Git

Git 的数据模型

git数据模型.svg

对象类型

Git 的核心就是一个内容寻址的对象数据库（通过内容的哈希值来唯一识别和访问数据，而不是用名字或位置），有 3 种对象类型：

类型	用途
blob	代表文件的内容
tree	代表目录（以及其中的文件/子目录）
commit	代表一次提交

每个对象都有一个唯一的 SHA-1 哈希作为 ID

type object = blob | tree | commit

1. blob（Binary Large Object）

blob 用于保存文件内容的本身
每个唯一内容的文件只会生成一个 blob
Git 不管文件名或路径，只看内容，内容变了就是新 blob

// blob 是一组数据
type blob = array<byte>

2. tree

tree 表示一个目录，记录目录下的所有文件（blob）和子目录（tree）的哈希值，定义了快照的结构和内容
包含文件名、权限、对象类型、对象哈希

// tree 是一个包含文件和目录的目录
type tree = map<string, tree | blob>

3. commit

commit 是在提交时创建的对象
包含 tree（项目快照）的哈希值以及父提交（前一个提交）、作者信息、提交说明、提交时间等元数据

// commit 包含一个父提交，顶层树和元数据
type commit = struct {
  parents: array<commit>
  author: string
  message: string
  snapshot: tree
}

blob、tree、commit 层次关系

git对象层次关系.png

对象寻址

Git 在储存数据时，所有的对象都会基于它们的 SHA-1 哈希进行寻址

objects = map<string, object>  // 哈希值 -> 对象

def store(object):
  id = sha1(object)
  objects[id] = object

def load(id)
  return objects[id]

blob、tree 和 commit 都是对象，当它们引用其他对象时，它们并没有真正的在硬盘上保存这些对象，而是仅仅保存了它们的哈希值作为指针

引用

所有的快照可以通过它们的 SHA-1 哈希值来标记，但这很不方便，毕竟谁也记不住一串 40 位的十六进制字符

人能看懂名字：main、master、HEAD 等
Git 能看懂哈希：d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579

引用（reference）是一个人类可读的名字，用来指向 Git 对象（通常是 commit 对象）的哈希，于是引用就可以把上述两者联系起来

references = map<string, string>  // 名字 -> 哈希值

def update_reference(name, id):
  references[name] = id

def read_reference(name):
  return references[name]

def load_reference(name_or_id):
  // 传入 name，先通过 references 去除 id 再加载
  if name_or_id in references:
    return load(references[name_or_id])
  // 传入 id，直接加载
  else:
    return load(name_or_id)

1. 引用的作用

管理分支：每个 branch 其实就是一个 ref

分支是 ref 的一种，位于 refs/heads/ 目录下，它是一个可移动的指针，指向某个 commit，当提交新的 commit，分支指针会自动向前移动，指向最新提交
管理标签：每个 tag 也是一个 ref

标签也是 ref 的一种，位于 refs/tags/ 目录下，它是一个固定的指针，通常指向某个特定的 commit，标签一般用于给重要版本打标记，比如 v1.0、release-2023-08，标签一般不随新提交移动，是静态的
管理当前状态：HEAD 是一个特殊的 ref，用来指示“当前在哪个分支”或“当前在哪个 commit 上”

2. 引用的位置

Git 把所有的引用保存在 .git/refs 目录下：

.git/
├── HEAD                        # 当前引用
├── refs/
│   ├── heads/                  # 分支引用
│   │   ├── main
│   │   └── dev
│   └── tags/                   # 标签引用
│   |   └── v1.0
|   ├── remotes/                # 远程分支引用
│   │   └── origin/
│   │       ├── main
│   │       └── dev
└── packed-refs                 # 被压缩的引用（很多时 Git 会打包）

分区

Git 把工作状态分成了三个分区：

工作区（Working Directory）
暂存区（Staging Area）
仓库区（Repository）

1. 工作区

工作区就是所有源文件目录，增加文件、修改文件首先发生在这个区域，文件在这个区的状态是红色的已修改（modified），通过 git status 可以看到哪些文件被修改了

2. 暂存区

使用 git add <file> 可以把文件从“工作区”放进“暂存区”，暂存区包含了当前想提交的文件内容的快照，但这个快照并不是直接拷贝整个文件，而是：

记录了文件路径
文件的执行权限
文件对应的 blob 对象的哈希值

当被修改的文件加入暂存区后，状态会变成绿色的已修改（modified），它存储在 .git/index 文件中

3. 仓库区

使用 git commit 命令时，Git 会把“暂存区”的内容保存到本地仓库，仓库中记录的是 Git 对象（提交 commit、树 tree、文件 blob），这些对象组成了 Git 的历史，位于 .git/objects/ 中，是 Git 的核心数据

三大分区工作流程

基本的 Git 工作流程如下：

在工作区中修改文件
将你想要下次提交的更改选择性地暂存，这样只会将更改的部分添加到暂存区
提交更新，找到暂存区的文件，将快照永久性存储到 Git 目录

                                              编辑文件
                                                ↓
                                              工作区
                                                ↓ git add
                                              暂存区
                                                ↓ git commit
                                              仓库区

远端仓库

远端仓库是托管在网络服务器（如互联网、局域网）上的 Git 仓库，与本地仓库（开发者电脑上的仓库）相对应。它本质上是一个裸仓库（Bare Repository），即不包含工作区，仅存储版本控制所需的元数据（如提交历史、分支信息等），专门用于接收和分发代码，通常位于第三方托管平台。

这里的远端不一定表示仓库在网络上的其他位置，而只是表示仓库在别处，所以也可以在自己的本地主机上创建一个远端仓库，在这样的远端仓库上工作，仍然需要和其它远端仓库上一样的标准推送、拉取和抓取操作。

1. 远程仓库作用

代码备份：本地代码推送到远程仓库后，即使本地设备故障，也能从远端恢复代码。
多人协作：团队成员通过远端仓库共享代码，避免直接传输文件的混乱（如邮件、U 盘传递）。
版本集中管理：远端仓库保存完整的提交历史，所有成员可基于同一版本库协作，减少冲突。
支持分支协作：远端仓库可托管多个分支（如main、develop），方便多人并行开发。

2. 常见的托管平台

远端仓库通常需要借助第三方平台托管，以下是主流选择：

平台	特点	适用场景
GitHub	全球最大的开源社区，支持公开 / 私有仓库，集成 CI/CD、Issue 管理等	开源项目、个人学习、团队协作
GitLab	支持自托管（可部署在企业内网），功能全面（代码审查、容器 registry 等）	企业级私有项目、对数据安全要求高的场景
Gitee（码云）	国内平台，访问速度快，支持中文，提供免费私有仓库	国内团队协作、对访问速度敏感的项目
Bitbucket	与 Atlassian 工具（Jira、Confluence）集成紧密，适合小型团队	与 Atlassian 生态结合的团队

Git 配置

Git 自带一个 git config 的工具来帮助设置控制 Git 外观和行为的配置变量，Git 配置有三个层级，配置的优先级从低到高依次是：

层级	作用范围	配置文件位置
系统级（system）	适用于系统上所有用户	`/etc/gitconfig`（Linux/macOS）
全局级（global）	当前用户所有仓库	`~/.gitconfig` 或 `~/.config/git/config`
仓库级（local）	当前 Git 仓库	`.git/config`

执行 git config 配置时可以指定配置层级
每一个级别会覆盖上一级别的配置，所以 .git/config 的配置变量会覆盖 /etc/gitconfig 中的配置变量

常用命令：

查看所有配置：

git config --list

查看某个配置项：

git config user.name

设置用户名和邮箱：

git config --global user.name "name"
git config --global user.email "name@example.com"

设置默认编辑器：

git config --global core.editor "vim"

配置合并工具：

git config --global merge.tool meld

设置别名：

git config --global alias.co checkout
git config --global alias.br branch
git config --global alias.ci commit

Git 的命令接口

基础

`help`

用于查看 Git 命令的帮助信息

常见用法：

git help <verb>：获取 <verb> 命令的帮助
git <verb> --help：与 git help 等效
man git-<verb>：使用 man 手册查看命令帮助

`init`

用于将当前目录初始化为 Git 仓库，生成 .git 子目录，包含 Git 所需的必要文件

常见用法：

git init：初始化当前目录为仓库

`status`

用于显示当前工作目录和暂存区的状态，比如

被修改但还未提交的文件
已经准备好提交的文件
新建但未被跟踪的文件
当前所在的分支
当前分支与远程分支的同步状态（是否落后或领先）

常见用法：

git status：显示完整状态
git status -s：显示简洁状态（简洁格式）

`add`

用于将指定文件的变更添加到暂存区，常用于：

把未被跟踪的文件变为已跟踪状态
更新已跟踪文件的快照

常见用法：

git add <filename>：将单个 filename 文件添加到暂存区
git add <directory>：将整个 directory 目录添加到暂存区
git add .：将该目录下所有文件添加到暂存区
git add -u：添加所有被跟踪文件的修改（不包括新文件，因为新文件还未被跟踪）
git add -p：交互式添加文件的部分修改

`commit`

用于将暂存区的内容（即通过 git add 添加的变更）提交到 Git 仓库，形成一次新的提交记录

常见用法：

git commit：创建一次提交，打开编辑器编辑提交信息
git commit -m "<message>"：直接附带提交信息，跳过编辑器
git commit -a -m "<message>"：跳过暂存区，直接提交所有已跟踪文件的修改

参考如何编写良好的提交信息

`log`

用于显示当前分支的提交历史，按时间从新到旧列出每一次提交，包括提交哈希、作者、时间、提交信息等

常见用法：

git log：显示完整的提交历史
git log <filename>：查看指定文件的提交历史
git log -<n>：显示最近 n 条提交
git log --oneline：显示提交历史，精简格式，单行显示
git log --oneline --graph --all --decorate：图形化查看提交历史

`diff`

显示两个版本之间的内容差异

常见用法：

git diff：查看工作区（未暂存）和暂存区的差异
git diff --staged：查看暂存区和最新提交（HEAD）的差异
git diff HEAD：查看整个工作区（包括未暂存和暂存的）与最新提交的差异
git diff <branch1> <branch2>：查看两个分支之间的差异
git diff <commit1> <commit2>：查看两个提交之间的差异
git diff <tag1> <tag2>：查看两个标签之间的差异

分支

`branch`

用于 Git 中的分支管理，包括创建、查看、删除、重命名本地或远程分支等

常见用法：

git branch：查看所有本地分支
git branch -vv：查看所有分支及其对应的远程分支、最新提交、同步状态（是否 ahead/behind）
git branch <new-branch>：创建新分支（不会自动切换）
git branch -d <branch>：删除已合并的本地分支，如果分支未合并 Git 会阻止删除（安全删除）
git branch -D <branch>：会强制删除分支（不管是否已合并）
git branch -m <old-name> <new-name>：重命名分支
git branch -m <new-name> ：重命名当前分支
git branch --set-upstream-to=<remote/branch> <branch>：将本地 branch 分支设置为跟踪远程 remote/branch 分支，方便后续使用 git pull 或 git push 时自动匹配远程目标

checkout
Section titled “checkout”

用于切换分支，或者将工作区的文件还原到某个提交或分支的状态

常见用法：

git checkout <branch>：切换到指定分支
git checkout -b <new-branch>：创建并切换到新分支（相当于 git branch + git checkout）
git checkout <commit>：将工作区还原到某个提交（ HEAD 会处于游离状态）
git checkout -- <file>：丢弃工作区中对指定文件的修改，恢复为上一次提交的状态
git checkout <commit-hash> -- file.txt：丢弃工作区中对指定文件的修改，恢复为 commit-hash 指定的提交状态

`merge`

用于将另一个分支的修改合并到当前分支，生成一次新的合并提交

常见用法：

git merge <branch>：将指定分支合并到当前分支
git merge --no-ff <branch>：强制创建一次合并提交，即使可以 fast-forward（便于保留分支历史）
git merge --abort：合并冲突未解决时，取消合并并回退到合并前的状态
git mergetool：在遇到合并冲突时，调用合并工具（如 VS Code、meld、vimdiff 等）来手动解决冲突

`rebase`

把前分支上从公共祖先之后的提交一个个取出来，重新应用（复制）到目标分支的最新提交上

常见用法：

git rebase <branch>：将当前分支的提交，变基到 <branch> 的最新提交上
git rebase -i <commit>：交互式变基，从指定提交之后开始，支持编辑、压缩、删除等操作（常用于整理提交历史）

远端

`remote`

用于管理远端仓库的引用，包括查看、添加、删除和修改远端仓库

常见用法：

git remote：列出所有远端仓库的简短名称（如 origin）
git remote -v：显示远端仓库的详细 URL 信息
git remote add <name> <url>：添加一个新的远端仓库，并命名为 <name>
git remote remove <name>：删除指定的远端仓库
git remote rename <old> <new>：重命名远端仓库
git remote show <name>：显示指定远端仓库的详细信息，包括跟踪的分支和推送权限

`clone`

用于从远端仓库复制整个仓库到本地，包含所有分支和提交历史

常见用法：

git clone <url>：克隆远端仓库到当前目录，默认目录名为仓库名
git clone <url> <directory>：克隆远端仓库到指定目录
git clone --branch <branch> <url>：克隆指定分支
git clone --depth <n> <url>：浅克隆，只获取最近的 n 次提交，减少下载量

`fetch`

从远端仓库获取最新的更新，但不会自动合并到当前分支，只是把更新下载到本地仓库

常见用法：

git fetch：从默认远端仓库（如 origin）获取所有分支的更新
git fetch <remote>：从指定远端仓库获取更新
git fetch <remote> <branch>：只获取指定远端仓库的指定分支的更新

`pull`

从远端仓库拉取最新的更改并自动合并到当前分支，等同于执行 git fetch + git merge

常见用法：

git pull：从默认远端仓库拉取当前分支的更新并合并
git pull <remote> <branch>：从指定远端仓库和分支拉取更新并合并
git pull --rebase：拉取更新后使用 rebase 代替 merge，保持提交历史整洁

`push`

将本地分支的提交推送到远端仓库，更新远端分支

常见用法：

git push：将当前分支推送到默认远端仓库对应的分支
git push <remote> <branch>：将本地分支推送到指定远端仓库的分支
git push -u <remote> <branch>：推送并设置本地分支跟踪指定远端分支（方便后续使用 git pull 或 git push）
git push <remote> <tagname>：将本地标签推送到远端仓库

其它

撤销 & 停止追踪

git commit --amend：主要用途有两个
- 修改最近一次提交的提交信息（比如改错字、补充说明）
- 将暂存区的新修改合并进最近一次提交（不产生新的提交记录）
git reset HEAD <file>：将文件从暂存区移除，恢复为未暂存状态
git checkout -- <file>：丢弃工作区对指定文件的修改（恢复到暂存区或最新提交状态）
git rm --cached <filename>：停止 Git 跟踪，但保留本地文件（仅取消追踪文件）
git rm <filename>：删除文件并从版本控制中移除（删除文件并取消追踪）

.gitignore

.gitignore 文件用于告诉 Git 哪些文件或目录应该被忽略，不纳入版本控制，能帮助避免提交临时文件、编译产物、日志文件等不需要跟踪的内容

.gitignore 文件格式与规则：

每一行写一个模式
空行或以 # 开头的行表示注释
支持通配符：
- * 匹配任意字符
- ? 匹配单个字符
- ** 匹配任意目录层级
以 / 开头表示相对仓库根目录匹配
以 / 结尾表示目录

示例：

# 忽略所有 .log 文件
*.log

# 忽略 node_modules 目录
node_modules/

# 忽略所有 .DS_Store 文件（macOS系统文件）
.DS_Store

# 忽略所有临时文件
*.tmp

# 忽略 dist 目录
/dist/

# 忽略所有以 ~ 结尾的文件（编辑器临时文件）
*~

# 忽略 config.json 文件（通常是包含配置信息的文件）
config.json

参考资料

Pro Git（中文版）

Git

Git 的数据模型

对象类型

对象寻址

引用

分区

远端仓库

Git 配置

Git 的命令接口

基础

`help`

`init`

`status`

`add`

`commit`

`log`

`diff`

分支

`branch`

`checkout`

`merge`

`rebase`

远端

`remote`

`clone`

`fetch`

`pull`

`push`

标签

`tag`

其它

参考资料