前面一篇文章介紹了Git物件模型，接下來我們就進入”.git”目錄看看到底有什麼東西，目錄中哪些東西又跟Git物件模型相關。結合這個目錄，我們將進一步瞭解Git的工作原理。

.git目錄

下面就開始進入.git目錄了，通過”ls”命令可以看到.git目錄中的檔案和子目錄：

對於這些檔案和目錄，下面給出了一些基本的描述。在後面後有logs、objects、refs、index和HEAD更詳細的介紹

• (D) hooks：這個目錄存放一些shell指令碼，可以設定特定的git命令後出發相應的指令碼；在搭建gitweb系統或其他git託管系統會經常用到hook script
• (D) info：包含倉庫的一些資訊
• (D) logs：儲存所有更新的引用記錄（會在後面介紹引用）
• (D) objects：所有的Git物件都會存放在這個目錄中，物件的SHA1雜湊值的前兩位是資料夾名稱，後38位作為物件檔名
• (D) refs：這個目錄一般包括三個子資料夾：heads、remotes和tags，heads中的檔案標識了專案中的各個分支指向的當前commit
• (F) COMMIT_EDITMSG：儲存最新的commit message，Git系統不會用到這個檔案，只是給使用者一個參考
• (F) config：這個是Git倉庫的配置檔案
• (F) description：倉庫的描述資訊，主要給gitweb等git託管系統使用
• (F) index：這個檔案就是我們前面文章提到的暫存區（stage），是一個二進位制檔案
• (F) HEAD：這個檔案包含了一個當前分支（branch）的引用，通過這個檔案Git可以得到下一次commit的parent
• (F) ORIG_HEAD：HEAD指標的前一個狀態

Git引用

Git中的引用是個非常重要的概念，對於理解分支（branch）、HEAD指標以及reflog非常有幫助。

Git系統中的分支名、遠端分支名、tag等都是指向某個commit的引用。比如master分支，origin/master遠端分支，命名為V1.0.0.0的tag等都是引用，它們通過儲存某個commit的SHA1雜湊值指向某個commit。

重新認識HEAD

HEAD也是一個引用，一般情況下間接指向你當前所在的分支的最新的commit上。HEAD跟Git中一般的引用不同，它並不包含某個commit的SHA1雜湊值，而是包含當前所在的分支，所以HEAD直接指向當前所在的分支，然後間接指向當前所在分支的最新提交。

為了更形象的解釋上面的描述，我們首先檢視”.git/HEAD”的內容：

這就表示HEAD是一個指向master分支的引用，然後我們可以根據引用路徑開啟”refs/heads/master”檔案，內容如下：

根據前面一片文章的介紹，我們通過這個雜湊值檢視物件的型別和內容，可以看到這個雜湊值對應一個commit，並且通過”git log”可以發現這個commit就是master分支上最新的提交。

所以可以看到，所有的內容都是環環相扣的，我們通過HEAD找到一個當前分支，然後通過當前分支的引用找到最新的commit，然後通過commit可以找到整個物件關係模型，看下圖：

引用和分支

直到現在我們都沒有開始介紹分支（branch），這裡也不準備介紹分支，只是想大概展示一下引用和分支的關係。

假設我們現在除了master分支，又建立了一個release-1.0.0.1的分支，再次檢視”.git/refs/heads/”目錄，可以看到除了master檔案之外，又多了一個release-1.0.0.1檔案，檢視給檔案的內容也是一個雜湊值。

通過”git show-ref –heads”命令就可以產看所有的頭，這些都是HEAD的候選值：

根據前面的講解，這個commit就是就是release-1.0.0.1分支上最新的提交。同樣，當我們把當前分支切換到release-1.0.0.1的時候，HEAD檔案的內容也會相應的變成：

再看reflog

看過第二篇文章的同學一定還記得我們是怎麼根據reflog去得到一個commit雜湊值，然後把repo退回到一個指定的狀態。

接下了，我們進入”.git/logs”資料夾，可以看到這個資料夾也有一個HEAD檔案和refs目錄，些就是記錄reflog的地方。

檢視HEAD檔案的內容，發現這個檔案將會包含所有分支的reflog記錄：

進入”.git/logs/refs”目錄，同樣會有master和release-1.0.0.1兩個檔案，兩個檔案將會儲存各自分支的reflog記錄

master的內容：

release-1.0.0.1的內容：

Git索引（index）

前面文章我們也提到過index/stage，就是更新的暫存區，下面就來看看index檔案。

index（索引）示一個存放了已排序的路徑的二進位制檔案，並且每個路徑都對應一個SHA1雜湊值。在Git系統中，可以通過”git ls-files –stage”來顯示index檔案的內容：

從命令的輸出可以看到，所有的記錄都對應倉庫中的檔案（包含全路徑）。通過”git cat-file”命令檢視app.py對應的雜湊值，可以看到這個雜湊值就是代表app.py的blob物件。

現在我們更新app.py檔案，加上一個”div(16, 4)”的呼叫並通過”git add”新增到暫存區，這時發現index中app.py物件的雜湊值已經變化了。

通過這個例子，我們也可以理解diff操作應該會有怎樣的輸出了：

• git diff：比較WorkSpace和stage，add之前有diff輸出；add之後沒有diff輸出
• git diff HEAD：比較WorkSpace和repo，add之前之後都有diff輸出
• git diff –cached：比較stage和repo，add之前沒有diff輸出；add之後有diff輸出

物件的儲存

前面提到所有的Git物件都會存放在”.git/objects”目錄中，物件SHA1雜湊值的前兩位是資料夾名稱，後38位作為物件檔名。

所以，我們前面提到的master上最新的commit物件的雜湊值是”4ea6c317a67e73b0befcb83c36b915c1481f2efe”，那麼這個物件會被儲存在”.git/objects/4e/a6c317a67e73b0befcb83c36b915c1481f2efe”。進入objects目錄後，我們確實找到了這個檔案。

在Git系統中有兩種物件儲存的方式，鬆散物件儲存和打包物件儲存。

鬆散物件（loose object）

鬆散物件儲存就是前面提到的，每一個物件都被寫入一個單獨檔案中，物件SHA1雜湊值的前兩位是資料夾名稱，後38位作為物件檔名。

打包物件（packed object）

對於鬆散儲存，把每個檔案的每個版本都作為一個單獨的物件，它的效率比較低，而且浪費空間。所以就有了通過打包檔案（packfile）的儲存方式。

Git使用打包檔案(packfile)去節省空間.。在這個格式中,，Git只會儲存第二個檔案中改變了的部分，然後用一個指標指向相似的那個檔案。

一般Git系統會自動完成打包的工作，在已經發生過打包的Git倉庫中，”.git/objects/pack”目錄下會成對出現很多”pack-***.idx”和”pack-***.pack”檔案。關於打包就介紹這麼多了，暫時還沒有去研究兩個檔案的內容和原理。

總結

這篇文章結合了前一篇的Git物件模型，探索了.git資料夾，通過引用，reflog以及索引的介紹，相信會對Git的工作原理有了更多的瞭解。

通過這兩篇文章介紹下來，感覺對謎一樣的Git也慢慢的熟悉了起來。