10.1 Git 内部原理 - 底层命令与上层命令

无论是从之前的章节直接跳到本章，还是读完了其余章节一直到这——你都将在本章见识到 Git 的内部工作原理和实现方式。 我们认为学习这部分内容对于理解 Git 的用途和强大至关重要。不过也有人认为这些内容对于初学者而言可能难以理解且过于复杂。 因此我们把这部分内容放在最后一章，在学习过程中可以先阅读这部分，也可以晚点阅读这部分，这取决于你自己。

无论如何，既然已经读到了这里，就让我们开始吧。 首先要弄明白一点，从根本上来讲 Git 是一个内容寻址（content-addressable）文件系统，并在此之上提供了一个版本控制系统的用户界面。 马上你就会学到这意味着什么。

早期的 Git（主要是 1.5 之前的版本）的用户界面要比现在复杂的多，因为它更侧重于作为一个文件系统，而不是一个打磨过的版本控制系统。 不时会有一些陈词滥调抱怨早期那个晦涩复杂的 Git 用户界面；不过最近几年来，它已经被改进到不输于任何其他版本控制系统地清晰易用了。

内容寻址文件系统层是一套相当酷的东西，所以在本章我们会先讲解这部分内容。随后我们会学习传输机制和版本库管理任务——你迟早会和它们打交道。

底层命令与上层命令

本书主要涵盖了 checkout、branch、remote等约 30 个 Git 的子命令。 然而，由于 Git 最初是一套面向版本控制系统的工具集，而不是一个完整的、用户友好的版本控制系统， 所以它还包含了一部分用于完成底层工作的子命令。 这些命令被设计成能以 UNIX 命令行的风格连接在一起，抑或藉由脚本调用，来完成工作。 这部分命令一般被称作“底层（plumbing）”命令，而那些更友好的命令则被称作“上层（porcelain）”命令。

你或许已经注意到了，本书前九章专注于探讨上层命令。 然而在本章中，我们将主要面对底层命令。 因为，底层命令得以让你窥探 Git 内部的工作机制，也有助于说明 Git 是如何完成工作的，以及它为何如此运作。 多数底层命令并不面向最终用户：它们更适合作为新工具的组件和自定义脚本的组成部分。

当在一个新目录或已有目录执行 git init时，Git 会创建一个 .git目录。 这个目录包含了几乎所有 Git 存储和操作的东西。 如若想备份或复制一个版本库，只需把这个目录拷贝至另一处即可。 本章探讨的所有内容，均位于这个目录内。 新初始化的 .git目录的典型结构如下：

$ ls -F1
config
description
HEAD
hooks/
info/
objects/
refs/

随着 Git 版本的不同，该目录下可能还会包含其他内容。 不过对于一个全新的 git init版本库，这将是你看到的默认结构。 description文件仅供 GitWeb 程序使用，我们无需关心。 config文件包含项目特有的配置选项。 info目录包含一个全局性排除（global exclude）文件， 用以放置那些不希望被记录在 .gitignore文件中的忽略模式（ignored patterns）。 hooks目录包含客户端或服务端的钩子脚本（hook scripts）， 在 Git 钩子 中这部分话题已被详细探讨过。

剩下的四个条目很重要：HEAD文件、（尚待创建的）index文件，和 objects目录、refs目录。 它们都是 Git 的核心组成部分。 objects目录存储所有数据内容；refs目录存储指向数据（分支、远程仓库和标签等）的提交对象的指针； HEAD文件指向目前被检出的分支；index文件保存暂存区信息。 我们将详细地逐一检视这四部分，来理解 Git 是如何运转的。