Git如何存储文件

在本文中，我们将介绍Git是如何存储文件的。Git是一个分布式版本控制系统，它通过一种称为”对象”的方式来管理和存储文件。

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Git对象和哈希值

在Git中，每个文件都被存储为一个独立的对象。这些对象保存了文件的内容和元数据。Git为每个对象生成一个唯一的哈希值，这个哈希值用于标识这个对象。

哈希值是通过SHA-1算法计算得出的，该算法接受文件的内容作为输入并生成一个40个十六进制字符的字符串作为输出。这个哈希值是Git对象的名称，用于在Git的存储中定位对象。

例如，假设有一个名为”example.txt”的文件，我们可以通过SHA-1算法计算出它的哈希值为”3a2e8f5c67a5242aa5ffda5d9be7f0933c2bc1f4″。在Git中，该文件会被存储为一个名为”3a2e8f5c67a5242aa5ffda5d9be7f0933c2bc1f4″的对象。

Git对象的存储

Git对象以独立的文件形式存储在.git目录下的objects子目录中。每个对象都被存储在.git/objects目录下的一个子目录中，子目录的名称是对象哈希值的前两个字符。例如，哈希值”3a2e8f5c67a5242aa5ffda5d9be7f0933c2bc1f4″的对象会被存储在.git/objects/3a目录下。

Git对象的文件名使用了一种被称为”对象名”的格式。对象名由两部分组成：对象类型和哈希值。对象类型表示对象的种类，常见的对象类型有”blob”（文件）、”tree”（目录）和”commit”（提交）。对象名的格式如下：<对象类型> <哈希值>。例如，一个表示文件的对象名可能是”blob 3a2e8f5c67a5242aa5ffda5d9be7f0933c2bc1f4″。

Git对象的内容是压缩的二进制数据。当文件被添加到Git仓库时，Git将文件内容压缩后存储为一个对象。当需要访问文件时，Git会将对象解压缩并返回文件内容。

Git对象之间的关系

在Git中，文件之间的关系通过对象之间的引用来建立。

Blobs

Git中的文件对象被称为”blob”对象。一个”blob”对象保存了文件的内容。每个文件都对应一个唯一的”blob”对象。当文件被修改后，Git会创建一个新的”blob”对象来保存新的文件内容。

Trees

目录对象被称为”tree”对象。一个”tree”对象保存了一个目录中的所有文件和子目录。一个”tree”对象可以包含多个”blob”对象和多个”tree”对象，因此它能够表示一个目录结构。

在Git中，每次提交时，会创建一个新的”tree”对象来保存当前文件和目录的状态。这个”tree”对象会包含当前文件夹下的所有文件以及它们的”blob”对象或其他”tree”对象的引用。

Commits

提交对象被称为”commit”对象。一个”commit”对象保存了文件和目录的状态、提交者的信息、提交时间等元数据，并指向当前”tree”对象。

在Git中，每次提交时，会创建一个新的”commit”对象来保存当前文件和目录的状态。这个”commit”对象会包含一个指向前一个”commit”对象的引用，形成了一个提交历史的链表。

Git对象的链接图示

下面是一个示例，展示了一个文件、目录和提交之间的关系和链接：

   +------------------------+
   |       Commit B         |
   |                        |
   |   tree: Tree B         |
   |   parent: Commit A     |
   |   author: John         |
   |   date: 2022-01-01     |
   +------------------------+
                 |
                 |   +------------------------+
                 +-->|       Tree B           |
                 |   |                        |
                 |   |   blob: File B         |
                 |   |   blob: File C         |
                 |   +------------------------+
                 |
                 |   +------------------------+
                 +-->|       Tree A           |
                     |                        |
                     |   blob: File A         |
                     +------------------------+

在这个示例中，我们有两个提交（Commit A和Commit B）。每个提交包含了一个对应的”tree”对象，它们分别是Tree A和Tree B。Tree A包含了一个文件（File A），而Tree B包含了两个文件（File B和File C）。Commit B的parent指针指向了Commit A，形成了一个提交历史链表。

Git对象的优势

Git的对象存储模型带来了一些优势：

去重：由于使用哈希值作为对象名称，Git能够对相同的文件进行去重并共享存储空间。当多个文件内容相同时，它们会被存储为同一个”blob”对象，减少了存储空间的占用。
完整性：Git对象的哈希值是通过文件内容计算得出的。如果文件的内容发生任何更改，即使是一个字符的变动，都会导致哈希值的改变，从而产生一个新的对象。这个特性可以确保被修改的文件的完整性。
指纹验证：Git通过哈希值来标识对象，这个哈希值可以作为一个指纹来验证文件的内容是否被篡改过。通过比较文件的哈希值，我们可以很容易地检测到文件的完整性是否受到破坏。

总结

在本文中，我们介绍了Git是如何存储文件的。Git使用独立的对象来表示文件，每个对象都有一个唯一的哈希值。这些对象可以是”blob”（文件）、”tree”（目录）或”commit”（提交），它们之间通过引用建立关系。Git的对象存储模型带来了去重、完整性和指纹验证等优势，使得Git成为一个强大和可靠的版本控制系统。