04_Git底层原理解析

 教程目录

01_版本控制概述

02_Git概述

03_Git下载和安装

04_Git底层原理解析

05_Git命令详解 - CRUD

06_Git命令详解 - 分支

07_Git命令详解 - 后悔药

08_Git远程仓库

一、Git三大分区

Git三大分区概念

        Git 本地数据管理，大概可以分为三个区，工作区,暂存区和版本库。

         我们先看一张图

工作区（Working Directory）

         直接编辑的地方，肉眼可见，直接操作。

        GitTest是我本地的一个仓库, 其中GitTest目录就是我们的工作区，但不包括.git这个目录

暂存区/缓存区（Stage 或 Index）

        数据暂时存放的区域。

        缓存区是一个看不见的区域，个人觉得这是Git的一个安全机制吧，就是说你提交代码的时候有可能会提交一些错误的代码，所以这个区域就是为了让你有机会反悔提交的代码。

        在项目目录下使用指令“git add fileName”就可以把代码存入缓存区，这里的fileName是指的要往缓存区添加的文件名，当然也可以使用“.”代表当前的整个目录。

        “git status”可以查看缓存区有什么文件。

版本库（commit History）

        存放已经提交的数据，push 的时候，就是把这个区的数据 push 到远程git仓库了。

        而.git这个目录就是本地仓库区，你commit的一切更改都会存储到本地仓库中

远程仓库（remote）

        简单来说，就是我们工作过程中不能将主项目放到某一个人的本地电脑上，这时就需要有一个地方存储主项目，这个地方就是我们的git远程仓库。

Git本地库与远程库

• git本地库，适合个人在本地使用版本管理工具来管理自己的资料

• git远程库，适合团队的协作，成员之间共享资料

Git 远程库与远程库之间

• fork: 看到别人优秀的项目，光看不过瘾，手痒也想写点东西，但是又没有机会加入核心开发团队，那么就可以fork下别人代码，到自己的远程库中。其实就是clone一份。自己就可以完全掌控代码库了。

• pull request：当自己将别人fork过来的代码库，修改了一部分功能，又觉得自己的工作成果不想浪费，就想共享给原作者，那么就可以对原作者的代码库发起一个pull request。

Git 三种状态

• 已提交（committed）：已提交表示数据已经安全的保存在本地数据库中。

• 已修改（modified）：已修改表示修改了文件，但还没保存到数据库中。

• 已暂存（staged）： 已暂存表示对一个已修改文件的当前版本做了标记，使之包含在下次提交的快照中。

二、Git底层命令

基础的 linux 命令

目录命令

查询目录中的内容

ls [选项] [文件或目录]

选项：

• -a：显示所有文件，包括隐藏文件

• -l：显示详细信息

• -d：查看目录属性

• -i：显示inode

         注：ls -l可以简写为ll

建立目录

mkdir [-p] [目录名]

选项：

• -p：递归创建

切换所在目录

cd [目录]

# 返回上次的目录
cd -  

# 进入上一级目录
cd ..  

# 进入当前目录
cd .

显示当前所在目录

# 显示当前所在目录
pwd

删除空目录

# 删除空白目录，若包含文件则不能删除
rmdir [目录]

文件处理命令

创建空文件

touch [文件名]

删除文件或目录

rm [文件或目录]

选项：

• -r：删除目录

• -f：强制

注意：rm -rf / 强制删除根目录下的所有（相当于自杀，绝对不可以使用）

复制文件或目录

cp [选项] [原文件或目录] [目标目录]

选项：

• -r：复制目录

• -p：连带文件属性复制

• -d：若原文件是链接文件，则复制链接属性

• -a：相当于都复制 同-pdr

剪切或改名

mv [原文件或目录] [目标目录]

搜索文件

find  path  [-option]

选项：

• -name：文件名称

• -iname：不区分大小写

可以使用通配符：

• * 匹配任意内容

• ? 匹配任意一个字符

• [] 匹配任意一个中括号内的字符

# 将对应clea铺在控制台 
find ./

# 将目前目录及其子目录下所有延伸档名是 c 的文件列出来。
find ./ -name "*.c"

# 将目前目录其其下子目录中所有一般文件列出
# find 目录名 -type f ：将对应目录下的文件平铺在控制台 
find ./ -type f

# 将目前目录及其子目录下所有最近 20 天内更新过的文件列出
find ./ -ctime -20

# 查找指定区域内名称为“good”的文件！
find ./demo -name  "good.txt"  

# 增加i是指不区分大小写
find ./demo -iname  "good.txt"  

文件查看和编辑

查看

# 从第一个字节开始正向查看
cat 文件名

# 从最后一行开始反向查看
tac 文件名

# 查看一个文件的前n行，n为指定行数
head -n 文件名

# 查看一个文件的后n行，n为指定行数
tail -n 文件名

编辑

vim 文件名

        vi/vim 共分为三种模式，分别是命令模式，输入模式和底线命令模式。

        1、命令模式

                启动vi/vim，便进入了命令模式。此状态下敲击键盘动作会被vim识别为命令，而非输入字符。

        常用命令：

命令	说明
Ctrl + f	屏幕向下移动一页，相当于Page Down键
Ctrl + b	屏幕向上移动一页，相当于Page Up键
0或Home键	移动到这一行的最前面字符处
$或End键	移动到这一行的最后面字符处
gg	移动到这个档案的第一行
G	移动到这个档案的最后一行
数字 + Enter键	向下移动指定行数
x（小写）	向后删除一个字符，相当于del键
X（大写）	向前删除一个字符，相当于backspace键
dd	删除光标所在的那一行
yy	复制光标所在的那一行
p（小写）	将已复制的数据，粘贴在光标下一行
P（大写）	将已复制的数据，粘贴在光标上一行
u	复原前一个动作，撤销
.	重复前一个动作

        3、输入模式

        进入输入模式的命令：

命令	说明
i	在目前光标所在处输入
I	在光标所在行的第一个非空格符处开始输入
a	在目前光标所在的下一个字符处开始输入
A	在光标所在行的最后一个字符处开始输入
o	在光标所在的下一行输入新的一行
O	在光标所在的上一行输入新的一行
Esc	退出输入模式，回到命令模式

        3、底线命令模式

        在命令模式下按下:（英文冒号）就进入了底线命令模式。

命令	说明
:w	将编辑的数据写入硬盘档案中
:wq	存档并离开
ZZ	存档并离开
:q!	不存档并离开
:set number/nu	显示行号

其他命令

清除屏幕

clear ：清除屏幕 

控制台输出

# 往控制台输出信息
echo 'test content'

# 往文件中输出信息
echo 'test content' > test.txt 

初始化新仓库

        什么是版本库呢？

        版本库又名仓库，英文名repository，你可以简单理解成一个目录，这个目录里面的所有文件都可以被Git管理起来，每个文件的修改、删除，Git都能跟踪，以便任何时刻都可以追踪历史，或者在将来某个时刻可以“还原”。

        所以，创建一个版本库非常简单,进入工作区，右键打开git base here命令行；

        命令：git init

        解析：要对现有的某个项目开始用 Git 管理，只需到此项目所在的目录，执行：git init

        作用：初始化后，在当前目录下会出现一个名为 .git 的目录，所有 Git 需要的数据和资源都存放在这个目录中。不过目前，仅仅是按照既有的结构框架初始化好了里边所有的文件和目录，但我们还没有开始跟踪管理项目中的任何一个文件。

Git目录

hooks 目录

        hooks 目录包含客户端或服务端的钩子脚本；

        这是一个有趣的特性。Git 提供了一套脚本，可以在每个有意义的 Git 阶段自动运行。这些被称为钩子的脚本可以在提交 (commit)、变基 (rebase)、拉取 ( pull ) 操作的前后运行。脚本命名预示着它的执行时机。如我们可以编写 pre-push 的作为钩子，进行推送代码前的检查。

info 目录

        info 包含一个全局性排除文件

        你可以将不想被 git 管理的文件记录到 .gitignore 文件中。

        排除文件的意思是不想共享这个文件。例如你不想共享你的 IDE 自定义配置，将其添加到 .gitignore 文件中即可。

logs 目录

        logs 保存日志信息

        保存所有更新的引用记录。打开logs文件夹可以看到其中有两个文件，refs文件夹和HEAD文件。

        1、refs文件夹中有两个文件夹：

        heads文件里面存储的是本地分支的对象，每个对象的文件名就是本地的一个分支名。我们使用git branch查看本地所有分支时，查询出的分支就是heads文件夹下所有文件的名称，这些分支文件中存储的是对应分支下的操作记录。

         remotes文件夹里存储的是远程的所有分支对象，每个对象的文件名称就是远程的一个分支名称。这些分支文件中保存了远程仓库对应分支所有操作

        2、logs下的HEAD文件保存的是所有的操作记录，使用git reflog查询的结果就是从这个文件来的。

objects 目录

        objects 目录存储所有数据内容；

        存放所有的 git 对象，哈希值一共40位，前 2 位作为文件夹名称，后 38 位作为对象文件名。

refs目录

        refs目录存储指向数据的提交对象的指针（分支）

        refs下有三个文件夹。

        heads：里面包含所有的本地分支，每个分支都是文件,文件中存储了分支当前指向的commit；打开refs\heads\master文件查看，可以看到其中保存的确实是最近一次提交的commit id。

         tags 叫做里程碑,或者版本发布用或记录重要版本。

        remotes,远程仓库信息

        其中\refs\remotes\origin\HEAD:指向远程仓库当前分支。

config 文件

        config 文件包含项目特有的配置选项

description 文件

        description 用来显示对仓库的描述信息

HEAD 文件

        HEAD 文件指示目前被检出的分支

index 文件

        index 文件保存暂存区信息，一个二进制文件

git对象

git对内容版本控制

        Git的核心部分是一个简单的键值对数据库。你可以向该数据库插入任意类型的内容，它会返回一个键值，通过该键值可以在任意时刻再次检索该内容。

向数据库写入内容并返回对应键值

        命令：

echo 'test content' | git hash-object -w --stdin

        说明：

        -w选项指示 hash-object 命令存储数据对象；若不指定此选项，则该命令仅返回对应的键值

        --stdin（standard input）选项则指示该命令从标准输入读取内容；若不指定此选项，则须在命令尾部给出待存储文件的路径

        返回：

        该命令输出一个长度为 40个字符的校验和。这是一个 SHA-1哈希值

        示例：从标准输入流读取内容，生成对应的哈希值；但是没有真正存储

        示例：从标准输入流读取内容存储在本地库，并生成对应的哈希值；  

查看Git是如何存储数据的

        命令：

find .git/objects -type f

        返回：

.git/objects/d6/70460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4

        这就是开始是Git存储内容的方式：一个哈希对应一条内容。前两个字符用于命名子目录，余下的 38个字符则用作文件名。

根据键值拉取数据

        命令：

git cat-file -p d670460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4  

        -p选项可指示该命令自动判断内容的类型，并为我们显示格式友好的内容

        返回：对应文件的内容

        注：cat查看内容是文本存储压缩后的内容；

git对文件版本控制

创建一个新文件并将其内容存入数据库

        命令：

# 存文件
git hash-object -w文件路径

# 返回对应文件的键值
git hash-object文件路径

        示例：

# 命令：
# 把内容写入文件中
echo 'version 1' > test.txt
# 存储文件
git hash-object -w test.txt

# 返回：
83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30

 git在执行git add命令时出现以下警告：

warning: LF will be replaced by CRLF in test.txt. The file will have its original line endings in working directory

因为Git的换行符检查功能。LF是linux下的换行符，而CRLF是enter + 换行。

 向文件里写入新内容，并再次将其存入数据库

# 命令：
echo 'version 2' > test.txt
git hash-object -w test.txt

# 返回：
1f7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a

 查看数据库内容

# 命令：
find .git/objects -type f
git cat-file -p 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30
git cat-file -p 1f7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a

# 利用 cat-file -t命令，可以让  Git告诉我们其内部存储的任何对象类型
git cat-file -t 1f7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a
# 返回：
blob

问题总结

1.记住文件的每一个版本所对应的 SHA-1值并不现实    （希望记录的是项目版本/快照）

2.在Git中，文件名并没有被保存——我们仅保存了文件的内容

解决方案：树对象

注意：当前的操作都是在对本地数据库进行操作不涉及暂存区。

树对象

        树对象（tree object），它能解决文件名保存的问题，也允许我们将多个文件组织到一起。Git以一种类似于 UNIX文件系统的方式存储内容。

        所有内容均以树对象和数据对象(git对象)的形式存储，其中树对象对应了 UNIX中的目录项，数据对象(git对象)则大致上对应文件内容。一个树对象包含了一条或多条记录（每条记录含有一个指向 git对象或者子树对象的 SHA-1指针，以及相应的模式、类型、文件名信息）。

        一个树对象也可以包含另一个树对象。

构建树对象

        我们可以通过 update-index；write-tree；read-tree等命令来构建树对象并塞入到暂存区。

        假设我们做了一系列操作之后得到一个树对像。

操作一：

        利用 update-index命令为test.txt文件的首个版本【在本地库中存储】——创建一个暂存区。并通过 write-tree命令生成树对像。

        test.txt文件的首个版本

# 创建test.txt文件,并将其内容存储在本地库
git init
echo 'test content' > test.txt
git hash-object -w ./test.txt

# 返回：test.txt内容在本地库存储对应的key	->git对象
d670460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4

 把test.txt放到暂存区,并生成树对象

# 把test.txt放到暂存区：
git update-index --add --cacheinfo 100644 \
d670460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4 test.txt

# 生成树对象-》为暂存区生成快照并保存到objects
git write-tree

查看暂存区

git ls-files -s        

说明：

        文件模式为

                100644，表明这是一个普通文件

                100755，表示一个可执行文件；

                120000，表示一个符号链接。

        --add选项：因为此前该文件并不在暂存区中首次需要--add

        --cacheinfo选项：因为将要添加的文件位于Git本地库中，而不是位于当前目录下所有需要--cacheinfo。

         注：树对象就是我们的项目版本快照！

        80865964295ae2f11d27383e5f9c0b58a8ef21da    项目的第一个版本快照（树对象）

 操作二：

        新增 new.txt将 new.txt和 test.txt文件的第二个个版本塞入暂存区。并通过 write-tree命令生成树对像。

        新增 new.txt将 new.txt和 test.txt文件的第二个个版本存入本地库

# 生成new.txt
echo 'new file' > new.txt

# 编辑修改test.txt的内容
vim test.txt

# new.txt和test.txt第二个版本存入本地库
git hash-object -w ./new.txt	# 返回fa49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92

git hash-object -w ./test.txt	# 返回c46f9d567f02066137fe1786bf1aa7873b510b67

 目前本地库里面的数据

# 查看
find .git/objects -type f

.git/objects/80/865964295ae2f11d27383e5f9c0b58a8ef21da	项目的第一个版本快照（树对象）
.git/objects/d6/70460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4	test.txt文件的第一个版本（git对象）

.git/objects/c4/6f9d567f02066137fe1786bf1aa7873b510b67	test.txt文件的第二个版本（git对象）
.git/objects/fa/49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92	new.txt文件的第一个版本（git对象）

将 new.txt和 test.txt文件的第二个个版本塞入暂存区，并生成树对象

# 把test.txt塞入暂存区
git update-index --cacheinfo 100644 \
c46f9d567f02066137fe1786bf1aa7873b510b67 test.txt

# 把new.txt塞入暂存区
git update-index --add --cacheinfo 100644 \
fa49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92 new.txt

git write-tree
# 第二份版本 95c70f16d00402c9530d4313d4463a3d60c74f8b

 操作三：

         将第一个树对象加入第二个树对象，使其成为新的树对象

# 命令：read-tree命令，可以把树对象读入暂存区
git read-tree \
--prefix=bak 80865964295ae2f11d27383e5f9c0b58a8ef21da

git write-tree

图示（最后的树对象）

         问题：现在有三个树对象（执行了三次 write-tree），分别代表了我们想要跟踪的不同项目快照。然而问题依旧：若想重用这些快照，你必须记住所有三个SHA-1哈希值。并且，你也完全不知道是谁保存了这些快照，在什么时刻保存的，以及为什么保存这些快照。而以上这些，正是提交对象（commit object）能为你保存的基本信息。

查看树对象

git cat-file -p 95c70f16d00402c9530d4313d4463a3d60c74f8b

100644 blob 47c6340d6459e05787f644c2447d2595f5d3a54b	simplegit.rb

解析树对象

        Git根据某一时刻暂存区（即 index区域）所表示的状态创建并记录一个对应的树对象，如此重复便可依次记录（某个时间段内）一系列的树对象。

        其实树对象是对暂存区内操作的抽象，这颗树对象相对于就是快照。当我们的工作区有任何更改同步到暂存区时。便会调用write-tree命令通过 write-tree命令向暂存区内容写入一个树对象。它会根据当前暂存区状态自动创建一个新的树对象。即每一次同步都产生一颗树对象。且该命令会返回一个hash指向树对象。在Git中每一个文件（数据）都对应一个hash（类型 blob）每一个树对象都对应一个hash（类型 tree）

        总结：我们可以认为树对象就是我们项目的快照

提交对象

        我们可以通过调用 commit-tree命令创建一个提交对象，为此需要指定一个树对象的 SHA-1值，以及该提交的父提交对象（如果有的话第一次将暂存区做快照就没有父对象）

创建提交对象

# 创建提交对象,并添加注释
echo 'first commit' | git commit-tree 80865964295ae2f11d27383e5f9c0b58a8ef21da

# 返回：提交对象的hash
dcb30ef1a7385d63dbf99e20a8bc485ef9f4e636

# 查看提交对象类型
git cat-file -t dcb30ef1a7385d63dbf99e20a8bc485ef9f4e636

# 返回
commit

查看提交对象

# 查看提交对象内容
git cat-file -p dcb30ef1a7385d63dbf99e20a8bc485ef9f4e636

# 返回：包含树对象、作者、提交者、注释
tree 80865964295ae2f11d27383e5f9c0b58a8ef21da
author jingerbo  1598001199 +0800
committer jingerbo  1598001199 +0800

first commit

提交对象的格式

       提交对象的格式很简单：它先指定一个顶层树对象，代表当前项目快照；然后是作者 /提交者信息（依据你的user.name和user.email配置来设定，外加一个时间戳）；留空一行，最后是提交注释。接着，我们将创建另两个提交对象，它们分别引用各自的上一个提交（作为其父提交对象）：

# 第二次提交,包含第一个提交对象
echo 'second commit' | git commit-tree 95c70f16d0 -p dcb30ef1a738

# 返回第二个提交对象的hash
175c6b1226168f74ed039a0c72ec547ae35dba97

# 查看
git cat-file -p 175c6b1226168f7

# 返回
tree 95c70f16d00402c9530d4313d4463a3d60c74f8b
parent dcb30ef1a7385d63dbf99e20a8bc485ef9f4e636
author jingerbo  1598001561 +0800
committer jingerbo  1598001561 +0800

second commit

        第三次类似...

图示

注意：git commit-tree不但生成提交对象而且会将对应的快照（树对象）提交到本地库中