Git 是最流行的版本管理工具，也是程序員必備的技能之一。本文就來教你 20 分鐘搞懂 Git！

以下為譯文：

盡管每天你都會用到Git，但也有可能搞不懂它的工作原理。為什么Git可以管理版本？基本命令git add和git commit到底在干什么？

在這篇文章中，我將用一個例子來解釋Git的運行過程，幫助你理解Git的工作原理。

1.初始化

讓我們創(chuàng)建一個項目的目錄，然后進入該目錄。

$ mkdir git-demo-project$ cd git-demo-project

如果想管理項目的版本，那么我們應(yīng)該做的第一件事情就是通過git init初始化。

$ git init

git init只做了一件事情，那就是在項目的根目錄下創(chuàng)建.git子目錄來保存版本信息。

$ ls .gitbranches/configdescriptionHEADhooks/info/objects/refs/

上述命令顯示了.git子目錄中的內(nèi)容。

2.保存對象

接下來讓我們創(chuàng)建一個新的空文件test.txt。

$ touch test.txt

然后把這個文件添加到Git代碼庫中，這一步將創(chuàng)建test.txt現(xiàn)有內(nèi)容的一個副本。

$ git hash-object -w test.txte69de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391

在上述代碼中，git hash-object命令將test.txt現(xiàn)有的內(nèi)容壓縮成二進制文件，并保存到Git中。該壓縮文件叫做Git對象，保存在.git/objects目錄中。

我們可以通過這個命令根據(jù)對象的文件名獲取當前內(nèi)容，并計算成SHA1 哈希（長度為40的字符串）。讓我們看看下列新生成的Git對象文件。

$ ls -R .git/objects.git/objects/e6:9de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391

如上述代碼所示，.git/objects目錄下又多出了一個子目錄，而且這個子目錄名是上述哈希值的前兩個字符。在這個子目錄下有一個文件，文件名是上述哈希值中其余的38個字符。

讓我們再來看看文件內(nèi)容。

$ cat .git/objects/e6/9de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391

上述代碼輸出的文件內(nèi)容是一些二進制字符。你可能會問既然test.txt是空文件，又怎么會有這些內(nèi)容呢？這是因為該二進制對象中還存儲了一些元數(shù)據(jù)。

如果你想看看該文件原始的文本內(nèi)容，那么應(yīng)該使用git cat-file。

$ git cat-file -p e69de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391

因為原文件為空，所以上述命令什么都沒有顯示?，F(xiàn)在我們往test.txt文件中寫點東西。

$ echo ‘hello world’ > test.txt

這個文件的內(nèi)容已經(jīng)改變了，所以你需要再次把它保存為Git對象。

$ git hash-object -w test.txt3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad

如上述代碼所示，test.txt的哈希值已經(jīng)隨著文件內(nèi)容的改變而發(fā)生了變化。同時還生成了新文件.git/objects/3b/18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad?，F(xiàn)在你可以看到這個文件的內(nèi)容了。

$ git cat-file -p 3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dadhello world

3.更新索引

當文件保存成二進制對象以后，你需要告訴Git哪個文件發(fā)生了變化。Git會在一個名叫“索引”（或階段）的區(qū)域記錄所有發(fā)生了變化的文件。然后等到所有的變更都結(jié)束后，將索引中的這些文件一起寫入正式的版本歷史記錄中。

$ git update-index –add –cacheinfo 100644 3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad test.txt

上述命令記錄了文件名test.txt、二進制對象名（哈希值）以及索引中文件的訪問權(quán)限。

git ls-files命令可以顯示索引中當前的內(nèi)容。

$ git ls-files –stage100644 3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad 0 test.txt

上述代碼顯示索引中只有一個test.txt文件，還顯示了該文件的二進制對象名和訪問該文件的權(quán)限。如果你知道該二進制對象名，就可以查看.git/objects子目錄中該文件的內(nèi)容。

git status命令可以輸出更多可讀的結(jié)果。

$ git statusChanges to submit： The new file： test.txt

上述代碼顯示索引中只有一個新文件test.txt，該文件正在等候?qū)懭氚姹镜臍v史記錄中。

4.git add命令

針對每個文件執(zhí)行上述兩個步驟非常繁瑣。所以Git提供了git add命令來簡化這些操作。

$ git add –all

上述命令相當于針對當前項目中所有發(fā)生了變化的文件執(zhí)行上述兩個步驟。

5.提交（Commit）

索引保存發(fā)生了變化的文件信息。等到修改完成，所有這些信息都會被寫入版本的歷史記錄中，這相當于生成一個當前項目的快照。

項目的歷史記錄由不同時間點的項目快照組成。Git可以將項目恢復(fù)成任何一個快照。在Git中“快照”有一個專門的術(shù)語，即“提交”（commit）。所以生成快照也可以稱之為完成提交。

下列所有“快照”的引用指的都是提交。

6.完成提交

首先，我們需要設(shè)置用戶名和郵件地址。在你保存快照的時候，Git需要記錄是誰執(zhí)行的提交。

$ git config user.name “username” $ git config user.email “Email address”

接下來，保存現(xiàn)有的目錄結(jié)構(gòu)。在本文的前面我們討論了保存對象只會保存一個文件，并不會記錄文件之間的目錄結(jié)構(gòu)。

git write-tree命令可以根據(jù)當前目錄結(jié)構(gòu)生成一個Git對象。

$ git write-treec3b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9d

在上述代碼中，目錄結(jié)構(gòu)保存成了二進制對象，而對象的名字是哈希值。它也保存在.git/objects目錄中。

讓我們來看看該文件的內(nèi)容。

$ git cat-file -p c3b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9d100644 blob 3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad test.txt

可以看到，當前目錄中只有一個文件test.txt。

這個所謂的快照就是保存當前的目錄結(jié)構(gòu)，以及每個文件相對應(yīng)的二進制對象。之前的操作已經(jīng)保存了文件結(jié)構(gòu)，所以現(xiàn)在你需要把這個目錄結(jié)構(gòu)和一些元數(shù)據(jù)一起寫入版本的歷史記錄中。

git commit-tree可以將目錄樹對象寫入到版本的歷史記錄中。

$ echo “first commit” | git commit-tree c3b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9dc9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7fa

在上述代碼中，在提交時你需要提供提交的描述，而且你可以通過echo “first commit”提供提交描述。git commit-tree命令會根據(jù)元數(shù)據(jù)以及目錄樹生成一個Git對象?，F(xiàn)在，讓我們來看看該對象的內(nèi)容。

$ git cat-file -p c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7fatree c3b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9dauthor jam 1538889134 0800committer jam 1538889134 0800first commit

在上述代碼中，第一行輸出是對應(yīng)于該快照的目錄樹對象，而第二行和第三行是有關(guān)作者和提交者的信息，最后一行內(nèi)容是提交的描述。

通過git log命令我們還可以查看某個快照的信息。

$ git log –stat c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7facommit c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7faAuthor: jam Date: Sun Oct 7 13:12:14 2018 0800 first commit test.txt | 1 1 file changed, 1 insertion( )

7.git commit命令

Git提供了git commit來簡化上述提交操作。在保存到索引后，你只需要執(zhí)行g(shù)it commit命令，就可以同時提交目錄結(jié)構(gòu)和描述，并生成快照。

$ git commit -m “first commit”

另外，還有兩個命令也非常實用。

通過git checkout命令，我們可以切換到某個快照。

$ git checkout c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7fa

通過git show命令，我們可以顯示某個快照的所有代碼變更。

$ git show c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7fa

8.分支（branch）

然而，如果你使用git log命令來查看整個版本的歷史記錄時，卻無法看到剛剛生成的快照。

$ git log

上述命令輸出為空。這是為什么？這個快照剛剛不是寫入到歷史記錄中了嗎？

真相是：git log命令只可以顯示當前分支上的變化。盡管我們已經(jīng)提交了這個快照，但是還沒有記錄這個快照屬于哪個分支。

分支是快照的指針，分支的名字就是該指針的名字。雖然哈希值不可讀，但是分支允許用戶給快照起別名。另外，分支還會自動更新，如果當前分支是一個新的快照，那么這個指針會自動指向它。例如，主分支（master branch）有一個名為master的指針指向主分支當前的快照。

用戶可以為任何快照創(chuàng)建新指針。例如，如果你想創(chuàng)建一個新的fix-typo分支，那么只需創(chuàng)建一個名為fix-typo的指針，并指向一個快照。因此，在Git中創(chuàng)建一個新分支非常容易，而且開銷非常低。

Git有一個特殊的指針HEAD，它始終指向當前分支中最新的那個快照。另外，Git還提供了快捷方式。例如，HEAD^指向HEAD之前的快照（父節(jié)點），而HEAD~6指向HEAD之前的第六個快照。

每個分支的指針都是一個文本文件，存儲在.git/refs/heads/目錄中。文件的內(nèi)容是它指向的快照的二進制文件名（哈希值）。

9.更新分支

下面我們將演示如何更新分支。首先，修改test.txt。

$ echo “hello world again” > test.txt

然后保存二進制對象。

$ git hash-object -w test.txtc90c5155ccd6661aed956510f5bd57828eec9ddb

接下來，將該對象寫入索引，并保存目錄結(jié)構(gòu)。

$ git update-index test.txt$ git write-tree1552fd52bc14497c11313aa91547255c95728f37

最后，提交目錄結(jié)構(gòu)，并生成一個快照。

$ echo “second commit” | git commit-tree 1552fd52bc14497c11313aa91547255c95728f37 -p c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7fa785f188674ef3c6ddc5b516307884e1d551f53ca

在上述代碼中，我們可以通過git commit-tree命令的參數(shù)-p來指定父節(jié)點，即以哪個快照為基礎(chǔ)。

下面我們把快照的哈希值寫入到.git/refs/heads/master文件中，并讓master指針指向該快照。

$ echo 785f188674ef3c6ddc5b516307884e1d551f53ca > .git/refs/heads/master

現(xiàn)在，通過git log命令你可以看到兩個快照了。

$ git logcommit 785f188674ef3c6ddc5b516307884e1d551f53ca (HEAD -> master)Author: jam Date: Sun Oct 7 13:38:00 2018 0800 second commitcommit c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7faAuthor: jam Date: Sun Oct 7 13:12:14 2018 0800 first commit

git log命令的運行過程大致如下：

• 找到HEAD指針對應(yīng)的分支。在上述示例中為master。
• 找到master指針指向的快照。在上述示例中為785f188674ef3c6ddc5b516307884e1d551f53ca。
• 找到父節(jié)點（即前一個快照）c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7fa。
• 等等,最后顯示當前分支中所有的快照。

另外，上述我們曾提到分支指針是動態(tài)的，下述三個命令會自動覆蓋分支指針。

• Git commit：當前分支的指針將移動到新創(chuàng)建的快照上。
• Git pull：在當前分支和遠程分支合并后，指針會指向新創(chuàng)建的快照。
• Git reset [commit_sha]：當前分支的指針將被復(fù)位到某個指定的快照上。

原文：https://www.tutorialdocs.com/article/how-git-works.html

作者：Alex

譯者：彎月，責編：郭芮