Git作為大家熟悉的，深受歡迎的版本控制工具，和其他同類(lèi)工具有很多不同之處：

Git始終保存快照而不是文件差異。

任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)前始終使用SHA-1計(jì)算校驗(yàn)和，保證內(nèi)容完整性。

使用分布式倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)，讓大多數(shù)操作都在本地進(jìn)行，保證了使用效率。

幾乎所有操作都是向數(shù)據(jù)庫(kù)增加數(shù)據(jù)，提交之后就很難丟失數(shù)據(jù)。

它的本質(zhì)更像一個(gè)內(nèi)容尋址（content-addressable）文件系統(tǒng)，并在此之上提供了一個(gè)版本控制系統(tǒng)的用戶(hù)界面。

Git 有三種狀態(tài)，你的文件可能處于其中之一：已修改（modified）、已暫存（staged）、已提交（committed）。由此引出三個(gè)邏輯區(qū)域，他們和文件狀態(tài)以及部分對(duì)應(yīng)操作的關(guān)系如下圖。

高層命令和底層命令：Git 最初是一套面向版本控制系統(tǒng)的工具集，它包含很多用于完成底層工作的命令。這些命令被設(shè)計(jì)成能以UNIX 命令行的風(fēng)格連接，或由腳本調(diào)用來(lái)完成更復(fù)雜的工作。這部分一般被稱(chēng)作“底層（plumbing）”命令，那些對(duì)用戶(hù)更友好的命令則被稱(chēng)作“高層（porcelain）”命令。

下面新建兩個(gè)空倉(cāng)庫(kù)A 和B，來(lái)觀察隱藏在Git常見(jiàn)命令下的實(shí)際執(zhí)行過(guò)程。

1.git init

此命令初始化一個(gè)新本地倉(cāng)庫(kù)，它在工作目錄下生成一個(gè)名為.git的隱藏文件夾。

查看該文件夾結(jié)構(gòu)：

config//文件- 包含一些配置選項(xiàng)

objects//目錄- 存儲(chǔ)所有Git的數(shù)據(jù)對(duì)象

HEAD//文件- 指定當(dāng)前分支

info //目錄- 存放項(xiàng)目信息，默認(rèn)包含一個(gè)全局exclude文件， 用來(lái)放置不希望記錄在.gitignore 中的忽略模式

deion//文件- 僅供GitWeb 程序使用

hooks //目錄- 存放可在某些指令前后觸發(fā)運(yùn)行的鉤子腳本（hook s），默認(rèn)包含一些腳本樣例

refs//目錄- 存儲(chǔ)各個(gè)分支指向的目標(biāo)提交

branches //目錄- 還沒(méi)發(fā)現(xiàn)有什么用處

.git 目錄下可能還會(huì)包含其他文件，不過(guò)對(duì)于一個(gè)全新的倉(cāng)庫(kù)，這將是你看到的默認(rèn)結(jié)構(gòu)。

其中有四個(gè)條目很重要：HEAD 文件、（尚未創(chuàng)建的）index 文件，和 objects 目錄、refs 目錄。這些條目是Git 的核心組成部分。

本地倉(cāng)庫(kù)剛剛新建，Git的三個(gè)區(qū)域都為空。

2.git add

在A倉(cāng)庫(kù)的工作目錄創(chuàng)建一個(gè)文件file.txt，寫(xiě)入內(nèi)容version 1，模擬需要管理的代碼文件。

執(zhí)行g(shù)it add，使用git status查看此時(shí)的狀態(tài)。

然后另外初始化一個(gè)空倉(cāng)庫(kù)B，嘗試用底層命令來(lái)實(shí)現(xiàn)以上效果。

創(chuàng)建相同內(nèi)容的file.txt，執(zhí)行 git hash-object，計(jì)算文件頭部信息+文件內(nèi)容的SHA-1編碼，執(zhí)行后顯示出40位的編碼結(jié)果。-w參數(shù)表示將內(nèi)容寫(xiě)入數(shù)據(jù)目錄。

查看寫(xiě)入到數(shù)據(jù)目錄的Git對(duì)象文件：

Git以SHA1編碼前兩位作為子目錄名，剩余位數(shù)作為文件名，存儲(chǔ)壓縮后的頭部信息和原文內(nèi)容。

可以通過(guò) cat-file 命令查看原始數(shù)據(jù)。為 cat-file 指定 -p 選項(xiàng)可使該命令自動(dòng)判斷源文件類(lèi)型。

這種存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)原文的文件在Git對(duì)象中屬于blob （Binary Large Object）類(lèi)型。

此時(shí)Git的區(qū)域狀態(tài)如下:

使用git update-index 命令可以修改暫存區(qū)，也就是.git/index文件。

由于此文件在暫存區(qū)沒(méi)有記錄，需要--add參數(shù)。

使用--cacheinfo參數(shù)，直接寫(xiě)入數(shù)據(jù)文本。如果不加此參數(shù)，僅使用git update-index --add file.txt 的方式，則與add命令效果完全相同。

本例中，我們指定的文件模式為100644，表明這是一個(gè)普通文件。其他選擇包括：100755，表示一個(gè)可執(zhí)行文件；120000，表示一個(gè)符號(hào)鏈接。Git的文件模式參考了常見(jiàn)的UNIX 文件模式，但比真正的文件系統(tǒng)簡(jiǎn)單許多。

此時(shí)暫存區(qū)index文件已經(jīng)生成，直接打開(kāi)會(huì)看到二進(jìn)制字符，可以用 ls-files 命令解析查看。

顯示出剛剛寫(xiě)入的內(nèi)容。

此時(shí)Git的區(qū)域狀態(tài)如下:

使用git status 查看，此時(shí)和A倉(cāng)庫(kù)狀態(tài)相同。

另外，由于 update-index --cacheinfo是直接寫(xiě)入文本，我們也可以添加完全不存在的對(duì)象名和文件名。

此時(shí)B倉(cāng)庫(kù)的狀態(tài)：

3.git commit

回到A倉(cāng)庫(kù)，在git add 的基礎(chǔ)上調(diào)用commit生成一個(gè)提交。

再查看暫存區(qū)：

與status的提示不同，提交操作并不會(huì)實(shí)際清空暫存區(qū)，其中始終保存著工作目錄的文件結(jié)構(gòu)。

再查看對(duì)象文件夾，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)新增文件。

接下來(lái)我們?cè)诹硪粋€(gè)倉(cāng)庫(kù)重現(xiàn)這個(gè)操作。

回到B倉(cāng)庫(kù)，繼續(xù)執(zhí)行 git write-tree。

git 會(huì)在此時(shí)檢查暫存區(qū)內(nèi)容和數(shù)據(jù)目錄中對(duì)象的對(duì)應(yīng)關(guān)系，剛剛添加的不存在的文件導(dǎo)致失敗。

git update-index --remove 命令可以從暫存區(qū)刪除這條信息，只有在工作目錄中不存在此文件時(shí)，才允許從暫存區(qū)直接刪除相關(guān)信息。

write-tree 執(zhí)行成功后同樣返回40位哈希值，此命令將暫存區(qū)內(nèi)容寫(xiě)入數(shù)據(jù)目錄，生成一個(gè) tree類(lèi)型的對(duì)象。此對(duì)象也可以使用cat-file 命令查看。

使用剛剛生成的tree 對(duì)象來(lái)繼續(xù)生成commit 對(duì)象，查看內(nèi)容。

其中用戶(hù)信息使用 git config user.name 和 git config user.email 設(shè)置，僅對(duì)當(dāng)前倉(cāng)庫(kù)生效，如未指定則使用全局配置。

查看對(duì)象目錄：

和A倉(cāng)庫(kù)直接git commit生成的文件對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)文件名不同。這是由于commit對(duì)象中包含執(zhí)行時(shí)間信息，導(dǎo)致生成了不同的哈希編碼。

使用log命令可以看到一個(gè)普通的commit信息。

此時(shí)Git工作區(qū)域的狀態(tài)：

繼續(xù)使用唯一的tree對(duì)象創(chuàng)建另一個(gè)提交。-p參數(shù)指定繼承關(guān)系，作為標(biāo)識(shí)符的hash值沖突概率較低，在git命令中通常使用前幾位簡(jiǎn)寫(xiě)表示。

有繼承關(guān)系的commit對(duì)象多出一條parent信息：

4.refs和HEAD

回到A倉(cāng)庫(kù)，使用commit 增加C1提交。

檢查到暫存區(qū)并未修改，提交失敗?？梢允褂?--allow-empty 參數(shù)放棄檢查。生成以下log。

可以發(fā)現(xiàn)，打印的log信息和B倉(cāng)庫(kù)略有不同，并且B 倉(cāng)庫(kù)查看log時(shí)必須指定commit對(duì)象編碼。如果不指定就會(huì)出現(xiàn)以下錯(cuò)誤。

原因是之前用底層命令生成的提交鏈并不屬于任何分支。分支的本質(zhì)是指向commit對(duì)象的指針，hash編碼無(wú)意義難以記憶，分支名更方便靈活管理。

而HEAD 文件中保存著當(dāng)前工作目錄所在的分支，可以看到在B 倉(cāng)庫(kù)中，HEAD 指向默認(rèn)分支master，而 master 文件還不存在。

可以手動(dòng)生成 master文件，并指向最新提交。

雖然可以直接修改分支文件的內(nèi)容，但這是一種不安全的做法，可以使用git update-ref 命令來(lái)達(dá)成同一效果。

此時(shí)B倉(cāng)庫(kù)和A倉(cāng)庫(kù)的狀態(tài)就完全一致了。