6.1.2 Git基本原理

与CVS或者SVN等一般软件不同，要想掌握Git，必须对其实现原理有深入的理解；否则只能停留在表面的简单操作上，一旦遇到复杂问题就无从下手。

了解Git的基本原理需要从Git仓库的数据结构入手。Git把一个项目所有的版本和历史数据保存在一个Git仓库（Repository）里。仓库通常位于项目根目录下的.git子目录，主要包含两种数据：对象存储（object store）和索引（index）。

对象存储（object store）

对象存储（object store）中的对象共有4种类型：

  • Blob - 一个blob对象对应着项目的一个文件的内容（不包括文件名、创建／修改时间等信息）。项目的每个文件的每个不同版本都对应着一个blob对象。
  • Tree - 一个tree对象对应着一层目录结构，每个目录项包括文件名、文件对应的blob对象或者另一个tree对象的引用（可以看出，利用blob和tree对象可以实现一个完整的多层次目录结构）。
  • Commit - 一个commit对象保存着用户的一次commit数据，包括：作者信息、提交日期和日志，以及一个指向tree对象的引用（注意commit对象并不包括版本之间的diff差异，后详）。
  • Tag - 一个tag对象含有对另一个对象（通常是commit对象）的引用，以及一些附加的注释信息，主要供人类阅读。

举例来说，假设一个项目的目录结构如下：

.
├── hello.txt
└── sub-dir
    └── world.txt

同时假设这个项目只进行了一次commit（包含以上两个文件和一个子目录）并且该commit上有一个tag，那么项目对应的Git对象存贮应如下图所示：

git-object-store

需要注意的是：我们在前面提到的“对像引用”，如Tree对象代表的目录中每个目录项含有的对blob或者另一个tree对象的引用，commit对象含有的对tree对象的引用，以及tag对象对一个commit对象的引用，不是依赖文件系统的路径来表示的，而是由对象内容得出的SHA1哈希代码，类似670a245535fe6316eb2316c1103b1a88bb519334。因此上图可修正如下：

git-object-store2

在项目的根目录下执行

find .git/objects/

可以看到项目的Git仓库中的所有的对象，类似如下：

.git/objects/
.git/objects//0d
.git/objects//0d/8ad63a4626b776800bbed61c2dac660c5037e2
.git/objects//1d
.git/objects//1d/5230840c2573394e0ae86f30e01e03062804fc
.git/objects//38
.git/objects//38/8df287b748962a5a1e28a36172fce3240b53e8
.git/objects//4a
.git/objects//4a/3ec58d02c75da1d303d55a08cd172508256525
.git/objects//5a
.git/objects//5a/e514f1ff6a54b6de97db5418038b4b183d8764
.git/objects//67
.git/objects//67/0a245535fe6316eb2316c1103b1a88bb519334
.git/objects//info
.git/objects//pack

它们都是以对象内容的SHA1码来命名的。你还可以通过以下命令查看其内容：

git cat-file -p 0d8ad63

以上0d8ad63是0d8ad63a4626b776800bbed61c2dac660c5037e2的短前缀——在不引起冲突的情况下可以使用短前缀代替完整的SHA1码。

Git通过对象内容的SHA1哈希码来存贮、引用对象的方式称作通过内容寻址的存贮（Content-Addressable Storage）。

现在我们进一步：如果修改了hellt.txt的内容并提交一个新的commit，对象存贮如何变化？它变成了这样：

git-object-store3

仔细对比一下前后两张图，Git的奥妙就在这里：

  • hello.txt的内容改变后，Git新增了一个blob对象，对应着hello.txt的新内容，并且有一个新的SHA1代码。
  • 由于hello.txt的SHA1代码改变了，因此包含这个blob对象的tree对象也发生了变化（因为要更新对hello.txt的引用）。同样地，Git也新增了一个tree对象对应着新内容。同时，sub-dir的内容没有变化，因此新的tree对象仍然引用着原来的sub-dir对象（而不是拷贝一份）。
  • 新的commit对象包含这个新的tree对象的引用，同时指向之前的commit对象——这样就形成了历史版本纪录，并且你随时可以恢复任何一个历史版本！

索引（index）

根对象存贮相比，索引就简单的多：它不过是一个临时文件，用来存贮你对项目做的一些改变，如增加、删除、修改文件或者目录等。一般地，你使用git add、git rm等命令把你修改过的文件、目录提交到这个索引中去，然后应用git commit命令来完成一次提交。

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