| 首先，这篇不是真正意义上的翻译，所以大家在看的时候不要找对应的英文文章对应着看。这篇文章之所以归类为翻译，是因为最开始有一篇英文文章让我对git内部机制有了清楚的认识，它可以说是我git的启蒙老师吧。然后很久过去后，自己也有了很多的git项目实践，觉得有必要从自己的理解角度（微命令和常用命令对应分析）来整理下自己的理解，于是有了这篇博文。
git是一种管理数据的工具，一种支持快速索引查找数据并管理数据变化的工具。它为数据添加一个头封装为对象块(本文称为git对象)然后保存为文件，并根据数据生成一个SHA值,然后以该值作为文件名称的依据，SHA值的前2位是文件的目录名字，后面的值为文件名，这样就能很容易根据SHA查找到数据。同时由于SHA的唯一性，一旦文件内容改变，其对应的SHA就会变化，因而很适合文件变化管理。git总共有四类对象：
blob对象：
该对象是真正的数据对象，它的内容是各种文件的数据内容，比如git项目里的文件数据。需要注意的是blob对象只是保存数据，并不保存数据的额外信息，比如文件名，文件大小。
tree对象：
该对象是一种管理对象，它是用来管理对象的对象，其内容指出了该tree包含哪些子对象，tree可以递归的，也就说tree可以包含其他的tree。Tree对象就像linux文件系统里的目录一样，目录本身是一种文件，只不过目录文件的内容是目录下的文件信息,目录下还有子目录。
commit对象：
commit对象是真正直接呈现给git使用者的，它就是我们经常说到的git项目历史记录，我们经常用的git
show xxx,git log xxx,git check xxx等命令后面接的数字就是commit对象的名字，也就是commit对象对应的SHA值。commit对象必须有一个tree对象，它本身并不和数据有直接联系，git工具通过它的tree对象找到该commit对应的数据，同时和tree对象一样，它可以有自己的父亲commit，这样就形成了git历史单向链表。
tag 对象：
tag对象其实就是上面三种对象的一种别名表达方式。从上面的描述我们可知，git对象的名字是SHA值，就是一堆没有规律的长串的字符，用户自然不容易记也记不住。因此git提出了tag对象这样一种对象，它允许用户以他们容易识别的名字来标示上面的任一对象。
有了这些基本概念，我们通过使用git 微命令来详细的认识下这些对象的形式，生成及使用。git微命令是相对
我们平时用的git commit, git addd等命令而言的，微命令做的事情少，可以很清晰看到每一个步骤。
创建新的git项目
我们执行git init后，系统会自动帮我们创建一个隐藏目录.git，具体内容如下：
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git init .
Initialized empty Git repository in /tmp/test/.git/
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ tree . -al
.
└── .git
├── branches
├── config
├── description
├── HEAD
├── hooks
│ ├── applypatch-msg.sample
│ ├── commit-msg.sample
│ ├── post-update.sample
│ ├── pre-applypatch.sample
│ ├── pre-commit.sample
│ ├── prepare-commit-msg.sample
│ ├── pre-push.sample
│ ├── pre-rebase.sample
│ └── update.sample
├── info
│ └── exclude
├── objects
│ ├── info
│ └── pack
└── refs
├── heads
└── tags
|
上面的.git/objects是最重要的目录，它就是用来保存上面提到的四种对象文件的目录。
生成Blob对象
git生成blob对象是使用githash-object来生成，具体操作如下：
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "itleaks test">test.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git hash-object -w test.txt
be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ tree . -al
.
├── .git
│ ├── branches
│ ├── config
│ ├── description
│ ├── HEAD
│ ├── hooks
│ │ ├── applypatch-msg.sample
│ │ ├── commit-msg.sample
│ │ ├── post-update.sample
│ │ ├── pre-applypatch.sample
│ │ ├── pre-commit.sample
│ │ ├── prepare-commit-msg.sample
│ │ ├── pre-push.sample
│ │ ├── pre-rebase.sample
│ │ └── update.sample
│ ├── info
│ │ └── exclude
│ ├── objects
│ │ ├── be
│ │ │ └── 976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
│ │ ├── info
│ │ └── pack
│ └── refs
│ ├── heads
│ └── tags
└── test.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
|
从上面可以看出，当我们使用hash-object–w生成一个对象后,git会在.git/objects下生一个文件be/
976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c,这个就是SHA值。有了这个对象的SHA值后，我们可以通过gitcat-file命令来查看该对象的原始数据。
//查看对象类型
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
blob
//查看对象内容
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
itleaks test
|
此时对应的数据对象图如下：
到这里，你可能会问，test.txt这个名字的信息保存在哪呢？其实前面已经提到了，blob对象只存数据(上面的字符串”
itleaks test”)，并不保存其他额外信息。那这个名字什么时候保存的呢？保存咋哪里呢？这个就是由下面要提到的tree
对象来维护的。
生成Tree对象
上面的操作过后，系统已经存在一个blob对象了。我们可以将该对象添加到一个tree对象里,在添加到tree对象前，必须将该blob对象封装成一个tree
对象的item数据块, 并将该item数据块写到cache里。item数据块的格式是blob对象SHA值+数据文件名字(test.txt)+文件模式(100644)。这一个过程由git
update-index完成
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git update-index --add --cacheinfo 100644 \
> be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c test.txt
//到此，终于出现了前面提到的test.txt，这里才是我们在git里看到的文件名
//其实这里的文件名也可以填其他名字，git系统并不认识操作系统中的文件名，只
//知道这里的文件名，然后其他用户通过git clone 该git项目时，该blob对象对应的数据
//文件会命名为这里指定的名称
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git ls-files
test.txt
//ls-files可以查看cache里的所有blob对象描述
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
//update-index执行后，并不会增加object
|
如果有多个数据，可以重复执行上面的命令，将多个blob对象添加到cache中。然后当用户执行git write-tree的时候，就会生成一个tree对象，并将cache里的所有blob对象的描述数据添加到tree对象的文件里，具体命令如下：
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git write-tree
941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
//新增了一个object文件
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
tree
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
100644 blob be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c test.txt
//tree对象的内容是描述其管理的blob对象的指向信息
|
此时对应的数据对象图如下：
到此为止，所有的对象都是相对底层的数据对象，git用户一般是不会直接使用的。然后就该commit对象露面了。
生成commit对象
其实commit对象，你可以理解成tree对象的扩展，它是用来描述一个tree对象的额外信息的。它相当于是tree对象为用户预留出来的接口，用户通过生成一个commit对象，就可以给一个tree对象打标签，比如用户姓名，描述，时间。具体生成过程如下：
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo 'initial version' | git commit-tree 941220dc97574b7dba
f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
//上面的941220dc97574b7dba就是tree对象的SHA值
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/f7/bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
//commit也是一个对象
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
commit
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
tree 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
author itleaks <itleaks@126.com> 1403052327 +0800
committer itleaks <itleaks@126.com> 1403052327 +0800
initial version
//commit对象的内容指出了它描述的是哪个tree
|
此时对应的数据对象图如下：
Commit生成后，用户就熟悉了，用户通过常用的git show命令就可以很直接的查看这个commit
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800
initial version
diff --git a/test.txt b/test.txt
new file mode 100644
index 0000000..be976ca
--- /dev/null
+++ b/test.txt
@@ -0,0 +1 @@
+itleaks test |
那执行git log呢？
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log
fatal: bad default revision 'HEAD'
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ cat .git/HEAD
ref: refs/heads/master
itleaks@Itleaks:/tmp/test $ tree .git/refs/heads/
.git/refs/heads/
0 directories, 0 files
|
系统会提示bad HEAD,这是因为refs/heads/maste文件不存在。这个就是下面我要讲的git
referrence对象。
Ref对象
从名字可以看出来，它就是一个引用，它就是commit对象的别名，它直接以字符串的形式保存一个commit对象的名字，这样用户直接根据ref对象的名字就可以直接找到对应的commit对象，而不用记住一长串SHA字符串。另外，这里的ref对象就是我们常说说到git
branch，一个branch对应一个refs/heads/xx文件。
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2"
> .git/refs/heads/master
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/f7/bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
//生成ref并没有新增object
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/refs/ -type f
.git/refs/heads/master
//执行上面的命令生成一个master ref对象后，用户不再需要使用git show SHA值，而是
//直接使用git show name就可以查看commit对象的详细信息
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show master
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800
initial version
diff --git a/test.txt b/test.txt
new file mode 100644
index 0000000..be976ca
--- /dev/null
+++ b/test.txt
@@ -0,0 +1 @@
+itleaks test
|
refs/heads/master生成后，用户终于可以使用gitlog查看了
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800
initial version
|
此时对应的数据对象图如下：
微git操作对应的git常用命令
到此，大家估计也看累了吧，但是如果我告诉你上面这么长的操作，用户其实通过如下两条命令可以实现一样的效果，你会不会惊讶啊!
git add test.txt
git commit -sm “initial version”
|
我们也来看下这两条操作对应的.git内容变化过程
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "itleaks test">test.txt
itleaks@Itleaks :/tmp/test$ git add test.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
blob
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git ls-files
test.txt
|
从上面可以看出，git add命令会为我们创建blob对象，并且自动将该blob对象添加到cache中。更不可思议的是，生成的对象名字be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c和上面的一模一样，为啥，这是由SHA签名生成机制相关---只要数据一致，其产生的SHA一定一样。
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git commit -sm "initial version"
[master (root-commit) 12ca076] initial version
1 file changed, 1 insertion(+)
create mode 100644 test.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/12/ca0768b1a7c1f5f8547617af78e13d7263aaba
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 12ca0768b1a7c1f5f8547617af78e13d7263aaba
tree 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
author itleaks <itleaks@126.com> 1403098727 +0800
committer itleaks <itleaks@126.com> 1403098727 +0800
initial version
Signed-off-by: itleaks <itleaks@126.com>
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 941220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
100644 blob be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c test.txt
|
从上面可以看出commit这条命令生成了两个对象：tree对象和commit对象.大家注意没，只有commit对象的SHA值和我们上面不一样，另外两个对象是一样的，为什么？那是因为commit对象的内容中包含时间，两次commit对象生成的时间不一样意味着其内容就不一样，进而其SHA自然不一样。
commit链形成
上面的操作，只生成一个blob对象, 一个tree对象，一个commit对象，还没法看到commit链的形成过程。因此，为了生成链，我们还需要生成另外一个commit对象。接着实验。
新增文件，并重复上面的操作的。
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "second file">2.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git hash-object -w 2.txt
1c59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/f7/bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
.git/objects/1c/59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t 1c59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
blob
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 1c59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
second file
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git ls-files
test.txt
//原来的cache还在，因此只需添加新的blob对象到cache中去
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git update-index --add 2.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git ls-files
2.txt
test.txt
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git write-tree
931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ find .git/objects/ -type f
.git/objects/f7/bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
.git/objects/1c/59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b
.git/objects/93/1fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
.git/objects/be/976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c
.git/objects/94/1220dc97574b7dba7b22fdb21333c7227c9603
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -t 931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
tree
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p 931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
100644 blob 1c59427adc4b205a270d8f810310394962e79a8b 2.txt
100644 blob be976caf33466b3a9fbc04260139a992e5664b9c test.txt
//这里可以看出，这个新增的tree对象指向了两个blob对象
|
接下来就是commit链形成的重点了，在生成commit对象时，有一个-p参数，这个参数用来指示新生成的commit对象的父亲commit的。下面就来看看带这个参数和没带这个参数的生成的commit对象的差别
不带-p参数时
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "second commit"|git commit-tree 931fdc25cbc
2969683f04d3a32af0d6abf97f170190163b72e3
itleaks@Itleaks:/tmp/ test $ git cat-file -p 2969683f0
tree 931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
author itleaks <itleaks@126.com> 1403055500 +0800
committer itleaks <itleaks@126.com> 1403055500 +0800
second commit
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show 2969683f04d3a
commit 2969683f04d3a32af0d6abf97f170190163b72e3
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 09:38:20 2014 +0800
second commit
diff --git a/2.txt b/2.txt
new file mode 100644
index 0000000..1c59427
--- /dev/null
+++ b/2.txt
@@ -0,0 +1 @@
+second file
diff --git a/test.txt b/test.txt
new file mode 100644
index 0000000..be976ca
--- /dev/null
+++ b/test.txt
@@ -0,0 +1 @@
+itleaks test
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log 2969683f04d3a
commit 2969683f04d3a32af0d6abf97f170190163b72e3
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 09:38:20 2014 +0800
second commit
//没带-p参数时，这个新的commit相当于这次commit一下子增加了两个文件
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log 2969683f04d3a
commit 2969683f04d3a32af0d6abf97f170190163b72e3
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 09:38:20 2014 +0800
second commit
//这里只有一条commit记录
|
带-p参数时
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ echo "second commit2"|git commit-tree 931fdc25cbc -p f7bde89df6b5d8ea3f
c29d97b2a89c18bdc68f0812749c76fdadd477cf
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git cat-file -p c29d97b2a89c1
tree 931fdc25cbc3e0afa6e34cf275693ade0daf2c73
parent f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
author itleaks <itleaks@126.com> 1403055858 +0800
committer itleaks <itleaks@126.com> 1403055858 +0800
second commit2
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show c29d97
commit c29d97b2a89c18bdc68f0812749c76fdadd477cf
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 09:44:18 2014 +0800
second commit2
diff --git a/2.txt b/2.txt
new file mode 100644
index 0000000..1c59427
--- /dev/null
+++ b/2.txt
@@ -0,0 +1 @@
+second file
//带了-p参数的commit，显示出来的修改只是增加了2.txt文件
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log c29d97
commit c29d97b2a89c18bdc68f0812749c76fdadd477cf
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 09:44:18 2014 +0800
second commit2
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800
initial version
//这里，可以看到”second commit2"前面的commit是” initial version”，这就是commit链
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此次操作后对象图如下：
Branch更新
上面新增了两个commit对象后，系统并不会自动更新branch的信息，需要用户主动更新，通过update-ref及尅实现，具体实现如下：
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git show master
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800
initial version
diff --git a/test.txt b/test.txt
new file mode 100644
index 0000000..be976ca
--- /dev/null
+++ b/test.txt
@@ -0,0 +1 @@
+itleaks test
//brach master还没有更新，接下来更新
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git update-ref refs/heads/master c29d97
itleaks@Itleaks:/tmp/test$ git log
commit c29d97b2a89c18bdc68f0812749c76fdadd477cf
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 09:44:18 2014 +0800
second commit2
commit f7bde89df6b5d8ea3fa3ccae0e3d53e8a5aa25d2
Author: itleaks <itleaks@126.com>
Date: Wed Jun 18 08:45:27 2014 +0800
initial version
//看到我们上面添加的” second commit2” commit了
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此次操作后对象图如下：
|
