在上一篇文章Git工作原理（一）中，我们介绍了简单的 git 版本控制，上一篇文章中并没有牵涉到分支 branch 相关的内容，这篇文章将会介绍：当我们创建不同的分支时，git 做了些什么？
文章目录
1. master 分支
上一篇文章结束后，我们查看仓库的历史
$ git ls-files --stage
100644 445a69c00e48288ac420a2ead9ae5a1cb4cd36d4 0 a.txt
100644 c200906efd24ec5e783bee7f23b5d7c941b0c12c 0 dir/b.txt
$ git cat-file --batch-check --batch-all-objects
0ed6427de6990a17351bf0e0fd648b642e15f967 tree 63
38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 commit 175
445a69c00e48288ac420a2ead9ae5a1cb4cd36d4 blob 7
58c9bdf9d017fcd178dc8c073cbfcbb7ff240d6c blob 4
aef06e3d27cc6b17730daf473499ab58b68e772d tree 33
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e commit 223
b02b1164ed5a571b723cb25d978780b15d826d62 tree 63
c200906efd24ec5e783bee7f23b5d7c941b0c12c blob 4
$ git log
commit b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e (HEAD -> master)
Author: Glooow1024 <[email protected]>
Date: Sun Dec 29 16:07:08 2019 +0800
commit 2
commit 38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823
Author: Glooow1024 <[email protected]>
Date: Sun Dec 29 15:42:55 2019 +0800
commit 1
$ git cat-file -p b00f
tree 0ed6427de6990a17351bf0e0fd648b642e15f967
parent 38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823
author Glooow1024 <[email protected]> 1577606828 +0800
committer Glooow1024 <[email protected]> 1577606828 +0800
commit 2
当前 .git/ 文件夹下我们主要关注以下内容
.git
├── HEAD
├── refs
│ └── tags
│ └── heads
│ └── master
├── logs
│ └── HEAD
│ └── refs
│ └── heads
│ └── master
...
1.1 .git/HEAD
如果查看当前的 HEAD 就可以看到他指向了仓库 master 最后一次 commit
$ cat .git/HEAD
ref: refs/heads/master
$ cat .git/refs/heads/master
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e
1.2 .git/logs
如果再查看 .git/logs/ 中的文件，可以看到这里也保存一个 HEAD，但是内容跟之前差很多
$ cat ./.git/logs/HEAD
0000000000000000000000000000000000000000 38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 Glooow1024 <[email protected]> 1577605375 +0800 commit (initial): commit 1
38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e Glooow1024 <[email protected]> 1577606828 +0800 commit: commit 2
第一列是上一次提交的 commit 哈希值，第二列是本次 commit 哈希值，后面是用户信息，最后一列则是每次 commit 的附加的消息 message。
再看 logs 中的 master，可以看到跟前面 HEAD 中的内容一样
$ cat .git/logs/refs/heads/master
0000000000000000000000000000000000000000 38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 Glooow1024 <[email protected]> 1577605375 +0800 commit (initial): commit 1
38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e Glooow1024 <[email protected]> 1577606828 +0800 commit: commit 2
2. Git 的分支管理
2.1 git branch
现在让我们新建一个分支
$ git branch br1
$ cat ./.git/HEAD
ref: refs/heads/master
HEAD 的内容当然没有改变，因为我们没有转移到新的分支。但是 .git/ 发生了哪些变化呢？他变成了这样
.git
├── HEAD
├── refs
│ └── tags
│ └── heads
│ └── br1
│ └── master
├── logs
│ └── HEAD
│ └── refs
│ └── heads
│ └── br1
│ └── master
...
来看看内容
$ cat ./.git/refs/heads/br1
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e
$ cat .git/logs/refs/heads/br1
0000000000000000000000000000000000000000 b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e Glooow1024 <[email protected]> 1577615247 +0800 branch: Created from master
refs/ 中的 br1 只是记录了产生分支的最近一次 commit 的哈希值，而 logs/ 中的信息第一列变成了空，也就是说分支后不能向更早的版本回退，最多回退到分支时的那个版本，同时最后一项信息记录了这个分支信息。
敲黑板！重点
.git/refs/master只记录了当前分支最后一个commit的哈希值；.git/logs/refs/master记录了当前分支所有commit的哈希值，构成一个可以向旧版本回溯的单向链表；.git/HEAD只记录了当前工作区所在分支对应的refs/中的文件；.git/logs/HEAD记录了.git/HEAD的变化历程；
2.2 git checkout
现在让我们转移到新的分支
$ git checkout br1
Switched to branch 'br1'
$ cat ./.git/HEAD
ref: refs/heads/br1
只是修改了当前的 HEAD 就表示我们转移到了新的分支，原来的主分支 master 还在 ref: refs/heads/master 中保存，所以不会有信息丢失。
假如我们在分支上修改了内容呢？
$ echo 'hello' >> a.txt
$ cat a.txt
hahaha
hello
然后查看暂存区 index 文件，可以看到 a.txt 的哈希值已经改变了
$ git ls-files --stage
100644 63db897b879aac027311451ea6d8158daab3ac39 0 a.txt
100644 c200906efd24ec5e783bee7f23b5d7c941b0c12c 0 dir/b.txt
2.3 git commit
然后我们提交一哈，不出意外的话用 $ git cat-file --batch-check --batch-all-objects 会发现多了一个 commit 和一个 tree 文件，这是我们在上一篇文章中所讲的，忘记的可以再回顾一下。
再看当前 br1 已经被修改了
$ cat .git/refs/heads/br1
4b60ac6ea7ebab972920f84bd07de3d20d7d5804
$ cat .git/logs/refs/heads/br1
0000000000000000000000000000000000000000 b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e Glooow1024 <[email protected]> 1577615247 +0800 branch: Created from master
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e 4b60ac6ea7ebab972920f84bd07de3d20d7d5804 Glooow1024 <[email protected]> 1577616495 +0800 commit: commit br 1
重要的是 logs/HEAD
$ cat .git/logs/HEAD
0000000000000000000000000000000000000000 38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 Glooow1024 <[email protected]> 1577605375 +0800 commit (initial): commit 1
38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e Glooow1024 <[email protected]> 1577606828 +0800 commit: commit 2
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e Glooow1024 <[email protected]> 1577615776 +0800 checkout: moving from master to br1
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e 4b60ac6ea7ebab972920f84bd07de3d20d7d5804 Glooow1024 <[email protected]> 1577616495 +0800 commit: commit br 1
可以看到这里记录了我们转移分支并提交的记录。
小结
敲黑板！重点
- 实质上我们的每个 branch 都相当于维护了一个
commit文件的单项链表；- 命令
git branch实际上就是在.git/refs/heads和.git/logs/refs/heads分别创建一个对应的文件，文件名就是分支名，文件中保存了这个分支对应的commit链表的各项；- 我们通过
git checkout实际上就是修改.git/HEAD使其指向对应的分支在.git/refs/中的文件；
2.4 git merge
现在让我们合并一下分支
$ git merge br1
Updating b00f88d..4b60ac6
Fast-forward
a.txt | 1 +
1 file changed, 1 insertion(+)
我们再来看一下 HEAD 文件
$ cat .git/logs/HEAD
0000000000000000000000000000000000000000 38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 Glooow1024 <[email protected]> 1577605375 +0800 commit (initial): commit 1
38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e Glooow1024 <[email protected]> 1577606828 +0800 commit: commit 2
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e Glooow1024 <[email protected]> 1577615776 +0800 checkout: moving from master to br1
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e 4b60ac6ea7ebab972920f84bd07de3d20d7d5804 Glooow1024 <[email protected]> 1577616495 +0800 commit: commit br 1
4b60ac6ea7ebab972920f84bd07de3d20d7d5804 b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e Glooow1024 <[email protected]> 1577625498 +0800 checkout: moving from br1 to master
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e 4b60ac6ea7ebab972920f84bd07de3d20d7d5804 Glooow1024 <[email protected]> 1577625944 +0800 merge br1: Fast-forward
这里的 merge 过程实际上就是把 master 对应的指针移到了 br1 对应的指针处，看下图很容易理解（图片来自于 https://git-scm.com/book/zh/v2/Git-%E5%88%86%E6%94%AF-%E5%88%86%E6%94%AF%E7%9A%84%E6%96%B0%E5%BB%BA%E4%B8%8E%E5%90%88%E5%B9%B6）
删除分支实质上也就是删除了分支文件 .git/refs/heads/br1 和 .git/logs/refs/heads/br1
$ git branch -d br1
3. Git 的标签管理
我们先看一下
$ git log --pretty=oneline
4b60ac6ea7ebab972920f84bd07de3d20d7d5804 (HEAD -> master) commit br 1
b00f88d6e09fd9e767fc3246c971bf0d14f0621e commit 2
38f74e0a07955212bdb02699f6d73cd7420cd823 commit 1
3.1 git tag
打个标签
$ git tag -a v0.1 b00f
然后就会发现 .git/refs/tags/ 中多了一个 v0.1 文件，实际上就是一个指针（commit 文件的哈希值），跟 .git/refs/heads/master 中的指针没有区别
$ cat .git/refs/tags/v0.1
3ad673290fa12aecc5bb66e7c7d3f83157914957
需要注意的是增加 tag 并不会修改 .git/logs 中的文件，因为这个文件夹是维护版本更新历史的，打标签并没有产生新的版本。
后注
本文中提到的分支操作都是较为简单的，实际中可能会遇到更复杂的项目，比如多个分支还需要解决冲突等等，但基本的原理都是一样的。
