10.2 Git Internals - Git Objects （读书笔记哈）

Blob Object

  1. 10.1中说啦，git本质是一个内容可寻址的系统，所以Git的核心就是一个 key-value 键值对应的存储商店。你存入任何类型的内容，它都会返回一个key来让你可以重复取回存储的内容。
  2. 我们使用hash-object函数来演示这个基本的存储内容的功能。
  • 存储命令行中的“test content”内容
//依次执行下面的命令
//---------------------------------------------------------------------------------
//在test文件夹中初始化git仓库
$ git init test
//输出，在哪个目录创建 .git 目录
Initialized empty Git repository in /tmp/test/.git/
//进入该文件夹
$ cd test
//查找文件夹和文件，会输出几个空的文件夹
$ find .git/objects
//输出
.git/objects
.git/objects/info
.git/objects/pack
//只查找指定目录的文件
$ find .git/objects -type f
//什么也不输出，因为新初始化的仓库，.git/objects下没有任何文件
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
存储内容到数据库中，--stdin告诉命令从标准输入中读取内容，也就是'test content'
并将存储的内容的SHA-1值返回，该值由40个字符组成。
*/
$ echo 'test content' | git hash-object -w --stdin
/*
返回的SHA-1，由于SHA-1由内容计算而来，而hash-object命令也只保存内容
所以这个值每个电脑返回的都一样，我的跟书上的也一样
*/
d670460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4
//再次查找".git/objects"目录下的文件
$ find .git/objects -type f
/*
输出文件，可以看到是上面哪个值的前两个字母“d6”变成目录
剩余的38个字符作为文件名，存储啦一个文件。
这是git存储内容的最基本方式，每片内容都存为一个文件。
并且用其内容的SHA-1 checksum值来命名。
*/
.git/objects/d6/70460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
将文件内容重新读取出来。-p参数就是打印内容
*/
$ git cat-file -p d670460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4
/*
输出的内容就是刚刚存储的内容 “test content”
*/
test content

通过上面的操作，学到啥啦？
1. git把每一片内容都存为一个文件。文件名由存储的内容计算出的SHA-1值的后38位字符命名，且文件存放在.git/objects/d6/文件夹下，这个d6取自SHA-1值的前两位。

  • 存储test.txt文件中的version 1 version 2内容
/*
依次执行下面的命令
*/
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
在test.txt文件中写入“version 1”
*/
$ echo 'version 1' > test.txt
/*
将test.txt文件中的内容“version 1”以文件的形式
，存储到".git/objects"文件夹中。
并输出所存储内容的SHA-1值
*/
$ git hash-object -w test.txt
/*
“version 1”的SHA-1值
*/
83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
在test.txt文件中写入“version 2”
*/
$ echo 'version 2' > test.txt
/*
将test.txt文件中的内容“version 2”以文件的形式
，存储到".git/objects"文件夹中。
并输出所存储内容的SHA-1值
*/
$ git hash-object -w test.txt
/*
“version 2”的SHA-1值
*/
1f7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
查找 “.git/objects” 目录下的所有文件
*/
$ find .git/objects -type f
/*
输出显示，有三个文件，分别代表存储的三个内容。
就是"test content" "version 1" "version 2"
*/
.git/objects/1f/7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a
.git/objects/83/baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30
.git/objects/d6/70460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
用“.git/objects”目录下存储内容的文件，改变test.txt文件的内容
最简单的版本控制，将test.txt还原为“version 1”
*/
$ git cat-file -p 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 > test.txt
/*
查看test.txt的文件内容
*/
$ cat test.txt
/*
内容已经还原为“version 1”
*/
version 1
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
用“.git/objects”目录下存储内容的文件，改变test.txt文件的内容
最简单的版本控制，将test.txt还原为“version 2”
*/
$ git cat-file -p 1f7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a > test.txt
/*
查看test.txt的文件内容
*/
$ cat test.txt
/*
内容又变成"version 2"
*/
version 2
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
查看“.git/objects”目录下存储内容的文件的object类型
*/
$ git cat-file -t 1f7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a
/*
类型为blob
*/
blob

通过上面的操作，得到啥？
1. 使用git hash-object只是将文件内容保存到数据库中（.git/objects），不保存文件名。这种只保存内容的object类型，叫做blob

Tree Objects

  1. Tree Objects解决啦存储文件名的问题，并且允许你存储一组文件。
  2. Git中所有的内容都被存储为tree objects和blob objects
  3. 单个tree object包含一个或多个tree条目，tree条目就是指下图中的箭头，而每个tree条目包含一个SHA-1值，指向一个blob object或sub tree object，并且包含mode 、type、SHA-1、 filename等信息。
    图一：tree对象的基本结构
  4. 代码说话,下面的代码举例演示的就是图一。
/*
依次执行下面的命令
*/
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
” master^{tree}“ 代表`master`分支上的最后一个‘commit’所指向的那个‘tree object’对象
所以该命令就是打印输出 这个‘tree object’对象的内容。
*/
$ git cat-file -p master^{tree}
/*
所以，这个‘tree’指向两个‘blob’，并指向一个‘sub tree’，名字是'lib'
下面四列属性分别是：
*/
//mode type                      SHA-1                   filename
100644 blob a906cb2a4a904a152e80877d4088654daad0c859      README
100644 blob 8f94139338f9404f26296befa88755fc2598c289      Rakefile
040000 tree 99f1a6d12cb4b6f19c8655fca46c3ecf317074e0      lib
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
继续通过‘SHA-1’值来查看lib这个tree object‘的内容，
如下所示，’lib’指向’simplegit.rb‘这个'blob'类型的对象。
*/
$ git cat-file -p 99f1a6d12cb4b6f19c8655fca46c3ecf317074e0
100644 blob 47c6340d6459e05787f644c2447d2595f5d3a54b      simplegit.rb
  1. 创建tree object
  • Git通常通过staging area（即index）的状态来创建一系列tree object。所以先要通过将文件添加到staging area来生成index，才能创建tree object。
/*
依次执行下面的命令
*/
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
将‘version 1’的test.txt文件添加到‘staging area’
参数解释：
1.‘git update-index’：该命令来将文件添加到'Staging Area'（即更新'index'）
2.‘--add’ ：因为需要添加的文件不存在于‘Staging Area’，所以需要添加该参数
3.'--cacheinfo' :因为要添加的‘version 1’的test.txt不在'working tree'中，所以使用这个参数
        ，后面依次是　mode  object(输入对象的'SHA-1')  filename
这个SHA-1值就是上面代码中得到的。上面自己找。
mode只有下面三种是对git中的文件（blobs）是有效的，别的都是表示目录或子模块：
1.100644:代表正常文件
2.100755:代表可执行文件
3.120000:代表一个象征性链接
*/
$ git update-index --add --cacheinfo 100644 \
 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 test.txt
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
创建tree object
*/
$ git write-tree
/*
输出的是生成的tree object对象的'SHA-1'值
*/
d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579
/*
查看tree object的内容
*/
$ git cat-file -p d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579
/*
输出结果显示，该tree obejct指向
第一版本的test.txt文件的内容“version 1”存储在数据库中的‘blob’对象。
注意：‘blob’只保存文件的内容
*/
100644 blob 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30      test.txt
/*
用命令行确定tree object的类型
*/
$ git cat-file -t d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579
/*
输出结果显示类型为 ‘tree’
*/
tree
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
新建new.txt并添加到staging area，将‘version 2’的test.txt文件添加到staging area
，替换掉之前添加的内容为“version 1”的test.txt
*/
/*
新建new.txt
*/
$ echo 'new file' > new.txt
/*
将'version 2'添加到staging area中的test.txt中，替换‘version 1’
*/
$ git update-index --cacheinfo 100644 \
  1f7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a test.txt
$ git update-index test.txt
/*
将new.txt添加到staging area
*/
$ git update-index --add new.txt
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
从改变啦状态的staging area新建新的tree object
*/
$ git write-tree
/*
输出新建的tree object的SHA-1值。
*/
0155eb4229851634a0f03eb265b69f5a2d56f341
/*
查看新建的tree object的内容
*/
$ git cat-file -p 0155eb4229851634a0f03eb265b69f5a2d56f341
/*
从结果可以看到，这个tree object指向new.txt文件和“version 2”的test.txt文件，也就是两个blob
*/
100644 blob fa49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92      new.txt
100644 blob 1f7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a      test.txt
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
`git read-tree`：将已经创建的tree object读取到staging area中。
`--prefix=bak` ：该选项表示将读取的tree object作为当前
已经存在于staging area中的tree object对象的“子tree”
*/
$ git read-tree --prefix=bak d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579
/*
上一步读取操作后，staging area已经改变，新建新的tree object
*/
$ git write-tree
/*
输出新建的tree object的SHA-1值
*/
3c4e9cd789d88d8d89c1073707c3585e41b0e614
/*
查看新建的tree object的内容，可以看到指向两个blob，新增啦一个bak，是tree类型，就是上一步读取的那个tree object.
*/
$ git cat-file -p 3c4e9cd789d88d8d89c1073707c3585e41b0e614
040000 tree d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579      bak
100644 blob fa49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92      new.txt
100644 blob 1f7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a      test.txt

从上面的操作中，得到啥结论？

  • tree object可以包含多个条目，每个条目可以指向blob，也可以指向tree
  • tree object中的每行信息都存储啦mode、type、SHA-1、filename四个属性
  • tree object是根据staging area的状态来创建的，其状态改变，新建tree object，如果状态不变，那么新建的tree object与原来的相同（感觉应该更本没新建）
  • tree object和blob object都存储在.git/objects文件夹中
  • 上面操作最后得到的tree object的结构就如下面图二所示
    图二：最终tree object的结构图

Commit Objects

  1. snapshots== root tree object，一个顶层的tree object相当于整个工程的一个快照
    上面的一系列操作产生啦三个tree object，分别表示工程的三个snapshots快照，我们可以用这三个tree object来让工程恢复到某一状态。
    但是有一个问题，想要使用这三个tree object，我们得记住三个SHA-1值。
  2. commit object存储啦tree、author、committer等信息
  3. 跟着代码走
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
`git commit-tree`命令创建`commit object`对象，需要指定需要指向的`tree object`的`SHA-1`值（如`d8329f`）。
'first commit` 作为`commit object`的信息。
*/
$ echo 'first commit' | git commit-tree d8329f
/*
输出新建的`commit object`对象的`SHA-1`值
注意：输出的值与书本不一样，因为`commit object`中存储的时间、提交者等信息不同。
*/
fdf4fc3344e67ab068f836878b6c4951e3b15f3d
/*
查看生成的`commit object`的内容
*/
$ git cat-file -p fdf4fc3
/*
输出结果，显示啦`commit`指向的`tree`的`SHA-1`值，
还有author和committer、时间等信息。
*/
tree d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579
author Scott Chacon <schacon@gmail.com> 1243040974 -0700
committer Scott Chacon <schacon@gmail.com> 1243040974 -0700
/*
最后输出啦`commit`的`Message`信息。
*/
first commit
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
`git commit-tree`命令创建`commit object`对象
`-p fdf4fc3` ： 用于提供当前`commit`的`parent`,是上一个commit的`SHA-1`值
`second commit` 的parent是`first commit`
*/
$ echo 'second commit' | git commit-tree 0155eb -p fdf4fc3
/*
输出`commit object`的`SHA-1`值
*/
cac0cab538b970a37ea1e769cbbde608743bc96d
/*
`git commit-tree`命令创建`commit object`对象
`-p cac0cab` ： 用于提供当前`commit`的`parent`,是上一个commit的`SHA-1`值
third commit 的parent是`second commit`
*/
$ echo 'third commit'  | git commit-tree 3c4e9c -p cac0cab
/*
输出新建的`commit object`的`SHA-1`值。
*/
1a410efbd13591db07496601ebc7a059dd55cfe9
/*
`git log`命令查看'third commit'第三个commit的信息，自己看书去吧，
就是列出啦从'first commit'到'third commit'的各种文件变化和信息。
*/
git log --stat 1a410e
  • 上面的操作，在不使用任何前端命令（就是更加友好的用于版本控制的那些常见命令）的情况下，用low-level的操作创建啦一个Git history。
  • 上面的操作其实就是当你使用git add和git commit命令时，Git进行的本质上的操作。所以可以作以下理解：
    1. git add == 使用git update-index命令将文件添加到staging area，然后使用git write-tree来根据staging area的状态创建从顶层到底层的tree object。
    2. git commit == 使用git commit-tree命令创建commit object对象，指向当前staging area生成的top level的tree object，并且也同时指向上一个commit object对象，如果是初始的commit，那就不指向上一个commit啦，根本没有呀。
  • 使用SHA-1时，可以用短的，只用前6位字符。
  • blob、tree、 commit 这三个主要的git object最初都是作为单独的文件存储在.git/object目录下的。

  • 在进行啦上面一系列操作后，整个test仓库中的对象就如下图所示。


    图三：仓库中所有可以到达的对象图

Object Storage

  1. 上面一直用到SHA-1值，那么SHA-1值是怎么来的？下面用Ruby脚本语言来演示一下Git存储“what is up, doc?”这个字符串的过程，以及SHA-1值的产生。
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
在Terminal中输入`irb`来启动 `交互式ruby模式`
*/
$ irb
/*
输入content = "what is up, doc?"，相当于产生一个变量名为content的字符串。
*/
>> content = "what is up, doc?"
/*
会打印一下字符串内容。
*/
=> "what is up, doc?"
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
新建一个变量名为header的字符串。
Git会产生一个header，header由对象类型开始，这里是`blob`，然后加一个空格，再加上要存储内容的长度
最后加上一个 空字符
*/
>> header = "blob #{content.length}\0"
/*
会打印一下字符串内容。
*/
=> "blob 16\u0000"
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
Git 会链接header 和 content（就是要存储的内容），并通过链接后的内容计算出
一个SHA-1 checksum。
在Ruby中，计算SHA-1需要导入SHA-1的库，用require命令导入库。
然后用Digest::SHA1.hexdigest()计算SHA-1值
*/
/*
把header 和 content链接成一个字符串store
*/
>> store = header + content
/*
会打印一下字符串内容。blob 16\u0000 和 what is up, doc? 链接成一个字符串啦。
*/
=> "blob 16\u0000what is up, doc?"
/*
导入需要的库
*/
>> require 'digest/sha1'
=> true
/*
调用Digest::SHA1.hexdigest()方法并传入store作为参数
*/
>> sha1 = Digest::SHA1.hexdigest(store)
/*
打印出刚刚计算出的SHA-1值。
*/
=> "bd9dbf5aae1a3862dd1526723246b20206e5fc37"
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
Git 会使用`zlib`库来压缩要存储的内容，在Ruby可以导入zlib，并调用Zlib::Deflate.deflate(store)方法来压缩内容。
*/
/*
用require命令请求导入zlib库
*/
>> require 'zlib'
=> true
/*
调用Zlib::Deflate.deflate()并传入要压缩的内容store作为参数
并且将压缩后的内容存储到zlib_content这个变量中。
*/
>> zlib_content = Zlib::Deflate.deflate(store)
/*
会打印一下压缩后的内容。
*/
=> "x\x9CK\xCA\xC9OR04c(\xCFH,Q\xC8,V(-\xD0QH\xC9O\xB6\a\x00_\x1C\a\x9D"
//---------------------------------------------------------------------------------
/*
之前已经看到过,blob对象存储的文件夹是：
.git/objects/d6/70460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4
用SHA-1值的前两位作为文件夹名，用后38位作为blob对象的文件名。
*/
>> path = '.git/objects/' + sha1[0,2] + '/' + sha1[2,38]
/*
同样打印，所以这个文件夹就是本次存储的路径
*/
=> ".git/objects/bd/9dbf5aae1a3862dd1526723246b20206e5fc37"
/*
用require命令请求导入fileutils库，用于创建文件夹
*/
>> require 'fileutils'
=> true
/*
调用mkdir_p方法，创建文件夹
*/
>> FileUtils.mkdir_p(File.dirname(path))
/*
打印结果就是创建好的文件存储路径啦。
*/
=> ".git/objects/bd"
/*
调用open打开文件，调用嗯write，传入zlib_content进行写入保存文件。
*/
>> File.open(path, 'w') { |f| f.write zlib_content }
=> 32
  • 上面的操作就是Git存储一个blob的全过程，tree和commit对象的存储跟这个一样，唯一的不同就是header里的type改成tree、commit，那么从这些操作中得到啥结论呢？
    1. blob对象的内容不仅仅是要存储的文件内容，还在前面加上啦一个header。
      所以blob的完整内容为： header + content,而且还会对完整内容进行压缩。
    2. blob对象的SHA-1值是通过其完整内容（header + content）计算出来的。
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