理解Git原理

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Nov 23, 2025

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how-git-works

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git实现原理

参考资料

截止2025.11.27的41节内容

Git基本原理介绍(1)——代码仓库的初始化_哔哩哔哩_bilibili

打算开几期视频讲讲Git的基本原理，我相信很多Git的初学者虽然会使用Git，但是对其背后的一些基本原理了解甚少，那么本系列就主要介绍一下。也欢迎大家关注我的微信公众号“卖逗搞IT”，获取最新更新视频和消息。这一节，主要介绍了git init命令背后到底发生了什么，可能很多git初学者并没有太多了解，甚至有些初学者不经常使用Git命令行，而是习惯于鼠标点击使用各种图形界面，这对初学者其实不是一个好, 视频播放量 21961、弹幕量 9、点赞数 559、投硬币枚数 515、收藏人数 1399、转发人数 213, 视频作者麦兜搞IT, 作者简介，相关视频：Telegraf/Prometheus/Grafana用于网络监控的学习环境搭建#docker#dockercon2022，[中英熟肉] 你不需要 GitHub：任何 SSH 服务器都是一个 Git 服务器 | Тsфdiиg，Git基本原理介绍(34)——git-submodule，Git基本原理介绍(8)——Branch和HEAD，Git基本原理介绍(35)——git worktree，Git基本原理介绍(38)——再谈pre-commit，Git基本原理介绍(10)——checkout特定的commit，Git基本原理介绍(26)——Git Fetch&Git Pull，Git技巧——如何快速clone一个大仓库，Git基本原理介绍(22)——什么是git rebase

https://www.bilibili.com/video/BV1TA411q75f/?spm_id_from=333.1387.collection.video_card.click&vd_source=93059b03205e8ca15ad74b3d998769b9

基于此系列视频的学习笔记

git核心工作原理

先导知识

hash算法

git中用作存放于objects目录下对象的标记（指针）

git默认sha1，带碰撞检测的版本，可以手动指定sha256，在浏览器（浏览器中使用SHA1存在伪造签名的风险（哈希碰撞）），Docker等其他地方一般更多使用sha256

两个不同的文件在sha1下哈希冲突示例

换为sha256，不再冲突

验证git的sha1不会冲突

辅助命令

git cat-file

-t 哈希值(前几位即可) 查看objects中文件的类型

常见4种，按命令引入分开写
git add → 引入blob，在不执行压缩命令情况下一个blob全量存放一个文件的一个版本的内容
git commit → 引入tree与commit，commit指向commit命令时的tree，tree指向commit时目录下所有文件最新版本的blob以及作为子目录的tree
git tag -a ‘’ → 引入tag，tag静态指向关联的commit，区分于branch的动态（永远指向在对应分支下最新的commit）
附图参考各自命令对应版块

-p 查看objects下二进制文件内容
-s 查看文件长度

git ls-files -s

权限 SHA1哈希值文件名

git add

blob类型长度内容

在index存放文件名

(git add - blob | git commit - tree,commit) git objects文件与关系

git add

关键行为：index文件中存入文件名等元信息，objects下创建blob文件

objects文件夹下，哈希值前两位命名的文件夹+后续38位命名的文件（blob类型，存储内容为压缩头+压缩后内容，采用zlib压缩，哈希值源于对“blog 数据长度\0数据“SHA1运算，不存冗余，一样的内容objects不会有额外文件）

验证SHA1生成源 - blob {size}\0{content} （注：echo生成的字符串末尾带\n）

验证zlib压缩的解压过程

关系总览

git objects下各文件（blob，tree，commit，均用hash索引到）与关系

HEAD → 当前分支 → 分支对应最新commit（同时带parent commit） → tree（文件目录） → 文件/子tree（子目录）

文件内容

blob存放文件的不同版本内容

tree存放

权限（040000-文件夹，100644-一般文件，owner读写，others读）类型对应版本的hash 文件名（通过hash找对应版本)

commit存放

对应tree
parent commit
作者信息时间戳时区
提交信息

git checkout 切换分支

通过checkout命令移动HEAD指向，可切换到某个分支（间接指向某个commit）或具体commit（直接指向，此时为detached HEAD）

在detached HEAD下保留commit，git checkout -b 新分支（在新分支上提交），提示的方法是使用git switch -c 分支名（如果已经提交了）

git branch -d/-D 删除分支

删除分支只删除了分支本身（分支本身内容为commit的hash），也就是仅删除了指向某一commit的指针，不影响objects目录下的commit、tree、blob，如果在未合并下误删某分支，可以进入detached HEAD状态（checkout到对应commit的哈希值，要查找删除的分支对应commit的hash参见下方git reflog），然后重新创建分支（方法参见上方）

git reflog 查找过往提交的分支hash

比如此处已经删除的dev分支上的最近一次提交，ab2fb9f

切换后对应分支上的新文件（对应commit下add引入的新文件）恢复

重新checkout -b 分支恢复

git status 文件状态

git branch

git branch查看所有分支（无参 - 本地，-a 本地 + 远程）

git branch 分支名创建分支（不切换）

从当前分支创建出的分支与当前branch指向同一个commit

checkout改变HEAD指针，指向新的分支

-d删除分支（报错未合并分支），-D强制删除

git branch -vv，详细信息，含与远程的tracking关系

git diff

git gc

从对每个版本的全量存储变为

.idx

.pack

git add后创建的objects（commit，blob，tree）默认全量存储（整个文件内容），每个版本都是以完整文件存储。

gc压缩前pack info 0B

pack info

参数给.idx .pack都可

git verify-pack -v ./git/objects/pack/pack-hash.idx

tree和blob都有基线版本，commit没有

后续blob存储增量（delta），最后跟初始版本hash

git clone时已经压缩（git push）

12objects → 4次commit 单次3个对象（blob | tree | commit）

delta 3 → 4次commit 3次增量更新

idx索引，压缩后仍可便捷地按原本的哈希值查看文件内容（压缩前）

index二进制文件，其中包含文件名

git clone网络传输会进行压缩，git clone下来objects下pack与info两文件夹不为空

中间add状态无效，产生垃圾blob（无tree引用）

只有最后一次add有效

git prune -n → dry run，提示作用对象

git fsck 找出未引用blob

git prune清除未引用对象

除了中间状态的add，其他产生垃圾的情况

新分支下提交新文件，删除此分支，确定不恢复分支，对应commit,tree,独有的blob均为垃圾

git prune不会删除

git gc复用旧有，同时压缩新的3个（垃圾对象）

从git fsck和git prune行为看出，git不认为是垃圾对象

清除错误添加的内容（大文件，隐私文件）

git merge

fast forward

仅做指针移动

仅master分出的bugfix做修改

master不变

17 files → 18 files

ORIG_HEAD head的之前状态

3 way merge

ORIG_HEAD master分支前一次

应是类似菱形的效果，但git log线性展示

可使用git log —graph或其他可视化工具

git commit产生merge commit，有两个parent commit

fast forward线性历史合并，隐藏被合并分支的信息，不易看出（给主分支的变化（添加的commit）？合并与修改时间？）

3 way merge仍然保留

已经分叉的情况下做fast forward（分叉改线性，不产生一个有两个parent的merge commit）→ rebase

fast forward的条件是，待合并的分支修改是基于当前分支的最新commit做的

如果不是基于最新，要使用fast forward就rebase这些修改到最新的commit上

被合并分支上的commit哈希值会重新生成

不创建merge commit保持线性历史

会对历史有影响 → 对移动的commits会生成新的hash（如果之前相关历史已经push，会在rebase后push出错，需要强制push，历史结构的改变会影响其他人工作，不适宜在仅自身使用的分支以外的分支，以及主分支上进行）

git tag

branch是指向commit的指针，内容为commit的hash，但branch是动态的，永远指向最新的commit，如果需要静态的指针，仅与某一commit一直关联在一起，需要tag，git tag为轻量级tag，即只在refs/tags下创建对应tag，不在objects下产生文件，进而不能存储元信息（日期，tag信息，创建人）

objects下的tag类型文件

只删除tags下文件，不删除objects下内容

时间不一样，hash不一样（name与message相同也不会撞）

git clone

远程refs信息压缩到packed-refs里

git branch -r查看远程分支

packed-refs下远程master不保证最新 → git fetch取到最新（检查远程分支情况并同步每个分支最新）

新分支与分支新commit

检查远程分支与本地关联情况

git fetch

压缩的packed-refs可能滞后，git fetch后refs remotes的会更新

远程超前，git log看不到了

git branch -a查看本地与远程分支

git branch -r 未看到新分支

new tracked

git branch -r

不同步本地不修改，git remote show origin

git fetch对每个对应远程分支拉取新的commit，但对于远程删除不做处理（对本地没有，远程有的拉取，但对本地有远程没有的不做处理）

stale状态，git remote prune

git fetch —prune

git branch -vv

没有与远程关联的分支

git pull | git fetch & git merge | git clone | git push 本地与远程仓库交互

添加远程源

git remote add 远程源名 url

对应会在.git/config的本地配置下添加对应内容

git push时会进行对象压缩，便于网络传输

git fetch与git pull

git fetch，按fetch的字面义，不是同步，是用于获取每个远程分支（如origin/master → 远程源/远程分支）在远程有而本地没有的内容

git pull → git fetch & git merge二合一

fast forward merge情形（直接完成）

3 way merge情形（处理冲突，弹出文件要求编辑commit信息）

git clone

无冲突下自动merge commit，git pull合并3 4 步

一个是本地直接的提交（平级），一个是merge commit

FETCH_HEAD

FETCH_HEAD记录远程分支最新commit

回滚merge

远程关联创建

远程删除

git push

git push → 对默认源的当前分支（需要预先关联）提交

git push -u 源分支，提交对应分支到指定源，并关联本地与远程分支（同名）

git push 源 -d 分支，删除远程对应分支，不需要关联上

如不使用-u（对本地有远程没有的分支首次push而言），本地与远程的分支不会关联上，后续的git pull与git push不能省略参数，均需要手动指明源与分支

直接git push，不指明源与分支，被拒绝

新分支初次push使用-u 关联，之后可以省略参数

hooks

生命周期图

默认实现语言为shell，可换

去掉.sample后即生效

如果exit 0仍会执行操作，如果exit 1则不执行操作退出

hooks不会推送到远程

git cherry-pick

历史不同hash不同，但内容一致

git patch | apply

git format-patch

最后几次提交

邮件头

git diff内容

git version内容

git apply .patch文件路径

apply后相当于改了文件，但仍需要add与commit

git send-email .patch文件路径

改本地的

pull fetch push

git stash & git worktree

git cherry-pick

hooks pre-commit

git config

配置读取优先级

优先级上local（当前仓库配置.git/config） → global（全局配置 ~/.gitconfig） → system（win下安装目录/etc/gitconfig）

system一般不做修改，主要修改全局global与本地，适宜global的常见配置项：

代理http.proxy https.proxy
命令别名alias
信任文件夹safe.directory

修改设置

直接修改对应级别的配置文件

使用命令：

写入：git config (—global) 配置项（如http.proxy）内容(如http://127.0.0.1:7898)
删除：git config (—global) —unset 配置项
查看：git config (—global，筛选级别，不写展示global + system) -l（或—list）（—show-origin对应配置的来源文件）