您有一篇git 原理，请注意查收

前言

作为一个新时代的开发者，想必大家在工作中，有一样东西是和大家「形影不离」的。那就是git。(当然，这里也有个例，如果大家项目还停留在svn阶段，就算我刚才的话唐突了)。

无论大家平时是喜欢在命令行中手搓git命令，还是利用git可视化工具(SourceTree)进行代码管理。终究都逃不过，add/commit/merge/push等命令的支配。所以，今天我们来聊聊，在进行这些命令的时候，在最底层到底发生了啥。

还有一点，也算是一个认知提升吧。需要和大家唠叨一下，以后遇到比较棘手的问题，可以往这方面来靠拢

❝所有软件的底层实现都是「操作和管理数据」。 ❞

无论是我们平时用到的桌面程序，亦或是在命令行中进行敲敲打打处理一些特定的操作，还有就是我们熟悉的编程开发中，无论是前端的开发过程中，使用原生也好，各种框架也罢，最后的根结都是数据的罗列和排布;还是后端就更明显了，有SQL的操作，那就更是再「玩弄」数据。 之所以我们看到的现象有些不同，无非就是数据的表现形式和处理方式的不同。可以说，在编程界，--「万物皆数据」。

这里简单举一个例子，日历大家都见过哇。

如果，给我们一个需求，要让我们实现一个飞书日历或者google 日历的开发任务，我们是不是一时感觉到无法下手。

那我们往「万物皆数据」这个定论上靠，那是不是每一个「日程」（无论是简单日程还是重复日程），它们本质上就是在每个小格子上展示。无非就是有的日程在单个格子上，有的日程是跨格子。 而针对这种情况，是不是就是在当前视图中，我们需要维护一个数组，而这个数组中的项就是每个格子的示例。(针对月视图/周视图/日视图的数据，其实都是一套，只不过在框架内部为我们提供了各自的展示逻辑)

这是一个开源的日历库(FullCalendar)。

而下面的events就是我们在日历上显示的日程信息。

1. 前置知识点

❝「前置知识点」，只是做一个概念的介绍，不会做深度解释。因为，这些概念在下面文章中会有出现，为了让行文更加的顺畅，所以将本该在文内的概念解释放到前面来。「如果大家对这些概念熟悉，可以直接忽略」 同时，由于阅读我文章的群体有很多，所以有些知识点可能「我视之若珍宝，尔视只如草芥，弃之如敝履」。以下知识点，请「酌情使用」。 ❞

什么是git

Git是一种用于源代码管理的工具。它是一个免费且开源的版本控制系统，用于高效地处理从小型到非常大型的项目。Git用于跟踪源代码的更改，使多个开发人员能够共同在非线性开发中合作。Git是由Linus Torvalds于2005年为Linux内核的开发而创建的。

集中式管理

在使用Git之前在维护代码之前，团队合作的模式如下：

• 开发人员过去会将他们的代码提交到「中央服务器」，而没有自己的副本。
• 对源代码所做的任何更改对其他开发人员来说都是「未知的」。
• 没有任何开发人员之间的沟通。

它的典型代表为SVN

分布式管理

• 每个开发人员都在其本地系统上拥有「完整的代码副本」。
• 对源代码所做的任何更改都可以「被其他人跟踪」。
• 开发人员之间有定期的沟通。

毋庸置疑，git是这方面的王者。

git基础概念

• workspace：是本地项目的工作目录，属于「本地代码发生更新但尚未执行 git add 命令时的状态」，working tree的状态也随之更新
• index：是索引文件，它是连接working tree和commit的桥梁，每当我们使用git add命令来登记后，index file的内容就会改变，此时index file就和working tree同步了。
  • 它还有一个家喻户晓的名字 -「暂存区」
• local repository：是「本地仓库」，当我们使用git commit命令提交最新代码时，代码才真正进入git仓库。
  • git commit -m “xxx” 就是「将 index 里的内容提交到本地仓库中」
• remote repository：是「远程仓库」，当我们使用git push命令时就会将本地仓库的代码上传至远程仓库，完成整个代码的上传工作

git init --bare VS git init

git init --bare 和 git init 是两种不同的Git初始化命令，它们用于创建不同类型的Git仓库。

下面是它们之间的主要区别：

1. 「仓库类型」:
   • git init: 这个命令用于创建一个「标准的Git工作目录仓库」。它会在当前目录下创建一个.git子目录，其中「包含Git的版本控制文件和历史记录」（这是我们这篇文章的重点）。这种类型的仓库通常用于开发和维护代码。
   • git init --bare: 这个命令用于创建一个"裸"（bare）仓库，它不包含工作目录。这意味着它只包含Git版本控制的文件和历史记录，「没有实际的项目文件」。"裸"仓库通常用作「中央版本库」，用于协作和共享代码。
2. 「默认分支」:
   • git init 默认创建一个带有master分支的工作目录仓库。
   • git init --bare 默认不创建分支，因为裸仓库不包含工作目录。我们需要手动创建和设置分支。

一般情况下，如果我们需要创建一个新的Git仓库用于开发和维护代码，我们应该使用 git init。如果我们需要创建一个中央版本库用于团队协作和共享代码，我们可以考虑使用 git init --bare。

Hook

钩子（Hooks）是一种通用概念，通常用于「在特定事件发生时触发自定义代码」。虽然不是编程语言本身的一部分，但编程语言和开发工具通常提供一些机制来支持编写和使用钩子。

下面我们简单介绍几种大家比较常见的利用Hook概念的技术。

Git Hook

Git Hook是一种非常强大的Git自定义「脚本系统」，它允许我们在Git版本控制过程的不同阶段执行自定义操作。这些操作可以是自动化测试、代码格式化、验证提交消息格式、预防性错误检查等等。Git hooks是一种强大的自定义工具，可以提高代码质量和协作效率。

1. 「Git Hook的种类」： Git提供了多种不同类型的Hook，每种类型对应着Git操作的不同阶段。以下是一些常见的Git挂钩类型：
   • 「pre-commit」：在执行实际提交之前运行，用于执行「预提交检查」。
   • 「pre-push」：在执行实际推送之前运行，用于「验证推送到远程仓库的内容」。
   • 「pre-receive」：在接收端执行，通常用于「验证推送到远程仓库的提交」。
   • 「post-receive」：在接收端执行，通常用于「通知或自动化部署」。
2. 「Hook的位置」： 每个Git存储库都有一个.git/hooks目录，其中包含用于存储各种Hook脚本的文件。当我们在存储库中运行git init时，Git会为我们创建示例Hook文件，我们可以根据需要编辑或替换它们。这些示例文件以.sample为扩展名。
3. 「编写Git Hook」： 要编写Git Hook，我们只需创建一个可执行的脚本文件并将其放入.git/hooks目录中。脚本的名称必须与hook类型相匹配（例如，pre-commit）。在脚本中，我们可以执行任何自定义操作，例如检查代码、验证提交消息、运行测试等。

git diff

git diff命令后通常需要跟两个参数，参数1是要比较的旧代码，参数2是要比较的新代码。如果只写一个参数，表示默认跟 workspace 中的代码作比较。

❝git diff 显示的结果为「第二个参数所指的代码在第一个参数所指代码基础上的修改」 ❞

• git diff:查看 workspace 与 index 的差别
• git diff --cached:查看 index 与 local repositorty 的差别
• git diff HEAD:查看 workspace 和 local repository 的差别

HEAD 指向的是 local repository 中的代码最新提交版本

• git diff HEAD^ 是比较 workspace 与最新commit的前一次commit的差异，与git diff HEAD的是不同的
• git diff HEAD~2 是比较 workspace 与上2次commit的差异，相当于 git diff HEAD~2 HEAD~0，注意两个HEAD的位置，diff显示的结果表示 参数2(HEAD~0) 相对于参数1(HEAD~2)的修改

git 别名

在Git中，别名（Git Aliases）是一种机制，允许我们为常用的Git命令或命令序列创建简短的自定义命令。别名使我们可以用更短、更易记的名称来执行常用的Git操作，提高工作效率。

「1. 创建别名：」 我们可以使用git config命令来创建Git别名。

git config --global alias.<alias-name> <git-command-or-sequence>

• <alias-name>：自定义别名的名称，我们可以选择任何喜欢的名称。
• <git-command-or-sequence>：要与别名关联的Git命令或命令序列。

「2. 例子：」 以下是一些Git别名的例子：

git config --global alias.co checkout        # 创建 'co' 别名来代替 'checkout'
git config --global alias.br branch          # 创建 'br' 别名来代替 'branch'
git config --global alias.ci commit          # 创建 'ci' 别名来代替 'commit'
git config --global alias.st status          # 创建 'st' 别名来代替 'status'
git config --global alias.unstage 'reset HEAD --'  # 创建 'unstage' 别名来取消暂存

「3. 使用别名：」 创建别名后，我们可以在命令行中使用它们。例如，使用上面的例子，我们可以这样执行命令：

git co my-branch     # 等同于 'git checkout my-branch'
git br -a            # 等同于 'git branch -a'
git ci -m "Message"  # 等同于 'git commit -m "Message"'
git st               # 等同于 'git status'
git unstage file.txt # 等同于 'git reset HEAD -- file.txt'

❝从基本层面上说，Git只是一堆「通过文件名相互关联的文本文件」。 ❞

❝还有一点需要提前声明，如果大家也在自己的电脑中进行实验，下面文章中出现的各种hash值，都是和内容有关系。所以，大家要和自己的内容对号入座，不要和本文中的hash值比较。 ❞

2. git init

为了演示方便，我们在本地的合适的文件夹中新建了一个dot_git的项目。

mkdir dot_git

与此同时通过git init来初始化项目。

现在让我们来看看.git文件夹中有什么内容。

我们使用erd来查看文件结构。

erd -y inverted .git

文档结构如下

看起来它创建了一堆文件和文件夹。让我们挑几个重要的来解释一下：

• hooks包含了在Git执行任何操作之前/之后可以运行的脚本。
• HEAD 指向的是 local repository 中的代码最新提交版本
  • 根据我们设置的“默认”分支是什么（git config --global init.defaultBranch <分支名称>），它将是refs/heads/master(默认)，refs/heads/main，或者我们设置的其他分支名称。

  

  • 「它指向了refs/heads文件夹」，并指向一个叫做master的文件，这个文件在我们进行第一次提交之前是不存在的。
  • 这个master文件「只会在我们进行第一次提交后出现」。
• config是一个「文本文件」，它包含了「当前仓库的Git配置」。
  • 如果我们查看它，我们会看到一些关于我们的仓库的基本设置，比如是否bare、文件模式等。

  

• objects包含了Git对象，也就是关于仓库中文件、提交等的「数据」。（这个狠最重要，狠重要）
• refs，存储引用（指针）的地方。
  • refs/heads包含分支的指针
  • refs/tags包含标签的指针

3. 新增一个文件

现在，我们已经了解了.git目录中初始文件的情况，让我们执行第一个将内容添加到.git目录的操作。我们将创建一个文件并将其添加到暂存区（但还没有提交）。

echo 'hello,789' > file
git add file

我们继续使用erd -y inverted .git来查看文件变化。

git add file这会引起两个主要的更改。

• 首先，它新增了索引文件（index）。Index用于存储有关「当前暂存区」的信息，用于表示名为file的文件已被添加到暂存区。
• 第二个更为重要的更改是「添加」了一个新文件夹objects/c3，其中包含一个名为dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa的文件。这是Git中存储对象的部分。

窥探objects中信息

我们使用file来查看一下内容是何方神圣。

file .git/objects/c3/dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa
.git/objects/c3/dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa: zlib compressed data

结果显示这是经过zlib压缩的数据。这就很让人抓马。「你有张良计,我有过墙梯」，我们可以使用zlib库对其解压处理。

zlib-flate -uncompress < .git/objects/c3/dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa
blob 10hello,789

结果显示它包含了文件名为file的文件的类型、大小和数据。

也就是说，/c3/dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa表示它是一个大小为10的blob，内容是hello,789的数据。（只不过是被zlib处理了）

上面提到的/c3/dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa这是Git对象的一部分，用于存储文件内容。

❝注意，此时我们用到了zlib库，我们可以通过brew install zlib下载该库。(我是Mac环境，其他环境大家自行寻找解决方案) ❞

文件名的由来

❝文件名来自内容的SHA-1 hash值。 ❞

如果我们将zlib压缩的数据通过sha1sum命令处理，我们会得到文件名。

$ zlib-flate -uncompress <.git/objects/c3/dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa | sha1sum
c3dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa 

Git使用内容的SHA-1散列值，取「前两个字符」（在这种情况下是c3），创建一个文件夹，然后将剩余部分用作文件名。Git从前两个字符创建文件夹，以确保我们不会在单个objects文件夹下有太多文件。

❝在Mac环境下，我们需要通过brew install md5sha1sum ❞

git cat-file

由于objects的内容在Git中比较重要，Git还特意提供了一个名为git cat-file的命令，用于查看git对象的内容。 使用git cat-file命令

• 带有-t选项查看类型(type)
• 带有-s选项查看大小(size)
• 带有-p选项查看内容(pretty-print)
  • 这个选项用于显示 Git 对象的内容，以更易读的方式呈现，通常用于查看提交、树或标签对象的内容

git cat-file -t c3dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa
blob

git cat-file -s c3dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa
10

git cat-file -p c3dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa
hello,789

4. git commit

既然，已经将内容通过git add 添加到Index（暂存区），接下来我们就需要将内容commit到local repository：(本地仓库)

前面讲过，下面的ci等同于commit。

git ci -m '首次提交'

继续使用erd -y inverted .git 来查看目录结构

嚯，一下多了很多文件。让我们来解读一下。

首先是一个新文件COMMIT_EDITMSG，它包含了（最新的）提交消息。

如果我们运行git ci命令而没有使用-m标志，那么Git获取提交消息的方式是打开一个文本编辑器，使用COMMIT_EDITMSG文件来让用户编辑提交消息。一旦用户更新了消息并退出编辑器，Git就会使用该文件的内容作为提交消息。

它还添加了一个全新的logs文件夹。这是Git用来「记录仓库中所有提交更改的一种方式」。我们将能够「在这里看到所有refs和HEAD的提交更改」。

在refs/heads目录，其中新增了一个名为master的文件。这是对主分支（master）的引用。

使用cat查看对于的内容信息。

cat .git/refs/heads/master
fe010b33df5078cdbd96f2397aad60ec5f42a967

看起来它指向了其中一个新对象。我们用内置命令cat-file查看内容。

$ git cat-file -t fe010b33df5078cdbd96f2397aad60ec5f42a967
commit

$ git cat-file -p fe010b33df5078cdbd96f2397aad60ec5f42a967
tree 658524b859ae78d902597253a3b68b4da3b70466
author xxx <xxx@simple> 1697178492 +0800
committer xxx <xxx@xxx> 1697178492 +0800

首次提交

❝我们也可以使用以下命令查看该引用的类型：git cat-file -t refs/heads/master ❞

看起来这是一种新的对象类型，似乎是一个「提交对象」（commit object）。提交对象的内容告诉我们，它包含一个哈希为658524b859ae78d902597253a3b68b4da3b70466的「树对象」（tree object），这看起来就像我们在提交时添加的另一个对象。提交对象还包含了作者和提交者的信息。最后，它还显示了这个提交的提交消息是什么。

我们继续来看看树对象包含了什么内容。

git cat-file -t 658524b859ae78d902597253a3b68b4da3b70466
tree

git cat-file -p 658524b859ae78d902597253a3b68b4da3b70466
100644 blob c3dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa    file

我们会发现该文件指向了在我们执行git add file时添加的原始对象(c3dc8e6cf3e1117a8d9731ddde9916da644296aa)。

❝树对象内部使用更多的树对象来表示文件夹，这些树对象与提交对象相连，用于表示目录结构。 ❞

5. 新增修改

让我们对文件进行更改并查看它是如何工作的。

echo 'git,hello,789' > file

git ci -am "修改文件内容"

还是利用erd查看文档目录

• 创建了3个新的对象。
  • 一个包含文件新内容的blob对象
  • 一个是一个树对象
  • 最后一个是一个提交对象

让我们再次从HEAD或refs/heads/master开始跟踪它们。

git cat-file -p refs/heads/master
tree 02185c57f2040abcaa0c67dfd7026464d916da2b
parent fe010b33df5078cdbd96f2397aad60ec5f42a967
author 789 <789@xx.net> 1697179597 +0800
committer 789 <789@xxx.net> 1697179597 +0800

修改文件内容

git cat-file -p 02185c57f2040abcaa0c67dfd7026464d916da2b
100644 blob 1f9224976e282aa9e32398a5bca0cec08041f1dc    file

git cat-file -p 1f9224976e282aa9e32398a5bca0cec08041f1dc
git,hello,789

提交对象现在有一个额外的属性，名为parent，它链接到「前一个提交」，因为这个提交是建立在前一个提交之上的。

这是Git中的提交历史的关键概念，

❝每个提交都有一个或多个父提交，形成一个提交链。 ❞

6. 创建分支

是时候创建一个分支了。让我们使用git br fix-text命令创建一个名为fix-text的分支。

前面讲过，下面的br等同于branch。

这将在refs/heads文件夹下创建一个新文件，文件名为分支名称，文件内容为最新提交的ID。

我们首先用git log查看提交记录

发现最新的提交记录为efa223e697c6452a393963887f9926ea0662c923

cat .git/refs/heads/fix-text
efa223e697c6452a393963887f9926ea0662c923

在Git中，分支是非常轻量级的。标签（Tags）的行为也类似，只不过它们是创建在refs/tags下的。

还会在logs目录下添加一个文件，用于存储与主分支类似的提交历史数据。这有助于跟踪各个分支的提交历史。Git的分支和标签是非常有用的版本控制工具，可以帮助我们管理项目的不同状态和版本。

7. 分支切换

在Git中，检出（checkout）操作是获取「提交」的树对象，并将working tree中的文件更新为与树对象记录的状态相匹配。

在这种情况下，因为我们从master切换到fix-text，而这两个分支「都指向相同的提交和底层树对象」，Git在working tree中没有任何事情要处理。

前面讲过，下面的co等同于checkout。

git co fix-text 

在.git目录内执行co操作时，唯一的变化是.git/HEAD文件现在将指向fix-text。

cat .git/HEAD
ref: refs/heads/fix-text

另外，让我进行一次提交。

echo 'hello,git' > file

git ci -am "更换文本内容"

这将在fix-text分支上创建一个新的commit，将文件file中的内容更改为hello,git。

8. 分支合并

合并（merging）有主要三种方式。

1. 最简单和最容易的方式是「快进合并」（fast forward merge）
   • 在这种情况下，我们只需将一个分支指向另一个分支指向的commit object。
   • 这实际上涉及将refs/heads/fix-text中的hash复制到refs/heads/master。
2. 第二种方式是「变基合并」（rebase merge）
   • 在这种情况下，我们首先逐个将我们的更改应用到主分支（main或master）当前指向的每个提交，然后执行类似于快进合并的操作。
3. 最后一种方式是通过创建一个独立的合并提交来合并两个分支。
   • 这在于它将在其提交对象中有两个父节点（parent entries）。

首先，让我们看看在合并之前图形是什么样子。(先将分支切换回master(git co master))

git log --graph --oneline --all

* 4359ab4 (fix-text) 更换文本内容
* efa223e (HEAD -> master) 修改文件内容
* fe010b3 首次提交

执行合并操作

git merge fix-text
更新 efa223e..4359ab4
Fast-forward
 file | 2 +-
 1 file changed, 1 insertion(+), 1 deletion(-)

上面的操作，将一个master分支的引用（指向的哈希值）更新为fix-text分支的引用指向的哈希值。

git log --graph --oneline --all

* 4359ab4 (HEAD -> master, fix-text) 更换文本内容
* efa223e 修改文件内容
* fe010b3 首次提交

9. 远程提交

为了演示这一点，首先让我创建另一个Git仓库，它可以作为这个仓库的远程仓库。

新建一个「裸」仓库

$ mkdir fake_git_remote
$ cd fake_git_remote && git init --bare

切换到我们dot_git项目中，为仓库设置remote

git remote add origin ../fake_git_remote

顺便说一下，添加一个新的远程仓库是一项配置更改，我们可以在.git/config文件中查看这个更改。我会让我们自己去查看这个更改是什么。

现在让我们进行推送操作。

git push origin master

让我们看看我们的本地仓库中发生了什么变化。

它添加了一个新的refs/remotes，用于存储有关不同远程仓库中的所有可用内容的信息。

但是发送到另一个Git仓库的是什么呢？实际上，

❝发送的内容就是.git/objects目录中的所有对象，以及我们显式推送的refs下的所有分支和标签。 ❞

这就是另一个Git仓库需要获取我们的完整Git历史记录所需的一切内容。