Git Step by Step (4):探索.git目录

前面一篇文章介绍了Git对象模型,接下来我们就进入”.git”目录看看到底有什么东西,目录中哪些东西又跟Git对象模型相关。结合这个目录,我们将进一步了解Git的工作原理。

.git目录

下面就开始进入.git目录了,通过”ls”命令可以看到.git目录中的文件和子目录:

对于这些文件和目录,下面给出了一些基本的描述。在后面后有logs、objects、refs、index和HEAD更详细的介绍

  • (D) hooks:这个目录存放一些shell脚本,可以设置特定的git命令后出发相应的脚本;在搭建gitweb系统或其他git托管系统会经常用到hook script
  • (D) info:包含仓库的一些信息
  • (D) logs:保存所有更新的引用记录(会在后面介绍引用)
  • (D) objects:所有的Git对象都会存放在这个目录中,对象的SHA1哈希值的前两位是文件夹名称,后38位作为对象文件名
  • (D) refs:这个目录一般包括三个子文件夹:heads、remotes和tags,heads中的文件标识了项目中的各个分支指向的当前commit
  • (F) COMMIT_EDITMSG:保存最新的commit message,Git系统不会用到这个文件,只是给用户一个参考
  • (F) config:这个是Git仓库的配置文件
  • (F) description:仓库的描述信息,主要给gitweb等git托管系统使用
  • (F) index:这个文件就是我们前面文章提到的暂存区(stage),是一个二进制文件
  • (F) HEAD:这个文件包含了一个当前分支(branch)的引用,通过这个文件Git可以得到下一次commit的parent
  • (F) ORIG_HEAD:HEAD指针的前一个状态

Git引用

Git中的引用是个非常重要的概念,对于理解分支(branch)、HEAD指针以及reflog非常有帮助。

Git系统中的分支名、远程分支名、tag等都是指向某个commit的引用。比如master分支,origin/master远程分支,命名为V1.0.0.0的tag等都是引用,它们通过保存某个commit的SHA1哈希值指向某个commit。

重新认识HEAD

HEAD也是一个引用,一般情况下间接指向你当前所在的分支的最新的commit上。HEAD跟Git中一般的引用不同,它并不包含某个commit的SHA1哈希值,而是包含当前所在的分支,所以HEAD直接指向当前所在的分支,然后间接指向当前所在分支的最新提交。

为了更形象的解释上面的描述,我们首先查看”.git/HEAD”的内容:

这就表示HEAD是一个指向master分支的引用,然后我们可以根据引用路径打开”refs/heads/master”文件,内容如下:

根据前面一片文章的介绍,我们通过这个哈希值查看对象的类型和内容,可以看到这个哈希值对应一个commit,并且通过”git log”可以发现这个commit就是master分支上最新的提交。

所以可以看到,所有的内容都是环环相扣的,我们通过HEAD找到一个当前分支,然后通过当前分支的引用找到最新的commit,然后通过commit可以找到整个对象关系模型,看下图:

引用和分支

直到现在我们都没有开始介绍分支(branch),这里也不准备介绍分支,只是想大概展示一下引用和分支的关系。

假设我们现在除了master分支,又创建了一个release-1.0.0.1的分支,再次查看”.git/refs/heads/”目录,可以看到除了master文件之外,又多了一个release-1.0.0.1文件,查看给文件的内容也是一个哈希值。

通过”git show-ref –heads”命令就可以产看所有的头,这些都是HEAD的候选值:

根据前面的讲解,这个commit就是就是release-1.0.0.1分支上最新的提交。同样,当我们把当前分支切换到release-1.0.0.1的时候,HEAD文件的内容也会相应的变成:

再看reflog

看过第二篇文章的同学一定还记得我们是怎么根据reflog去得到一个commit哈希值,然后把repo退回到一个指定的状态。

接下了,我们进入”.git/logs”文件夹,可以看到这个文件夹也有一个HEAD文件和refs目录,些就是记录reflog的地方。

查看HEAD文件的内容,发现这个文件将会包含所有分支的reflog记录:

进入”.git/logs/refs”目录,同样会有master和release-1.0.0.1两个文件,两个文件将会保存各自分支的reflog记录

master的内容:

release-1.0.0.1的内容:

Git索引(index)

前面文章我们也提到过index/stage,就是更新的暂存区,下面就来看看index文件。

index(索引)示一个存放了已排序的路径的二进制文件,并且每个路径都对应一个SHA1哈希值。在Git系统中,可以通过”git ls-files –stage”来显示index文件的内容:

从命令的输出可以看到,所有的记录都对应仓库中的文件(包含全路径)。通过”git cat-file”命令查看app.py对应的哈希值,可以看到这个哈希值就是代表app.py的blob对象。

现在我们更新app.py文件,加上一个”div(16, 4)”的调用并通过”git add”添加到暂存区,这时发现index中app.py对象的哈希值已经变化了。

通过这个例子,我们也可以理解diff操作应该会有怎样的输出了:

  • git diff:比较WorkSpace和stage,add之前有diff输出;add之后没有diff输出
  • git diff HEAD:比较WorkSpace和repo,add之前之后都有diff输出
  • git diff –cached:比较stage和repo,add之前没有diff输出;add之后有diff输出

对象的存储

前面提到所有的Git对象都会存放在”.git/objects”目录中,对象SHA1哈希值的前两位是文件夹名称,后38位作为对象文件名。

所以,我们前面提到的master上最新的commit对象的哈希值是”4ea6c317a67e73b0befcb83c36b915c1481f2efe”,那么这个对象会被存储在”.git/objects/4e/a6c317a67e73b0befcb83c36b915c1481f2efe”。进入objects目录后,我们确实找到了这个文件。

在Git系统中有两种对象存储的方式,松散对象存储和打包对象存储。

松散对象(loose object)

松散对象存储就是前面提到的,每一个对象都被写入一个单独文件中,对象SHA1哈希值的前两位是文件夹名称,后38位作为对象文件名。

打包对象(packed object)

对于松散存储,把每个文件的每个版本都作为一个单独的对象,它的效率比较低,而且浪费空间。所以就有了通过打包文件(packfile)的存储方式。

Git使用打包文件(packfile)去节省空间.。在这个格式中,,Git只会保存第二个文件中改变了的部分,然后用一个指针指向相似的那个文件。

一般Git系统会自动完成打包的工作,在已经发生过打包的Git仓库中,”.git/objects/pack”目录下会成对出现很多”pack-***.idx”和”pack-***.pack”文件。关于打包就介绍这么多了,暂时还没有去研究两个文件的内容和原理。

总结

这篇文章结合了前一篇的Git对象模型,探索了.git文件夹,通过引用,reflog以及索引的介绍,相信会对Git的工作原理有了更多的了解。

通过这两篇文章介绍下来,感觉对谜一样的Git也慢慢的熟悉了起来。

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