在工作過程中我們會不可避免的使用Git，但是你知道Git是如何存儲你的文件、如何保存你的提交信息嗎？等等 瞭解這些也便於我們更好的理解和記憶命令，更好的排查問題和使用Git，下面就讓我們來看一下吧~
本文主要依照官網的介紹根據真實項目中的變化總結整理而成
首先，我們要明確 Git 是一個分佈式版本控制系統 其本質是一套 內容尋址文件系統
通俗點說，Git 從核心上來看不過是簡單地存儲鍵值對（key-value）。它允許插入任意類型的內容，並會返回一個鍵值，通過該鍵值可以在任何時候再取出該內容。
ps : 下面所說的SHA-1碼 和 commit_id 是同一種
首先，Git存儲在本地的表現形式
當你在一個新目錄或已有目錄內執行 git init 時，Git 會創建一個 .git 目錄，幾乎所有 Git 存儲和操作的內容都位於該目錄下。如果你要備份或複製一個庫，基本上將這一目錄拷貝至其他地方就可以了。如下圖：
- info 目錄保存了一份不希望在 .gitignore 文件中管理的忽略模式 (ignored patterns) 的全局可執行文件
- hooks 目錄保存了客戶端或服務端鉤子腳本
- config 文件包含了項目特有的配置選項
- objects 目錄存儲所有數據內容
- refs 目錄存儲指向數據 (分支) 的提交對象的指針
- HEAD 文件指向當前分支
- index 文件保存了暫存區域信息
其中，HEAD 及 index 文件，objects 及 refs 目錄是 Git 的核心部分。
接下來，說一下Git的存儲方式
如上述所說，objects 目錄存儲所有數據內容，objects 目錄下的每一個文件是Git為每份存儲數據內容生成一個文件，取得該內容與頭信息的 SHA-1 校驗和，創建以該校驗和前兩個字符為名稱的子目錄，並以 (校驗和) 剩下 38 個字符為文件命名 (保存至子目錄下)。如下圖：
打開00文件夾可以看到裡面保存的內容：
Git 以一種類似 UNIX 文件系統但更簡單的方式來存儲內容。所有內容以 tree 或 blob 對象存儲，其中 tree 對象對應於 UNIX 中的目錄，blob 對象則大致對應於 inodes 或文件內容。
一個單獨的 tree 對象包含一條或多條 tree 記錄，每一條記錄含有一個指向 blob 或子 tree 對象的 SHA-1 指針，並附有該對象的權限模式 (mode)、類型和文件名信息。
正如 Git的每一次提交都是對代碼倉庫的完整備份，也就是保存了一份代碼倉庫完整的快照所說，每一個commit都是存儲為一個Tree，如下圖：
具體在git中為：
可以看到，目錄作為tree存儲，文件作為blob存儲
之後，我們通過 git cat-file-p
上述所說每個commit創建一個樹快照，那麼是通過什麼創建的呢？
這就是我們上述說的 用於存儲暫存區信息的index文件了。
通常 Git 根據你的暫存區域或 index 來創建並寫入一個 tree 。因此要創建一個 tree 對象的話首先要通過將一些文件暫存從而創建一個 index 。
這也是為什麼commit前必須要有文件被add到暫存區，如果暫存區為空，commit會報錯停止執行。
這個時候就有一個問題了，我們有多個快照樹，它們指向了你要跟蹤的項目的不同快照，其中也沒有關於誰、何時以及為何保存了這些快照的信息
此時，commit對象就出場了~ 每次commit提交後就會創建一個對應commit 對象，這個對象就是為你保存了這些基本信息的。
一般情況下，一次commit提交就可以理解為創建了一個tree樹，以commit_id為根節點的tree，該樹包含了當前項目的整體快照
當我們使用 git log命令查看提交歷史的時候，就展示了commit對象的一些基本信息，如下圖：
其中：commit 後跟的id就是當前commit快照的樹根節點id 其餘的還包含作者，作者郵箱，創建時間等基本信息
Git每次commit提交會保存項目快照，難道是將所有的文件重新複製一份嗎？
當然不可能，在git的文件系統中，是存在共用文件的。
比如有三次commit提交，產生了三個tree樹，它們在向下引用的時候，如果兩個commit中的整個文件夾或者某個文件沒有改變，這兩個commit的tree會指向同一個對象。對於兩次提交修改了的文件，則會創建一個該文件的一個新的版本的文件，上一次提交指向舊的文件，修改文件的提交指向新版本的文件。
整體情況如下圖：
另外，Git 用 zlib 壓縮文件內容，因此存儲的文件並不會佔用太多空間
瞭解了git整體存儲方式之後，我們再看一下前面提到的存儲指向數據 (分支) 的提交對象的指針的 refs目錄
refs目錄內容如下圖：
首先，也是思考一個問題：在項目開發中，有許多分支，每個分支的提交記錄都不相同，我們也不可能去記住每個commit_id，去執行像 git log1a410e 這樣的命令來查看完整的歷史，這樣的話你就要記得 1a410e 是你最後一次提交併且記得這個id，這樣才能在提交歷史中找到這些對象，git是怎樣的應對這個問題的呢？
這時候，我們需要一個文件來用一個簡單的名字來記錄這些 SHA-1 值，這樣就可以用這些指針而不是原來的 SHA-1 值去檢索了。在 Git 中，稱之為“引用”（references 或者 refs）。
可以在 .git/refs 目錄下面找到這些包含 SHA-1 值的文件。如下圖refs中heads文件下的文件，其中 每個文件存儲的是與文件名同名的分支的最新提交的commit_id：
添加上refs文件夾下的文件後，我們的Git存儲結構就看起來像下圖：
接下來，再思考一個問題，git是怎麼標識當前是在什麼分支，從而找到refs中對應的映射文件獲取SHA-1值呢？
那就是前面所說的HEAD文件了，我們打開文件可以看到以下內容：ref:refs/heads/test_branch
這裡標識的是當前指向的是test_branch分支，並且指定了要是用的映射文件的路徑，這樣就解決了上述問題，是不是特別簡單~
上述已經介紹了Git的三個主要類型：tree樹、commit對象、HEAD。下面我們說一下Git中另外一個重要的東西：Tag（標籤）Tag 對象比較簡單，Tag對象非常像一個 commit 對象---包含一個標籤，一組數據，一個消息和一個指針。最主要的區別就是 Tag 對象指向一個 commit 而不是一個 tree。它就像是一個分支引用，但是不會變化，永遠指向同一個 commit，僅僅是為了提供一個更加友好的名字。
好了，通過介紹了git的核心組成元素 HEAD及index文件，objects及refs目錄 , 你應該會對git的存儲和一些機制有一個簡單的整體瞭解，這對我們更好的理解git命令和更好的使用git是有幫助的。希望本片文章會對大家有些許幫助~
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