简述Git的一些基础知识-电子发烧友网

简单地说，Git 究竟是怎样的一个系统呢？请注意接下来的内容非常重要，若你理解了 Git 的思想和基本工作原理，用起来就会知其所以然，游刃有余。在学习 Git 时，请尽量理清你对其它版本管理系统已有的认识，如 CVS、Subversion 或 Perforce，这样能帮助你使用工具时避免发生混淆。尽管 Git 用起来与其它的版本控制系统非常相似，但它在对信息的存储和认知方式上却有很大差异，理解这些差异将有助于避免使用中的困惑。

Git 初始化代码仓库

执行完成了 git init 命令，究竟做了什么呢？ 执行完成如下命令之后，我们可以得到下图所示的内容，右侧的就是 Git 为我们创建的代码仓库，其中包含了用于版本管理所需要的内容。

# 左边执行 $ mkdir git-demo $ cd git-demo && git init $ rm -rf .git/hooks/*.sample # 右边执行 $ watch -n 1 -d find .

我们这里可以一起看下生成的 .git 目录的结构如何：

➜ tree .git .git ├── HEAD ├── config ├── description ├── hooks ├── info │ └── exclude ├── objects │ ├── info │ └── pack └── refs ├── heads └── tags

.git/config - 当前代码仓库本地的配置文件

本地配置文件（.git/config）和全局配置文件（~/.gitconfig）
通过执行如下命令，可以将用户配置记录到本地代码仓库的配置文件中去
git config user.name "demo"
git config user.email "demo@demo.com"

➜ cat .git/config [core] repositoryformatversion = 0 filemode = true bare = false logallrefupdates = true ignorecase = true precomposeunicode = true [user] name = demo email = demo@demo.com.git/objects - 当前代码仓库代码的存储位置

blob 类型
commit 类型
tree 类型

# 均无内容 ➜ ll .git/objects total 0 drwxr-xr-x 2 escape staff 64B Nov 23 20:39 info drwxr-xr-x 2 escape staff 64B Nov 23 20:39 pack ➜ ll .git/objects/info ➜ ll .git/objects/pack

.git/info - 当前仓库的排除等信息

➜ cat ./.git/info/exclude # git ls-files --others --exclude-from=.git/info/exclude # Lines that start with '#' are comments. # For a project mostly in C, the following would be a good set of # exclude patterns (uncomment them if you want to use them): # *.[oa] # *~.git/hooks - 当前代码仓库默认钩子脚本

./.git/hooks/commit-msg.sample ./.git/hooks/pre-rebase.sample ./.git/hooks/pre-commit.sample ./.git/hooks/applypatch-msg.sample ./.git/hooks/fsmonitor-watchman.sample ./.git/hooks/pre-receive.sample ./.git/hooks/prepare-commit-msg.sample ./.git/hooks/post-update.sample ./.git/hooks/pre-merge-commit.sample ./.git/hooks/pre-applypatch.sample ./.git/hooks/pre-push.sample ./.git/hooks/update.sample

.git/HEAD - 当前代码仓库的分支指针

➜ cat .git/HEAD ref: refs/heads/master

.git/refs - 当前代码仓库的头指针

# 均无内容 ➜ ll .git/refs total 0 drwxr-xr-x 2 escape staff 64B Nov 23 20:39 heads drwxr-xr-x 2 escape staff 64B Nov 23 20:39 tags ➜ ll .git/refs/heads ➜ ll .git/refs/tags

.git/description - 当前代码仓库的描述信息

➜ cat .git/description Unnamed repository; edit this file 'description' to name the repository.

add 之后发生了什么

执行完成了 git add 命令，究竟做了什么呢？ 执行完成如下命令之后，我们可以得到下图所示的内容，我们发现右侧新增了一个文件，但是 Git 目录里面的内容丝毫没有变化。这是因为，我们现在执行的修改默认是放在工作区的，而工作区里面的修改不归 Git 目录去管理。而当我们执行 git status 命令的时候，Git 又可以识别出来现在工作区新增了一个文件，这里怎么做到的呢？—— 详见[理解 blob 对象和 SHA1]部分而当我们执行 git add 命令让 Git 帮助我们管理文件的时候，发现右侧新增了一个目录和两个文件，分别是 8d 目录、index 和 0e41.. 文件。

# 左边执行 $ echo "hello git" > helle.txt $ git status $ git add hello.txt # 右边执行 $ watch -n 1 -d find .

我们这里重点看下，生成的 8d 这个目录以及下面的文件。而其名称的由来是因为 Git 对其进行了一个叫做 SHA1 的 Hash 算法，用于将文件内容或者字符串变成这么一串加密的字符。

# 查看 objects 的文件类型 $ git cat-file -t 8d0e41 blob # 查看 objects 的文件内容 $ git cat-file -p 8d0e41 hello git # 查看 objects 的文件大小 $ git cat-file -s 8d0e41 10 # 拼装起来 blob 10hello git

现在我们就知道了，执行 git add 命令将文件从工作区添加到暂存区里面，Git 会把帮助我们生成一些 Git 的对象，它存储的是文件的内容和文件类型并不存储文件名称。为了验证我们上述的说法，我们可以添加同样的内容到另一个文件，然后进行提交，来观察 .git 目录的变化。我们发现，右侧的 objects 目录并没有新增目录和文件。这就可以证明，blob 类型的 object 只存储的是文件的内容，如果两个文件的内容一致的话，则只需要存储一个 object 即可。话说这里 object 为什么没有存储文件名称呢？这里因为 SHA1 的 Hash 算法计算哈希的时候，本身就不包括文件名称，所以取什么名称都是无所谓的。那问题来了，就是文件名的信息都存储到哪里去了呢？—— 详见[理解 blob 对象和 SHA1]部分

# 左边执行 $ echo "hello git" > tmp.txt $ git add tmp.txt # 右边执行 $ watch -n 1 -d find .

理解 blob 对象和 SHA1

了解 Git 的 blob 对象和 SHA1 之前的关系和对应计算！ Hash 算法是把任意长度的输入通过散列算法变化成固定长度的输出，根据算法的不同，生成的长度也有所不同。 Hash 算法：

MD5 - 128bit - 不安全 - 文件校验
SHA1 - 160bit(40位) - 不安全 - Git 存储
SHA256 - 256bit- 安全 - Docker 镜像
SHA512 - 512bit - 安全

但是，当我们使用工具对上述文件内容进行 SHA1 计算的时候，会发现并没有我们在 .git 目录里面看到的那样，这是为什么呢？

➜ echo "hello git" | shasum d6a96ae3b442218a91512b9e1c57b9578b487a0b -

这里因为 Git 工具的计算方式，是使用类型长度内容的方式进行计算的。这里，我们算了下文件内容只有九位，但是这里是十位，这里因为内容里面有换行符的存在导致的。现在我们就可以使用 git cat-file 命令来拼装 Git 工具存储的完整内容了。

➜ ls -lh hello.txt -rw-r--r-- 1 escape staff 10B Nov 23 21:12 hello.txt ➜ echo "blob 10hello git" | shasum 8d0e41234f24b6da002d962a26c2495ea16a425f - # 拼装起来 blob 10hello git

当我们使用 cat 命令来查看 object 对象里面的内容的时候，发现看着像是一串乱码。其实这是 Git 工具将文件的原始内容进行一个压缩，然后再存储到 object 对象里面。奇怪的是，我们发现压缩之后的内容反而比原始内容还大！这是因为其进行了压缩，存储了一些压缩相关的信息。上例所示的比原始文件大，是因为我们创建的内容实在是太小了。当我们常见一个比较大的文件时，就会看到压缩之后的文件大小远小于原始文件的。

➜ cat .git/objects/8d/0e41234f24b6da002d962a26c2495ea16a425f xKOR04`HWH,6A% ➜ ls -lh .git/objects/8d/0e41234f24b6da002d962a26c2495ea16a425f -r--r--r-- 1 escape staff 26B Nov 23 21:36 .git/objects/8d/0e41234f24b6da002d962a26c2495ea16a425f ➜ file .git/objects/8d/0e41234f24b6da002d962a26c2495ea16a425f .git/objects/8d/0e41234f24b6da002d962a26c2495ea16a425f: VAX COFF executable not stripped - version 16694

其实，我们这里也是可以通过 Python 代码来获取二进制 object 对象的内容的。

import zlib contents = open('0e41234f24b6da002d962a26c2495ea16a425f', 'rb').read() zlib.decompress(contents)

聊聊工作区和暂存区

聊聊工作区和暂存区，以及文件如何在工作区和缓存区之间同步的问题。之前的章节我们也聊到了，当我们执行 git status 命令的时候，Git 工具怎么知道我们有一个文件没有追踪，以及文件名的信息都存储到哪里去了？这一切的答案，都要从工作区和索引区讲起。Git 根据其存储的状态不同，将对应状态的“空间”分为工作区、暂存区（也可称为索引区）和版本区三类。具体示例，可以参考下图。

而更加深层次的理解，就要从执行 git add 命令后生成相关的 object 对象，但是其存储的是文件的类容、大小和内容，并不包含文件名称的信息。而文件名称相关的信息就包含在生成的 index 文件（索引文件）里面。当我们直接查看 index 文件里面的内容，发现使我们无法理解的乱码，但是通过基本的输出，我们可以看到其文件名称。要想查看 index 文件的内容，可以通过 Git 提供的相关命令进行查看。

# 左边执行 $ echo "file1" > file1.txt $ git add file1.txt $ cat .git/index $ git ls-files # 列出当前暂存区的文件列表信息 $ git ls-files -s # 列出当前暂存区文件的详细信息 # 右边执行 $ watch -n 1 -d tree .git

当添加文件的时候，文件或目录会从工作区流向暂存区，加之一些其他操作，会导致工作区和暂存区是会有一定差别的。这就会导致，当我们执行 git status 的结果就是两者的差别。经过如下操作，会使工作区和暂存区和的内容不一致了，通过命令我们也是可以查看区别的。当我们使用 add 命令将新文件添加到暂存区的时候，会发现这下就一致了。

# 左边执行 $ git status $ echo "file2" > file2.txt $ git ls-files -s $ git status $ git add file2.txt $ git ls-files -s $ git status # 右边执行 $ watch -n 1 -d tree .git

如果我们这里去修改一个文件的话，很显然这个时候我们的工作区和暂存区又不一致了。当我们使用命令去查看文件状态的时候，发现一个文件被修改了，而 Git 是怎么知道的呢？咳咳，就是通过查找 index 文件的内容，找到对应文件名称以及其内部引用的 object 对象，与工作区的文件内容进行对比而来的。

# 左边执行 $ git ls-files -s $ echo "file.txt" > file1.txt $ git status # 右边执行 $ watch -n 1 -d tree .git

而这个时候，我们再使用 git add 命令将其修改内容保存至暂存区的话，会发现对应文件的 object 的 blob 对象的引用值发生改变了。这时可以发现，objects 目录下面有三个对象了，其中 file1.txt 占了两个，但是文件却只有两个。通过命令查看对应 blob 对象的内容，发现各有不同。

# 左边执行 $ git ls-files -s $ git add file1.txt $ git ls-files -s # 右边执行 $ watch -n 1 -d tree .git

理解 commit 提交原理

执行完成了 git commit 命令，究竟做了什么呢？ Git 仓库中的提交记录保存的是你的目录下所有文件的快照，就像是把整个目录复制，然后再粘贴一样，但比复制粘贴优雅许多！Git 希望提交记录尽可能地轻量，因此在你每次进行提交时，它并不会盲目地复制整个目录。条件允许的情况下，它会将当前版本与仓库中的上一个版本进行对比，并把所有的差异打包到一起作为一个提交记录。Git 还保存了提交的历史记录。这也是为什么大多数提交记录的上面都有父节点的原因。当我们使用 add 命令将工作区提交到暂存区，而暂存区其实保存的是当前文件的一个状态，其中包括有哪些目录和文件，以及其对应的大小和内容等信息。但是我们最终是需要将其提交到代码仓库（本地）的，而其命令就是 git commit 了。

而当我们执行 git commit 命令的时候，究竟都发生了什么呢？可以看到当提交之后，.git 目录中生成了两个信息的 object 对象，其中 logs 和 refs 目录都有新的文件生成。通过如下操作，我们可以查看到其提交的类型和对应内容。

# 左边执行 $ git commit -m "1st commit" $ git cat-file -t 6e4a700 # 查看 commit 对象的类型 $ git cat-file -p 6e4a700 # 查看 commit 对象的内容 $ git cat-file -t 64d6ef5 # 查看 tree 对象的类型 $ git cat-file -p 64d6ef5 # 查看 tree 对象的内容 # 右边执行 $ watch -n 1 -d tree .git

这样我们就理解了，当我们执行 git commit 命令之后，会生成一个 commit 对象和一个 tree 对象。commit 对象内容里面包含了一个 tree 对象和相关提交信息，而 tree 对象里面则包含了这次我们提交版本里面的文件状态（文件名称和 blob 对象），这样我们就知道了这次提交的变动了。

我们这次提交之后，处理 objects 目录发生变动之外，还有一些其他的变化。比如 logs 和 refs 的目录有所变化。我们查看 refs 目录里面的内容，发现其指向了 6e4a70 这个 commit 对象，即当前 master 分支上面最新的提交就是这个 6e4a70 了。而这个 6e4a70 这个 commit 对象，有一个 HEAD 的指向，就是 .git 目录下的 HEAD 文件。其实质就是一个指针，其永远指向我们当前工作的分支，即这里我们工作在 master 分支上。当我们切换分支的时候，这个文件的指向也会随机改变的。

# 左边执行 $ cat .git/refs/heads/master $ cat .git/HEAD # 右边执行 $ watch -n 1 -d tree .git

加深理解 commit 提交

执行完成了 git commit 命令，究竟做了什么呢？ 当我们再次对 file2.txt 文件的内容进行变更、添加以及提交之后，发现在提交的时候，查看的 commit 对象的内容时，其包含有父节点的 commit 信息。而对于理解的话，可以看看下面的这个提交流程图。

# 左边执行 $ echo "file2.txt" > file2.txt $ git status $ git add file2.txt $ git ls-files -s $ git cat-file -p 0ac9638 $ git commit -m "2nd commit" $ git cat-file -p bab53ff $ git cat-file -p 2f07720 # 右边执行 $ watch -n 1 -d tree .git

在 Git 中空文件夹是不算在追踪范围内的，而且添加文件夹并不会增加 object 对象。当我们查看 index 内容的时候，会发现文件名称是包含相对路径的。而当我们通过 commit 命令提交之后，会发现生成了三个 object 对象，因为 commit 操作不会生成 blob 对象，所以分别是一个 commit 对象和两个 tree 对象。可以发现，tree 对象里面有包含了一个目录的 tree，其里面包含对象文件内容。下图所示的文件状态，可以体会到 Git 中版本的概念。即 commit 对象指向一个该版本中的文件目录树的根（tree），然后 tree 在指向 blob 对象（文件）和 tree 对象（目录），这样就可以无限的往复下去形成一个完整的版本。

# 左边执行 $ mkdir floder1 $ echo "file3" > floder1/file3.txt $ git add floder1 $ git ls-files -s $ git commit -m "3rd commit" $ git cat-file -p 1711e01 $ git cat-file -p 9ab67f8 # 右边执行 $ watch -n 1 -d tree .git

文件的生命周期状态

总结一下，Git 里面的文件状态和如何切换。 现在，我们已经基本理解了文件如何在工作区、暂存区以及代码仓库之间进行状态的跟踪和同步。在 Git 的操作中，文件的可能状态有哪些，以及如何进行状态切换的，我们这里一起总结一下！

Branch 和 HEAD 的意义

执行完成了 git branch 命令，究竟做了什么呢？ 到底什么是分支？分支切换又是怎么一回事？我们通过查看 Git 的官方文档，就可以得到，分支就是一个有名字的（master/dev）指向 commit 对象的一个指针。我们在初始化仓库的时候，提供会默认给我们分配一个叫做 master 的分支（在最新的版本默认仓库已经变更为 main 了），而 master 分支就是指向最新的一次提交。为什么需要给分支起名字呢？就是为了方便我们使用和记忆，可以简单理解为 alias 命令的意义一致。

有了上述基础，我们就需要考虑下，分支到底是如何实现和工作的。要实现一个分支，我们最基本需要解决两个问题，第一个就是需要存储每一个分支指向的 commit，第二个问题就是在切换分支的时候帮助我们标识当前分支。在 Git 中，它有一个非常特殊的 HEAD 文件。而 HEAD 文件是一个指针，其有一个特性就是总会指向当前分支的最新的一个 commit 对象。而这个 HEAD 文件正好，解决了我们上面提出的两个问题。当我们从 master 切换分支到 dev 的时候，HEAD 文件也会随即切换，即指向 dev 这个指针。设计就是这么美丽，不愧是鬼才，好脑袋。

# 左边执行 $ cat .git/HEAD $ cat .git/refs/heads/master $ git cat-file -t 1711e01 # 右边执行 $ glo = git log

分支操作的背后逻辑

执行完成了 git branch 命令，究竟做了什么呢？ 这里我们可以看到分支切换之后，HEAD 指向发生变动了。

# 左边执行 $ git branch $ git branch dev $ ll .git/refs/heads $ cat .git/refs/heads/master $ cat .git/refs/heads/dev $ cat .git/HEAD $ git checkout dev $ cat .git/HEAD # 右边执行 $ glo = git log

这里需要注意的是，即使我们删除了分支，但是该分支上一些特有的对象并不会被删除的。这些对象其实就是我们俗称的垃圾对象，还有我们多次使用 add 命令所产生的也有垃圾对象，而这些垃圾对象怎么清除和回收呢？后续，我们会涉及到的。

# 左边执行 $ echo "dev" > dev.txt $ git add dev.txt $ git commit -m "1st commit from dev branch" $ git checkout master $ git branch -d dev $ git branch -D dev $ git cat-file -t 861832c $ git cat-file -p 861832c $ git cat-file -p 680f6e9 $ git cat-file -p 38f8e88 # 右边执行 $ glo = git log

checkout 和 commit 操作

我们一起聊一聊，checkout 和 commit 的操作！ 我们执行 checkout 命令的时候，其不光可以切换分支，而且可以切换到指定的 commit 上面，即 HEAD 文件会指向某个 commit 对象。在 Git 里面，将 HEAD 文件没有指向 master 的这个现象称之为 detached HEAD。这里不管 HEAD 文件指向的是分支名称也好，是 commit 对象也罢，其实本质都是一样的，因为分支名称也是指向某个 commit 对象的。

# 左边执行 $ git checkout 6e4a700 $ git log # 右边执行 $ glo = git log

当我们切换到指定的 commit 的时候，如果需要在对应的 commit 上继续修改代码提交的话，可以使用上述图片中提及的 swtich 命令创建新分支，再进行提交。但是，通常我们都不会着玩，都会使用 checkout 命令来创建新分支的。

$ git checkout -b tmp $ git log

即使可以这样操作，我们也很少使用。还记得我们上一章节创建的 dev 分支吗？我们创建了该分支并有了一个新的提交，但是没有合并到 master 分支就直接删除了。现在再使用 log 命令查看的话，是看不到了。实际，真的看不到了吗？大家要记住，在 Git 里面任何的操作，比如分支的删除。它只是删除了指向某个特定 commit 的指针引用而已，而那个 commit 本身并不会被删除，即 dev 分支的那个 commit 提交还是在的。那我们怎么找到这个 commit 呢？找到之后，我们就可以在上面继续工作，或者找到之前的文件数据等。第一种方法：

[费劲不太好，下下策]
在 objects 目录下面，自己一个一个看，然后切换过去。

第二种方法：

[推荐的操作方式]
使用 Git 提供的 git reflog 专用命令来查找。
该命令的作用就是用于将我们之前的所有操作都记录下来。

# 左边执行 $ git reflog $ git checkout 9fb7a14 $ git checkout -b dev # 右边执行 $ glo = git log

聊聊 diff 的执行逻辑

当我们执行 diff 命令之后，Git 的逻辑它们是怎么对比出来的呢？ 就在本节中中，我们使用上节的仓库，修改文件内容之后，看看 diff 命令都输出了哪些内容呢？我们这里一起来看看，研究研究！

$ echo "hello" > file1.txt $ git diff $ git cat-file -p 42d9955 $ git cat-file -p ce01362 # 下述命令原理也是一样的 $ git diff --cached $ git diff HEAD

Git 如何添加远程仓库

如何将我们本地的仓库和远程服务器上面的仓库关联起来呢？ 初始化仓库

$ git init $ git add README.md $ git commit -m "first commit"

关联远程仓库 当我们使用上述命令来关联远程服务器仓库的时候，我们本地 .git 目录也是会发生改变的。通过命令查看 .git/config 文件的话，可以看到配置文件中出现了 [remote] 字段。

# 关联远程仓库 $ git remote add origin git@github.com:escapelife/git-demo.git

➜ cat .git/config [core] repositoryformatversion = 0 filemode = true bare = false logallrefupdates = true ignorecase = true precomposeunicode = true [remote "origin"] url = git@github.com:escapelife/git-demo.git fetch = +refs/heads/*:refs/remotes/origin/*

推送本地分支 当我们执行如下命令，将本地 master 分支推送到远程 origin 仓库的 master 分支。之后，我们登陆 GitHub 就可以看到推送的文件及目录内容了。推送分支内容的时候，会列举推送的 objects 数量，并将其内容进行压缩，之后推送到我们远程的 GitHub 仓库，并且创建了一个远程的 master 分支（origin 仓库）。

# 推送本地分支 $ git push -u origin master

推送之后，我们可以发现，本地的 .git 生成了一些文件和目录，它们都是什么呢？如下所示，会新增四个目录和两个文件，皆为远程仓库的信息。当我们通过命令查看 master 这个文件的内容时，会发现其也是一个 commit 对象。此时与我们本地 master 分支所指向的一致。而其用于表示远程仓库的当前版本，用于和本地进行区别和校对的。

➜ tree .git ├── logs │ ├── HEAD │ └── refs │ ├── heads │ │ ├── dev │ │ ├── master │ │ └── tmp │ └── remotes # 新增目录 │ └── origin # 新增目录 │ └── master # 新增文件 └── refs ├── heads │ ├── dev │ ├── master │ └── tmp ├── remotes # 新增目录 │ └── origin # 新增目录 │ └── master # 新增文件 └── tags

远程仓库存储代码

使用 GitLab 来了解远程仓库的服务器到底是如何存储，我们的代码的！ 当我们编写完代码之后，将其提交到对应的远程服务器上面，其存储结构和我们地址是一模一样的。如果我们仔细想想的话，不一样的话才见怪了。 Git 本来就是代码的分发平台，无中心节点，即每个节点都是主节点，所以其存储的目录结构都是一直的。这样，不管哪一个节点的内容发生丢失或缺失的话，我们都可以通过其他节点来找到。而 Git 服务器就是一个可以帮助我们，实时都可以找到的节点，而已。 原文链接：https://www.escapelife.site/posts/da89563c.html

简述Git的一些基础知识

马哥Linux运维

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