软件构造 | Git原理

原创已于 2022-06-01 21:21:10 修改 · 260 阅读

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#git

于 2022-06-01 21:07:48 首次发布

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软件构造这门课在实验中经常要用到Git指令，Git的指令也很简单，简单来讲常用的只有pull、commit、push，但是我们并不了解Git的很多原理以及细节，这篇blog会详细介绍这些东西。
本文中使用了git tree指令，在windows使用该指令可以参考文章：Git Bash下安装使用tree（在windows）

本文章主要参考视频https://www.bilibili.com/video/av77252063

Git如何存储信息

Git内部使用二进制的形式存储，如果使用cayt指令查看.git文件中的内容，看到的均是乱码。

新建.txt文件并且将其加入到暂存区中

git init
echo '111' > a.txt
echo '222' > b.txt
git add *.txt

使用tree .git/objects指令查看
在这里插入图片描述

使用cat指令查看内容，输出如下，因为git对数据进行了多次压缩，所以如果直接使用cat查看的话得到的数据均是乱码

xK▒▒OR0a044▒K▒

可以使用以下命令

git cat-file -t file_name		//输出文件类型
git cat-file -p file_name		//输出具体内容

在这里插入图片描述

上面中我们可以看到文件夹Objects和blob，Git Object为储存数据的最小单元，bolb object为储存文件的具体内容和。

在add的两个文件中，有一个文件的文件名为c9bdf9d017fcd178dc8c073cbfcbb7ff240d6c，这是通过哈希算法得到的文件名，也就似乎一个Key值。Git内部实际上就是哈希表的结构，哈希值就是文件名，Value为blob。

接下来我们使用git commit指令，之后使用tree指令查看，可以看到多出来两个文件

在这里插入图片描述

以文件4caa为例，使用git cat-file指令查看多出来的文件的类型和内容

在这里插入图片描述

可以看到的多出来的文件的类型为tree，储存的内容是一个目录结构，从左往右依次为文件权限、文件类型、文件哈希值、文件名。使用commit指令之后Git对我们得到文件打了一次快照，储存在了tree object中。tree object中的哈希值可以帮助我们定位到本地库中的blob object。

对文件5a74同样使用git cat-file指令

在这里插入图片描述

其中存储的是作者、提交时间以及提交内容。

我们最后便可以得到如下的内容

在这里插入图片描述

分支信息存储在.git/HEAD中。可以用cat .git/HEAD指令查看目前的分支在哪个位置，之后使用cat指令查看分支内容，可以看到这是一个哈希值，他指向的就是我们刚刚的commit

在这里插入图片描述

HEAD、分支、普通的tag可以简单理解为一个指针，指向对应commit的哈希值，可以用下图表示

在这里插入图片描述

总结

在这里插入图片描述

Git object一旦创建之后就不可变更，但是最后一项可变更。

为何将文件权限和文件名存储在tree object而不是blob object？

如果将权限和文件名存储在blob object中，就算我们没有改变文件内容，只是修改了文件名，Git都会新建一个blob object文件，如果将这些信息存储在tree object，则只需要新建tree object即可。

Git的三个分区以及变更历史的形成

三个分区

工作区
暂存区
仓库

刚刚的任务执行完之后，git三个分区的结构如下（索引也就是我们的暂存区）

在这里插入图片描述

使用git add可以将blob添加到暂存区，也就是创建blob文件，使用commit可以将文件提交到本地仓库，也就是创建tree node 和 commit。

如果我们修改a.txt中的内容（echo ‘333’ > a.txt），暂存区和仓库不会发生变化。之后使用git add a.txt，git仓库中会新建一个blob object，内容就是a.txt压缩之后的内容，之后将索引中原本指向a.txt的指针会指向新的a.txt

在这里插入图片描述

当我们执行commit指令之后，git的动作可以分为三步

新产生一个tree object，指向原来的b.txt和新的a.txt
产生一个新的commit，记录这次提交的信息，并且产生指向上一个commit的parent指针
master的指针移动到新的commit

从以上三步我们不难发现，git每次commit之后，会生成一个全新的文件快照（tree object），而不是一个变更的部分，虽然耗费的空间比较多，但是时间复杂度低，以空间换时间。当文件很大的时候，git会自动压缩相似快照，无需我们手动操作

Git指令怎么保证历史记录不被篡改？

Git使用哈希表的结构，修改某一个节点上的文件，该节点的父节点以及不断往上的节点的哈希值都需要被修改，当其他人使用pull指令或者push指令的时候就会发现问题