Git 内部原理

无论是从之前的章节直接跳到本章，还是读完了其余章节一直到这——你都将在本章见识到 Git 的内部工作原理和实现方式。我们发现学习这部分内容对于理解 Git 的用途和强大至关重要。不过也有人认为这些内容对于初学者而言可能难以理解且过于复杂。因此我们把这部分内容放在最后一章，在学习过程中可以先阅读这部分，也可以晚点阅读这部分，这取决于你自己。

无论如何，既然已经读到了这里，就让我们开始吧。首先要弄明白一点，从根本上来讲 Git 是一个内容寻址（content-addressable）文件系统，并在此之上提供了一个版本控制系统的用户界面。马上你就会学到这意味着什么。

早期的 Git（主要是 1.5 之前的版本）的用户界面要比现在复杂的多，因为它更侧重于作为一个文件系统，而不是一个打磨过的版本控制系统。不时会有一些陈词滥调抱怨早期那个晦涩复杂的 Git 用户界面；不过最近几年来，它已经被改进到不输于任何其他版本控制系统地清晰易用了。

内容寻址文件系统层是一套相当酷的东西，所以在本章我们会先讲解这部分内容。随后我们会学习传输机制和版本库管理任务——你迟早会和它们打交道。

底层命令和高层命令

本书旨在讨论如何通过 checkout、branch、remote 等大约 30 个诸如此类动词形式的命令来玩转 Git。然而，由于 Git 最初是一套面向版本控制系统的工具集，而不是一个完整的、用户友好的版本控制系统，所以它还包含了一部分用于完成底层工作的命令。这些命令被设计成能以 UNIX 命令行的风格连接在一起，抑或藉由脚本调用，来完成工作。这部分命令一般被称作“底层（plumbing）”命令，而那些更友好的命令则被称作“高层（porcelain）”命令。

本书前九章专注于探讨高层命令。然而在本章，我们将主要面对底层命令。因为，底层命令得以让你窥探 Git 内部的工作机制，也有助于说明 Git 是如何完成工作的，以及它为何如此运作。多数底层命令并不面向最终用户：它们更适合作为新命令和自定义脚本的组成部分。

当在一个新目录或已有目录执行 git init 时，Git 会创建一个 .git 目录。这个目录包含了几乎所有 Git 存储和操作的对象。如若想备份或复制一个版本库，只需把这个目录拷贝至另一处即可。本章探讨的所有内容，均位于这个目录内。该目录的结构如下所示：

$ ls -F1
HEAD
config*
description
hooks/
info/
objects/
refs/

该目录下可能还会包含其他文件，不过对于一个全新的 git init 版本库，这将是你看到的默认结构。 description 文件仅供 GitWeb 程序使用，我们无需关心。 config 文件包含项目特有的配置选项。 info 目录包含一个全局性排除（global exclude）文件，用以放置那些不希望被记录在 .gitignore 文件中的忽略模式（ignored patterns）。 hooks 目录包含客户端或服务端的钩子脚本（hook scripts），在 Git 钩子中这部分话题已被详细探讨过。

剩下的四个条目很重要：HEAD 文件、（尚待创建的）index 文件，和 objects 目录、refs 目录。这些条目是 Git 的核心组成部分。 objects 目录存储所有数据内容；refs 目录存储指向数据（分支）的提交对象的指针；HEAD 文件指示目前被检出的分支；index 文件保存暂存区信息。我们将详细地逐一检视这四部分，以期理解 Git 是如何运转的。