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(lái)教你 20 分鐘搞懂 Git！

以下為譯文：

盡管每天你都會(huì)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(gè)例子來(lái)解釋Git的運(yùn)行過(guò)程，幫助你理解Git的工作原理。

1.初始化

讓我們創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目的目錄，然后進(jìn)入該目錄。

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

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

$ git init

git init只做了一件事情，那就是在項(xiàng)目的根目錄下創(chuàng)建.git子目錄來(lái)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(duì)象

接下來(lái)讓我們創(chuàng)建一個(gè)新的空文件test.txt。

$ touch test.txt

然后把這個(gè)文件添加到Git代碼庫(kù)中，這一步將創(chuàng)建test.txt現(xiàn)有內(nèi)容的一個(gè)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(jìn)制文件，并保存到Git中。該壓縮文件叫做Git對(duì)象，保存在.git/objects目錄中。

我們可以通過(guò)這個(gè)命令根據(jù)對(duì)象的文件名獲取當(dāng)前內(nèi)容，并計(jì)算成SHA1 哈希（長(zhǎng)度為40的字符串）。讓我們看看下列新生成的Git對(duì)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(gè)子目錄，而且這個(gè)子目錄名是上述哈希值的前兩個(gè)字符。在這個(gè)子目錄下有一個(gè)文件，文件名是上述哈希值中其余的38個(gè)字符。

讓我們?cè)賮?lái)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(jìn)制字符。你可能會(huì)問(wèn)既然test.txt是空文件，又怎么會(huì)有這些內(nèi)容呢？這是因?yàn)樵摱M(jìn)制對(duì)象中還存儲(chǔ)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?yàn)樵募榭眨陨鲜雒钍裁炊紱](méi)有顯示?，F(xiàn)在我們往test.txt文件中寫(xiě)點(diǎn)東西。

$ echo ‘hello world’ > test.txt

這個(gè)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(duì)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(shí)還生成了新文件.git/objects/3b/18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad?，F(xiàn)在你可以看到這個(gè)文件的內(nèi)容了。

$ git cat-file -p 3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dadhello world

3.更新索引

當(dāng)文件保存成二進(jìn)制對(duì)象以后，你需要告訴Git哪個(gè)文件發(fā)生了變化。Git會(huì)在一個(gè)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(xiě)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(jìn)制對(duì)象名（哈希值）以及索引中文件的訪問(wèn)權(quán)限。

git ls-files命令可以顯示索引中當(dāng)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(gè)test.txt文件，還顯示了該文件的二進(jìn)制對(duì)象名和訪問(wèn)該文件的權(quán)限。如果你知道該二進(jìn)制對(duì)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(gè)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(duì)每個(gè)文件執(zhí)行上述兩個(gè)步驟非常繁瑣。所以Git提供了git add命令來(lái)簡(jiǎn)化這些操作。

$ git add –all

上述命令相當(dāng)于針對(duì)當(dāng)前項(xiàng)目中所有發(fā)生了變化的文件執(zhí)行上述兩個(gè)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(huì)被寫(xiě)入版本的歷史記錄中，這相當(dāng)于生成一個(gè)當(dāng)前項(xiàng)目的快照。

項(xiàng)目的歷史記錄由不同時(shí)間點(diǎn)的項(xiàng)目快照組成。Git可以將項(xiàng)目恢復(fù)成任何一個(gè)快照。在Git中“快照”有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的術(shù)語(yǔ)，即“提交”（commit）。所以生成快照也可以稱(chēng)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(shí)候，Git需要記錄是誰(shuí)執(zhí)行的提交。

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

接下來(lái)，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(duì)象只會(huì)保存一個(gè)文件，并不會(huì)記錄文件之間的目錄結(jié)構(gòu)。

git write-tree命令可以根據(jù)當(dāng)前目錄結(jié)構(gòu)生成一個(gè)Git對(duì)象。

$ git write-treec3b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9d

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

讓我們來(lái)看看該文件的內(nèi)容。

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

可以看到，當(dāng)前目錄中只有一個(gè)文件test.txt。

這個(gè)所謂的快照就是保存當(dāng)前的目錄結(jié)構(gòu)，以及每個(gè)文件相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制對(duì)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(gè)目錄結(jié)構(gòu)和一些元數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入版本的歷史記錄中。

git commit-tree可以將目錄樹(shù)對(duì)象寫(xiě)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(shí)你需要提供提交的描述，而且你可以通過(guò)echo “first commit”提供提交描述。git commit-tree命令會(huì)根據(jù)元數(shù)據(jù)以及目錄樹(shù)生成一個(gè)Git對(duì)象?，F(xiàn)在，讓我們來(lái)看看該對(duì)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(duì)應(yīng)于該快照的目錄樹(shù)對(duì)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(guò)git log命令我們還可以查看某個(gè)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(lái)簡(jiǎn)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(shí)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(gè)命令也非常實(shí)用。

通過(guò)git checkout命令，我們可以切換到某個(gè)快照。

$ git checkout c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7fa

通過(guò)git show命令，我們可以顯示某個(gè)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(lái)查看整個(gè)版本的歷史記錄時(shí)，卻無(wú)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(gè)快照剛剛不是寫(xiě)入到歷史記錄中了嗎？

真相是：git log命令只可以顯示當(dāng)前分支上的變化。盡管我們已經(jīng)提交了這個(gè)快照，但是還沒(méi)有記錄這個(gè)快照屬于哪個(gè)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(huì)自動(dòng)更新，如果當(dāng)前分支是一個(gè)新的快照，那么這個(gè)指針會(huì)自動(dòng)指向它。例如，主分支（master branch）有一個(gè)名為master的指針指向主分支當(dāng)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(gè)新的fix-typo分支，那么只需創(chuàng)建一個(gè)名為fix-typo的指針，并指向一個(gè)快照。因此，在Git中創(chuàng)建一個(gè)新分支非常容易，而且開(kāi)銷(xiāo)非常低。

Git有一個(gè)特殊的指針HEAD，它始終指向當(dāng)前分支中最新的那個(gè)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(diǎn)），而HEAD~6指向HEAD之前的第六個(gè)快照。

每個(gè)分支的指針都是一個(gè)文本文件，存儲(chǔ)在.git/refs/heads/目錄中。文件的內(nèi)容是它指向的快照的二進(jìn)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(jìn)制對(duì)象。

$ git hash-object -w test.txtc90c5155ccd6661aed956510f5bd57828eec9ddb

接下來(lái)，將該對(duì)象寫(xiě)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(gè)快照。

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

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

下面我們把快照的哈希值寫(xiě)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(guò)git log命令你可以看到兩個(gè)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(yùn)行過(guò)程大致如下：

• 找到HEAD指針對(duì)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(diǎn)（即前一個(gè)快照）c9053865e9dff393fd2f7a92a18f9bd7f2caa7fa。
• 等等,最后顯示當(dāng)前分支中所有的快照。

另外，上述我們?cè)岬椒种е羔樖莿?dòng)態(tài)的，下述三個(gè)命令會(huì)自動(dòng)覆蓋分支指針。

• Git commit：當(dāng)前分支的指針將移動(dòng)到新創(chuàng)建的快照上。
• Git pull：在當(dāng)前分支和遠(yuǎn)程分支合并后，指針會(huì)指向新創(chuàng)建的快照。
• Git reset [commit_sha]：當(dāng)前分支的指針將被復(fù)位到某個(gè)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(zé)編：郭芮