git学习记录（一）——git工作原理

随着对git不断使用，逐步进行学习和理解，现把学习整理成一系列基础内容，供大家参考和讨论。主要包括：
1、git工作原理
2、开展git项目
3、多人合作git操作（代码拉取，回滚和撤销，合并代码）
4、其他一些辅助工具

本节对git的工作原理进行介绍：

一、git是什么

1、git是一个分布式版本控制软件，最初由林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）创作，于2005年以GPL发布。最初目的是为更好地管理Linux内核开发而设计。 ——维基百科

2、从定义可知：

• 功能：版本控制：
  • 项目开发时，进行代码多版本管理
    eg：多版本分支，代码共享，提示冲突等
  • 一些场景下，将版本回溯到之前某个时间点的版本
    eg：代码回滚等
• 特点：分布式：
  • 每个客户端代码可以提交到本地仓库，并可本地查看提交历史记录
  • 提交远程服务器端不是必须的（与svn区别）

3、优点：

• 免费，开源
• 速度更快：一切的操作基本上在本地上完成
• 分布式：服务器异常后，可继续工作

二、工作原理：

1、工作原理图，来自此处：

2、工作原理图简介：
1）有四个储存概念（除远程仓库在服务端，其他都在本地存储）：

• workspace：工作目录，本地操作的文件
• index：暂存区，记录各个文件的索引
• local repository：本地仓库
• remote repository：远程仓库

2）常用场景：提交变更和同步/下载代码

提交变更

• git工作目录中，在一个分支下（branch name），进行变更操作（增删改）
• 将变更提交到index暂存区（git add [fileName]）
• 再提交到本地仓库 (git commit -m [commit info])
• 最后提交到远程仓库(git push origin [branch name])

同步/下载代码

对应上面提交变更步骤，可从三处同步代码：

• index暂存区(git checkout -b [ branch Name])
• 本地仓库(git checkout HEAD)
• 远程仓库(两种场景：git clone url [local directory] / git pull )

冲突

在提交和同步时，都要进行合并（merge），或手动或git自动合并，可能引起的冲突
（冲突：即同一文件同一位置代码不一致，git不能判断最终应该以那个为准）

• 在同步git pull出现冲突，手动解决掉提示的冲突文件，然后再次提交，类似与下图的冲突：
  

• 提交时，可能有多种冲突情况，建议先从服务器端获取最新代码解决冲突，在本地运行通过，再提交

3、git版本控制的相关信息存储——所有git的操作内容都放在.git文件夹
1）.git是隐藏状态，在项目根目录，使用“ll -a”可查看
2）下图是本地项目的.git文件夹下内容：

• 

3） 查看可用官网帮组：git help gitrepository-layout

• 下面总结的具体内容简介：

  • COMMIT_EDITMSG——最后一次commit提交的msg信息
    备注：如果 git commit时，没有加-m信息，就会进入COMMIT_EDITMSG进行信息编辑，打开此文件与编辑保存时一致

  • FETCH_HEAD，记录在本地，从远程的更新所有分支最新提交信息（可使用“git fetch”更新远程所有的分支提交信息），查看文件，eg：

    

  • HEAD，当前指向的当前所在的分支（一个标记）
    eg：文件内容：ref: refs/heads/branch1，是指现在指向名“branch1”的分支

  • ORIG_HEAD，记录一些危险操作（pull，push或者reset等）前的一个head操作指针，发生错误时候可以恢复到ORIG_HEAD指向操作

  • config，git的一些配置文件，远程仓库的相关一些配置信息（只针对当前所在的仓库），和git的全局配置文件

  • description，供GitWeb（git的图形界面的web浏览）使用，不用关心

  • hooks，包含挂钩脚本文件，类似与监听器，在执行了某些操作（eg：push，commit等）后，就会触发执行
    1）git hooks应用有具体的用法
    2）定制些开发中自动化执行的流程，eg：代码规范检查，提交git规范交叉，代码提交后周知或者打包等等

  • index，对应上面原理图中index，是一个二进制文件，是操作文件的所有快照（索引）（eg：git add后就向文件写入索引）
    1）不实际存储内容，只是一个内容的索引（具体内容存储在objects中），可使用特定软件打开，参考官网说明
    2）也可使用git ls-files --stage查看索引和工作区中文件信息，

    
    上图中，第二列即是指向objects的索引

  • /info，存储不希望在.gitignore（包含不被git管理的文件或目录）中忽略中全局可执行的文件

  • logs，项目中所有的每次提交信息

  • objects，具体上面index指向的实际的变更内容，包括文件内容，以及内容的tree对象和提交信息

  • packed-refs，为节省空间和提高效率，对多个松散对象打包时，把.git/refs内容移动到此文件中，手动运行git gc可查看到refs内容清空,文件记录eg:

    

  • refs，存储本地和远程仓库，各分支最后一次提交信息的索引

4、git通过对.git文件下内容操作，进行版本控制的，下面以提交为例可查看到如何实现：

git是一套内容寻址文件系统，存储相关的键值对，然后通过键值对，对内容操作

1）在工作目录内容改变，首先进行提交（git add），实际进行了下列操作

• 将修改文件内容快照存储（在.git/objects）
• index文件中更新修改文件内容的索引

• 多层路径会存储修改内容的tree对象
  

  ps：使用“git ls-files --stage ”查看index内容，eg：
  

2）在提交（git commit）后，生成commit对象

• 存储文件内容的快照（包括tree和上一次提交信息），操作时间，操作人和提交信息
• commit信息，保存在.git/objects中

• 使用“git cat-file -p [commit的指针]”，eg：
  

• commit的指针，可使用git log获取,eg下图中commit后的索引值:
  

3）对于其他同步，回滚等操作，都是通过键值对不断对object中文件内容操作
tips：键值对通过哈希算法SHA-1计算，git对象存储的键值对通过文件头＋文件内容进行SHA-1计算,详细请参考此处

此文章参考内容：
1.https://zh.wikipedia.org/wiki/Git
2.https://git-scm.com/book/zh/v1/Git-%E5%86%85%E9%83%A8%E5%8E%9F%E7%90%86-Git-%E5%AF%B9%E8%B1%A1
3.http://gityuan.com/2015/06/27/git-notes/