git中的object

1. 初始化git仓库

git init可以初始化一个本地git仓库，执行完命令后在当前目录会存在一个.git文件夹，git所有的内容、信息都保存在此处，可以用tree命令查看.git目录下的目录结构：

~/workspace/github/git-study(master ✗) tree .git
.git
├── HEAD
├── config
├── description
├── hooks
│   ├── applypatch-msg.sample
│   ├── commit-msg.sample
│   ├── fsmonitor-watchman.sample
│   ├── post-update.sample
│   ├── pre-applypatch.sample
│   ├── pre-commit.sample
│   ├── pre-merge-commit.sample
│   ├── pre-push.sample
│   ├── pre-rebase.sample
│   ├── pre-receive.sample
│   ├── prepare-commit-msg.sample
│   └── update.sample
├── info
│   └── exclude
├── objects
│   ├── info
│   └── pack
└── refs
    ├── heads
    └── tags

8 directories, 16 files

在这里首先要明确git工作的三个目录：

1. 工作区：日常开发用到的工作目录，比如上图的工作区是git-study文件夹；
2. 暂存区：一般是.git下的index文件夹，所以暂存区也叫索引（index），在上图中因为项目为空，所以暂时看不到暂存区，当新增了文件并且执行了git add命令后，即可看到.git/index暂存区；
3. 版本库：工作区下有个.git目录，这个不算做工作区里的内容，而是版本库，这里保存了git的所有信息（如分支，版本，commit信息等等）；

在.git文件夹中，objects文件夹最为重要，里边保存了项目所有的文件及其改动信息。

2. object类型

在git中存在几种object类型。

2.1 blob object

在工作目录中新增两个文件a.txt、b.txt，并分别写入内容aaa、bbb，此时.git目录不会有任何变化，因为目前文件只存在工作目录，还未添加到暂存区，此时可以执行git add .，再查看.git目录：

~/workspace/github/git-study(master ✗) git add .
~/workspace/github/git-study(master ✗) tree .git
.git
...
├── index
├── objects
│   ├── 72
│   │   └── 943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34
│   ├── f7
│   │   └── 61ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6
...

10 directories, 19 files

可以看到在.git/下新增了index文件，也代表我们将文件添加到了暂存区中。同时在.git/objects/下新增了两个object，这两个object对应新建的两个文件，如果你尝试打开这两个文件，会发现是一串乱码，这是因为Git将信息压缩成了二进制文件。

Git提供了命令来查看这种类型的文件：

• git cat-file -t xxx：查看object的类型；
• git cat-file -p xxx：查看object的内容；

在执行以上命令时需要至少传入两个object的前四位字符：

~/workspace/github/git-study(master ✗) git cat-file -t 7294
blob
~/workspace/github/git-study(master ✗) git cat-file -t f761
blob
~/workspace/github/git-study(master ✗) git cat-file -p 7294
aaa
~/workspace/github/git-study(master ✗) git cat-file -p f761
bbb

可以看到，这两个object都是blob类型，且其中保存的内容就是之前我们在文件中输入的aaa和bbb，至此我们得到了Git的第一种object：blob类型的object。它只存储一个文件的内容，不包括文件名等其他信息。然后将这些信息经过SHA-1哈希算法得到对应的哈希值：72943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34，这个哈希值作为这个object在git仓库中的唯一身份认证。

此时.git仓库是这样的：

graph TD
    7294
    f761

2.2 tree object

使用git commit将代码提交到本地仓库：

~/workspace/github/git-study(master ✗) git commit -m 'init'
[master (root-commit) 1c68353] init
 2 files changed, 2 insertions(+)
 create mode 100644 a.txt
 create mode 100644 b.txt

再查看objects目录下结构：

~/workspace/github/git-study(master ✔) tree .git
.git
├── COMMIT_EDITMSG
├── HEAD
├── config
├── description
├── hooks
│   ├── applypatch-msg.sample
│   ├── commit-msg.sample
│   ├── fsmonitor-watchman.sample
│   ├── post-update.sample
│   ├── pre-applypatch.sample
│   ├── pre-commit.sample
│   ├── pre-merge-commit.sample
│   ├── pre-push.sample
│   ├── pre-rebase.sample
│   ├── pre-receive.sample
│   ├── prepare-commit-msg.sample
│   └── update.sample
├── index
├── info
│   └── exclude
├── logs
│   ├── HEAD
│   └── refs
│       └── heads
│           └── master
├── objects
│   ├── 1c
│   │   └── 68353f1c7f17b91032e02f605d3b6e1cdb4f2f
│   ├── 65
│   │   └── b70c81bbedd324eb1d79c90a72ea2bddae82b4
│   ├── 72
│   │   └── 943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34
│   ├── f7
│   │   └── 61ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6
│   ├── info
│   └── pack
└── refs
    ├── heads
    │   └── master
    └── tags

15 directories, 25 files

此时发现.git/objects/下又多了两个object，查看65b7...：

~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -t 65b7
tree
~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -p 65b7
100644 blob 72943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34    a.txt
100644 blob f761ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6    b.txt

至此我们得到了Git的第二种object：tree类型的object。它是对当前目录打了一个快照，存储的是一个目录结构以及每一个文件的权限、类型、哈希值以及文件名。

此时的Git仓库是这样的：

graph TD
    tree{65b7} -- a.txt --> 7294
    tree -- b.txt --> f761

2.3 commit object

在[2.2 tree object](#2.2 tree object)中经过git commit操作后，一共新增了两个object文件，在此处我们对新增的另一个文件执行git cat-file命令：

~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -t 1c68
commit
~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -p 1c68
tree 65b70c81bbedd324eb1d79c90a72ea2bddae82b4
author AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com> 1621489526 +0800
committer AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com> 1621489526 +0800

init

至此我们得到了第三种类型的object：commit类型的object。它存储的是一个提交信息，包括对应目录结构的快照哈希值，上一个提交的哈希值（这里由于是第一个提交，所以没有父节点）、提交的作者以及提交的时间，最后是该提交的信息。

此时的Git仓库是这样的：

graph TD
    commit((1c68)) --> tree{65b7}
    tree -- a.txt --> 7294
    tree -- b.txt --> f761

2.4 tag object

当我们对一个commit打tag的时候，分为两种类型的tag：

• 轻量标签：产生一个commit类型的标签；
• 附注标签：产生一个tag类型的标签；

2.4.1 轻量标签

~/workspace/github/git-study(e43d0a6 ✔) git tag v1.0

~/workspace/github/git-study(e43d0a6 ✔) cat .git/refs/tags/v1.0
e43d0a6132a003375449d1d3114f502743df5375

~/workspace/github/git-study(e43d0a6 ✔) git cat-file -t e43d0a6132a003375449d1d3114f502743df5375
commit

可以看到，轻量标签中保存的是一个commit-id，而这个commit-id默认就是当前最新的一次commit。这个object的类型还是一个commit。

2.4.2 附注标签

~/workspace/github/git-study(e43d0a6 ✔) git tag -a v1.1 -m v1.1 description

~/workspace/github/git-study(e43d0a6 ✔) cat .git/refs/tags/v1.1
71830b8b2cc24fa3b079e223d71949c43aec46e5

~/workspace/github/git-study(e43d0a6 ✔) git cat-file -t 71830b8b2cc24fa3b079e223d71949c43aec46e5
tag

~/workspace/github/git-study(e43d0a6 ✔) git cat-file -p 71830b8b2cc24fa3b079e223d71949c43aec46e5
object e43d0a6132a003375449d1d3114f502743df5375
type commit
tag v1.1
tagger AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com> 1622712264 +0800

v1.1 description

可以看到，第三个命令得到的结果为一个tag，这时我们就得到了git中的第四个object——tag类型，它只存在于打了一个附注标签的时候。

2.5 Head 分支

在Git中，Head、分支、普通的tag都可以简单理解为一个指针，指向对象commit的SHA-1值：

~/workspace/github/git-study(master ✔) cat .git/HEAD
ref: refs/heads/master
~/workspace/github/git-study(master ✔) cat .git/refs/heads/master
1c68353f1c7f17b91032e02f605d3b6e1cdb4f2f

其结构为：

graph TD
    HEAD --> master
    master --> commit((1c68))
    subgraph init
    commit --> tree{65b7}
    tree -- a.txt --> 7294
    tree -- b.txt --> f761
    end

3. object产生过程

3.1 git add过程

在工作目录中新增一个文件c.txt，并写入ccc。执行git add将改动添加到暂存区域：

~/workspace/github/git-study(master ✗) git add .
~/workspace/github/git-study(master ✗) tree .git
.git
...
├── objects
│   ├── 1c
│   │   └── 68353f1c7f17b91032e02f605d3b6e1cdb4f2f
│   ├── 65
│   │   └── b70c81bbedd324eb1d79c90a72ea2bddae82b4
│   ├── 72
│   │   └── 943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34
│   ├── b2
│   │   └── a7546679fdf79ca0eb7bfbee1e1bb342487380
│   ├── f7
│   │   └── 61ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6
...

16 directories, 26 files

可以看到，当执行完git add .后，objects中新增了c.txt对应的blob object：b2a7546679fdf79ca0eb7bfbee1e1bb342487380

~/workspace/github/git-study(master ✗) git cat-file -t b2a7
blob
~/workspace/github/git-study(master ✗) git cat-file -p b2a7
ccc

3.2 git commit过程

执行git commit -m 'add c.txt’后：

~/workspace/github/git-study(master ✗) git commit -m 'add c.txt'
[master 64bf692] add c.txt
 1 file changed, 1 insertion(+)
 create mode 100644 c.txt
~/workspace/github/git-study(master ✔) tree .git
.git
...
├── objects
│   ├── 15
│   │   └── b6c2b4cbb04ddb97da706346ed34086664309d
│   ├── 1c
│   │   └── 68353f1c7f17b91032e02f605d3b6e1cdb4f2f
│   ├── 64
│   │   └── bf692c4b951d90a9eaa2f29d9a8776fe9f6d05
│   ├── 65
│   │   └── b70c81bbedd324eb1d79c90a72ea2bddae82b4
│   ├── 72
│   │   └── 943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34
│   ├── b2
│   │   └── a7546679fdf79ca0eb7bfbee1e1bb342487380
│   ├── f7
│   │   └── 61ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6
...

18 directories, 28 files

可以看到，执行完git commit命令后，.git/objects/中新增了15b6c2b4cbb04ddb97da706346ed34086664309d、64bf692c4b951d90a9eaa2f29d9a8776fe9f6d05两个object，对他们分别执行git cat-file查看文件：

~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -t 15b6
tree
~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -p 15b6
100644 blob 72943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34    a.txt
100644 blob f761ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6    b.txt
100644 blob b2a7546679fdf79ca0eb7bfbee1e1bb342487380    c.txt

~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -t 64bf
commit
~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -p 64bf
tree 15b6c2b4cbb04ddb97da706346ed34086664309d
parent 1c68353f1c7f17b91032e02f605d3b6e1cdb4f2f
author AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com> 1621494415 +0800
committer AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com> 1621494415 +0800

add c.txt

可以看到，新增的两个object一个是tree类型，保存当前工作目录的文件信息，一个是commit类型，保存git commit提交的相关信息。

值得一提的是，commit object中的tree属性指向当前最新的tree object，其parent指向上一个commit的object：

~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -p 15b6c2b4cbb04ddb97da706346ed34086664309d
100644 blob 72943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34    a.txt
100644 blob f761ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6    b.txt
100644 blob b2a7546679fdf79ca0eb7bfbee1e1bb342487380    c.txt
~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -p 1c68353f1c7f17b91032e02f605d3b6e1cdb4f2f
tree 65b70c81bbedd324eb1d79c90a72ea2bddae82b4
author AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com> 1621489526 +0800
committer AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com> 1621489526 +0800

init

此时.git仓库结构如下：

graph TD
    subgraph init
    commit1((1c68)) --> tree1{65b7}
    tree1 -- a.txt --> 7294
    tree1 -- b.txt --> f761
    end
    subgraph add c.txt
    commit2((64bf)) --> tree2{15b6}
    tree2 -- a.txt --> 7294
    tree2 -- b.txt --> f761
    tree2 -- c.txt --> b2a7
    end
    master --> commit2((64bf))
 

4. 修改文件

4.1 git add过程

修改a.txt文件为aaandy，执行git add .命令：

~/workspace/github/git-study(master ✗) git add .
~/workspace/github/git-study(master ✗) tree .git
.git
...
├── objects
│   ├── 15
│   │   └── b6c2b4cbb04ddb97da706346ed34086664309d
│   ├── 1c
│   │   └── 68353f1c7f17b91032e02f605d3b6e1cdb4f2f
│   ├── 64
│   │   └── bf692c4b951d90a9eaa2f29d9a8776fe9f6d05
│   ├── 65
│   │   └── b70c81bbedd324eb1d79c90a72ea2bddae82b4
│   ├── 68
│   │   └── 57d1446f8b6c55b61954c5930309083fe816fe
│   ├── 72
│   │   └── 943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34
│   ├── b2
│   │   └── a7546679fdf79ca0eb7bfbee1e1bb342487380
│   ├── f7
│   │   └── 61ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6
...

19 directories, 29 files

.git/objects/下新增了6857d1446f8b6c55b61954c5930309083fe816fe文件，查看器内容：

~/workspace/github/git-study(master ✗) git cat-file -t 6857
blob
~/workspace/github/git-study(master ✗) git cat-file -p 6857
aaandy

4.2 git commit过程

执行git commit -m 'update a.txt'：

~/workspace/github/git-study(master ✗) git commit -m 'update a.txt'
[master f9651a1] update a.txt
 1 file changed, 1 insertion(+), 1 deletion(-)
~/workspace/github/git-study(master ✔) tree .git
.git
...
├── objects
│   ├── 15
│   │   └── b6c2b4cbb04ddb97da706346ed34086664309d
│   ├── 1c
│   │   └── 68353f1c7f17b91032e02f605d3b6e1cdb4f2f
│   ├── 64
│   │   └── bf692c4b951d90a9eaa2f29d9a8776fe9f6d05
│   ├── 65
│   │   └── b70c81bbedd324eb1d79c90a72ea2bddae82b4
│   ├── 68
│   │   └── 57d1446f8b6c55b61954c5930309083fe816fe
│   ├── 72
│   │   └── 943a16fb2c8f38f9dde202b7a70ccc19c52f34
│   ├── 96
│   │   └── a8112ff305a9d8c94985eba8c25bb4c296d43e
│   ├── b2
│   │   └── a7546679fdf79ca0eb7bfbee1e1bb342487380
│   ├── f7
│   │   └── 61ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6
│   ├── f9
│   │   └── 651a1b2b64ea26b960983845a3b7443e81cdcd
...

21 directories, 31 files

相对于之前的目录，新增了96a8112ff305a9d8c94985eba8c25bb4c296d43e和f9651a1b2b64ea26b960983845a3b7443e81cdcd两个文件，对其执行git cat-file可以得到：

~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -t f965
commit
~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -p f965
tree 96a8112ff305a9d8c94985eba8c25bb4c296d43e
parent 64bf692c4b951d90a9eaa2f29d9a8776fe9f6d05
author AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com> 1621498146 +0800
committer AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com> 1621498146 +0800

update a.txt

~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -t 96a8
tree
~/workspace/github/git-study(master ✔) git cat-file -p 96a8
100644 blob 6857d1446f8b6c55b61954c5930309083fe816fe    a.txt
100644 blob f761ec192d9f0dca3329044b96ebdb12839dbff6    b.txt
100644 blob b2a7546679fdf79ca0eb7bfbee1e1bb342487380    c.txt

这里同样得到一个commit类型的object和一个tree类型的object。此时Git库的结构为：

graph TD
    subgraph init
    commit1((1c68)) --> tree1{65b7}
    tree1 -- a.txt --> 7294
    tree1 -- b.txt --> f761
    end
    subgraph add c.txt
    commit2((64bf)) --> tree2{15b6}
    tree2 -- a.txt --> 7294
    tree2 -- b.txt --> f761
    tree2 -- c.txt --> b2a7
    end
    subgraph update a.txt
    commit3((f965)) --> tree3{96a8}
    tree3 -- a.txt --> 6857
    tree3 -- b.txt --> f761
    tree3 -- c.txt --> b2a7
    end
    master --> commit3

可以看到，如果修改一个文件的话，只会针对新修改的文件生成一个新的快照，未修改的文件还是引用之前的快照。新增文件也是同样的道理。

5. git log

使用git log查看commit历史记录：

~/workspace/github/git-study(master ✔) git log
commit f9651a1b2b64ea26b960983845a3b7443e81cdcd (HEAD -> master)
Author: AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com>
Date:   Thu May 20 16:09:06 2021 +0800

    update a.txt

commit 64bf692c4b951d90a9eaa2f29d9a8776fe9f6d05
Author: AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com>
Date:   Thu May 20 15:06:55 2021 +0800

    add c.txt

commit 1c68353f1c7f17b91032e02f605d3b6e1cdb4f2f
Author: AndyWang <wangyuanwenqi@outlook.com>
Date:   Thu May 20 13:45:26 2021 +0800

    init

可以看到使用git log查出来的log日志，其实就是按顺序展示commit object。从commit object可以找到对应的tree object，从tree object又可以找到各个文件对应的blob object。

git log的运行过程如下：

1. 查找HEAD指针对应的分支，本例是master
2. 找到master指针指向的快照，本例是f9651a1b2b64ea26b960983845a3b7443e81cdcd
3. 找到父节点（前一个快照）64bf692c4b951d90a9eaa2f29d9a8776fe9f6d05
4. 以此类推，显示当前分支的所有快照。

6. branch

所谓分支(branch)就是指向某个快照的指针，分支名就是指针名。此处可以新建一个·dev分支：

~/workspace/github/git-study(master ✔) git checkout -b dev
Switched to a new branch 'dev'
~/workspace/github/git-study(master ✔) git checkout -b dev
Switched to a new branch 'dev'
~/workspace/github/git-study(dev ✔) tree .git
.git
。。。
└── refs
    ├── heads
    │   ├── dev
    │   └── master
    └── tags

21 directories, 33 files
~/workspace/github/git-study(dev ✔) cat .git/refs/heads/dev
f9651a1b2b64ea26b960983845a3b7443e81cdcd
~/workspace/github/git-study(dev ✔) cat .git/refs/heads/master
f9651a1b2b64ea26b960983845a3b7443e81cdcd

可以看到，新建的dev分支与master的指向是相同的，都是指向最新的f965对象。所以git新建指针特别容易，成本极低。

Git 有一个特殊指针HEAD， 总是指向当前分支的最近一次快照。另外，Git 还提供简写方式，HEAD^指向 HEAD的前一个快照（父节点），HEAD~6则是HEAD之前的第6个快照。

每一个分支指针都是一个文本文件，保存在.git/refs/heads/目录，该文件的内容就是它所指向的快照的二进制对象名（哈希值）。