Git内部原理

清夏晚风
  2026-01-14 14:55:07 2026-01-14 14:55:07 Created   2026-01-14 14:55:07 2026-01-14 14:55:07 Updated      

Git对象模型

核心对象关系

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graph LR
    commit((Commit)) --> tree1[Tree]
    tree1 --> blob1[Blob: file1.txt]
    tree1 --> tree2[Tree: dir1]
    tree2 --> blob2[Blob: file2.txt]
    commit --> parent[Parent Commit]

对象类型详解

类型 存储内容 SHA示例
Blob 文件数据 e69de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391
Tree 目录结构（文件名+模式） 92ec2f3e1a88e6a6d9c5f7e3d4a0d8c7b4e5f6a1
Commit 提交元数据 3f7d2e1a4d5c9e6f0a8b7c6d5e4f3a2b1c0d9e8f
Tag 标签引用 refs/tags/v1.0.0

引用机制

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# 查看引用文件
ls .git/refs/
├── heads/    # 分支指针
├── tags/     # 标签指针
└── remotes/  # 远程跟踪分支

# HEAD文件内容
cat .git/HEAD  # ref: refs/heads/main

数据存储示例

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# 手动创建对象
echo 'test content' | git hash-object -w --stdin
# 输出：d670460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4

# 查看对象内容
git cat-file -p d67046
# 输出：test content

# 查看对象类型
git cat-file -t d67046  # 输出：blob

垃圾回收机制

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# 手动触发GC
git gc --auto

# 查看对象存储
du -sh .git/objects/
├── 17/  # 松散对象
└── pack/ # 打包文件

数据恢复原理

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# 查找丢失的提交
git fsck --lost-found

# 从reflog恢复
git reflog show --all
git reset --hard HEAD@{2}

对象存储结构

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# 查看对象存储路径
.git/objects/
├── 12/3456...  # 前两位作为目录
└── pack/       # 打包优化后的对象

# 对象寻址过程
输入：commit的SHA1值
↓
取前两位作为目录名
↓
在objects目录下查找对应文件
↓
zlib解压获得实际内容

引用更新机制

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sequenceDiagram
    participant W as 工作区
    participant I as Index
    participant O as ObjectDB
    participant R as Refs
    
    W->>I: git add
    I->>O: 创建blob对象
    W->>O: git commit
    O->>R: 更新HEAD引用

数据恢复实战

场景：误删分支

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# 1. 查找最后提交的SHA
git reflog show --all | grep 'commit: Your message'

# 2. 重建分支
git branch recovered-branch 8123abc

# 3. 验证内容
git checkout recovered-branch

场景：硬重置后恢复

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# 查看操作记录
git reflog
# 输出示例：
# 8123abc HEAD@{0}: reset: moving to HEAD~2
# 9f4d5e6 HEAD@{1}: commit: Add new feature

# 恢复到指定位置
git reset --hard HEAD@{1}

底层命令演示

手动创建提交

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# 创建blob对象
echo 'Hello' | git hash-object -w --stdin

# 创建tree对象
git update-index --add --cacheinfo 100644,2e65efe,hello.txt
git write-tree

# 创建commit对象
echo "First commit" | git commit-tree $(git write-tree)

# 更新分支引用
git update-ref refs/heads/main 3f7d2e1

仓库格式版本

根据Git官方文档最新规范：

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# 查看当前仓库格式版本
git config core.repositoryformatversion

# 典型配置文件内容
[core]
    repositoryformatversion = 1
    filemode = true
    bare = false

版本演进规则

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graph LR
    v0[Version 0] -->|扩展机制| v1[Version 1]
    v1 -->|增量升级| v2[Version 2 (规划中)]

版本1核心特性

  1. 必须严格处理extensions.*配置项
  2. 支持分阶段升级策略
  3. 增强的兼容性检查机制

扩展处理示例

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# 典型扩展配置
[extensions]
    objectFormat = sha256
    worktreeConfig = true
    preciousObjects = true

当检测到未实现的扩展时，Git会报错：

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fatal: 未知扩展 'experimentalFeature'，操作终止
  • Title: Git内部原理
  • Author: 清夏晚风
  • Created at : 2026-01-14 14:55:07
  • Updated at : 2026-01-14 14:55:07
  • Link: https://blog.kimikkorow.eu.org/版本控制管理/Git/Git内部原理/
  • License: This work is licensed under CC BY-NC-SA 4.0.
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Git内部原理
  1. Git对象模型
    1. 核心对象关系
    2. 对象类型详解
    3. 引用机制
    4. 数据存储示例
    5. 垃圾回收机制
    6. 数据恢复原理
    7. 对象存储结构
    8. 引用更新机制
    9. 数据恢复实战
      1. 场景：误删分支
      2. 场景：硬重置后恢复
    10. 底层命令演示
      1. 手动创建提交
    11. 仓库格式版本
      1. 版本演进规则
      2. 版本1核心特性
      3. 扩展处理示例