commit的。

以下就来看看带这个參数和没带这个參数的生成的commit对象的区别

不带-p參数时

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "second commit"|git commit-tree 931fdc25cbc
2969683f04d3a32af0d6abf97f170190163b72e3

itleaks@Itleaks:/tmp/ test $ git cat-file -p 2969683f0
tree 931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
author itleaks <itleaks@126.com> 1403055500 +0800
committer itleaks <itleaks@126.com> 1403055500 +0800

second commit

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show 2969683f04d3a
commit 2969683f04d3a32af0d6abf97f170190163b72e3
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 09:38:20 2014 +0800

    second commit

diff --git a/2.txt b/2.txt
new file mode 100644
index 0000000..1c59427
--- /dev/null
+++ b/2.txt
@@ -0,0 +1 @@
+second file
diff --git a/test.txt b/test.txt
new file mode 100644
index 0000000..be976ca
--- /dev/null
+++ b/test.txt
@@ -0,0 +1 @@
+itleaks test

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log 2969683f04d3a
commit 2969683f04d3a32af0d6abf97f170190163b72e3
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 09:38:20 2014 +0800

    second commit
//没带-p參数时，这个新的commit相当于这次commit一下子添加了两个文件

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log 2969683f04d3a
commit 2969683f04d3a32af0d6abf97f170190163b72e3
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 09:38:20 2014 +0800

    second commit
//这里仅仅有一条commit记录

带-p參数时

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "second commit2"|git commit-tree 931fdc25cbc -p f7bde89df6b5d8ea3f
c29d97b2a89c18bdc68f0812749c76fdadd477cf

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p c29d97b2a89c1
tree 931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
parent f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
author itleaks <itleaks@126.com> 1403055858 +0800
committer itleaks <itleaks@126.com> 1403055858 +0800

second commit2

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show c29d97
commit c29d97b2a89c18bdc68f0812749c76fdadd477cf
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 09:44:18 2014 +0800

    second commit2

diff --git a/2.txt b/2.txt
new file mode 100644
index 0000000..1c59427
--- /dev/null
+++ b/2.txt
@@ -0,0 +1 @@
+second file
//带了-p參数的commit，显示出来的改动仅仅是添加了2.txt文件

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log c29d97
commit c29d97b2a89c18bdc68f0812749c76fdadd477cf
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 09:44:18 2014 +0800

    second commit2

commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800

    initial version
//这里，能够看到”second commit2"前面的commit是” initial version”。这就是commit链

此次操作后对象图例如以下：

Branch更新

上面新增了两个commit对象后，系统并不会自己主动更新branch的信息。须要用户主动更新，通过update-ref及尅实现。详细实现例如以下：

itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show master
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800

    initial version

diff --git a/test.txt b/test.txt
new file mode 100644
index 0000000..be976ca
--- /dev/null
+++ b/test.txt
@@ -0,0 +1 @@
+itleaks test

//brach master还没有更新，接下来更新
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git update-ref refs/heads/master c29d97
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log
commit c29d97b2a89c18bdc68f0812749c76fdadd477cf
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 09:44:18 2014 +0800

    second commit2

commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date:   Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800

    initial version
//看到我们上面加入的” second commit2” commit了

此次操作后对象图例如以下：

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvSVRsZWFrcw==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast" alt="">

附录：

启蒙git机制英文站点：http://git-scm.com/book/en/Git-Internals-Git-Objects

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