『现学现忘』Git对象 — 16、Tree对象详解

1、Tree对象介绍

接下来要探讨的 Git 对象类型是树对象(tree object),它能解决文件名保存的问题。tree对象可以存储文件名,也允许我们将多个文件组织到一起。

Git以一种类似于UNIX文件系统的方式存储内容,但做了一些简化。所有内容均以树(tree)对象和数据(blob )对象的形式存储,其中树对象对应了UNIX中的目录项,数据对象blob则大致上对应了文件中的内容。

一个树对象可以包含一条或多条记录(tree对象和blob 对象),每条记录含有一个指向blob 对象或者子tree对象的SHA-1指针,以及相应的模式、类型、文件名信息。

如下图:

# 文件模式、对象类型、对象的SHA-1指针、文件名 100644 blob fa49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92    new.txt 

Tree对象存储方式如下图所示

image

2、Tree对象说明

(1)初始化一个新的本地版本库

L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning $ git init Initialized empty Git repository in J:/git-repository/git_learning/.git/  L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ ll -a total 8 drwxr-xr-x 1 L 197121 0  4月 11 14:50 ./ drwxr-xr-x 1 L 197121 0  4月 10 20:23 ../ drwxr-xr-x 1 L 197121 0  4月 11 14:50 .git/ 

(2)创建一个树对象(重点)

1)新建一个文件,然后把文件提交到本地版本库。

例如:新建文件test.txt,文件内容version 1

# 创建文件 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ echo "version 1" >> test.txt  L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ ll total 1 -rw-r--r-- 1 L 197121 10  4月 11 14:57 test.txt  # 查看文件内容 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ cat test.txt version 1 

2)把test.txt文件,提交到本地版本库。

# 1.test.txt文件提交到本地版本库 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git hash-object -w ./test.txt 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30  # 2.查看Git数据库内容,可以看到新增了一个blob对象 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ find .git/objects -type f .git/objects/83/baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30  L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git cat-file -t 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 blob  # 3.查看blob对象对象内容 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git cat-file -p 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 version 1 

以上就和我们讲blob对象的操作一样。

此时test.txt文件被管理在Git本地版本库中。

3)创建一个树对象。

通常Git是根据暂存区或者索引文件index来创建tree对象,因此要把文件存储到暂存区进并建立index文件。

提示1:

index文件在.git目录中,最新初始化的Git本地仓库是没有index文件,只有添加过一次数据到暂存区之后,才会在.git目录中自动生成index文件。

新初始化的.git目录内容如下:是没有index文件的。

L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ ll .git/ total 7 -rw-r--r-- 1 L 197121 130  4月 11 14:50 config -rw-r--r-- 1 L 197121  73  4月 11 14:50 description -rw-r--r-- 1 L 197121  23  4月 11 14:50 HEAD drwxr-xr-x 1 L 197121   0  4月 11 14:50 hooks/ drwxr-xr-x 1 L 197121   0  4月 11 14:50 info/ drwxr-xr-x 1 L 197121   0  4月 11 14:59 objects/ drwxr-xr-x 1 L 197121   0  4月 11 14:50 refs/ 

提示2:

可以通过git ls-files命令查看暂存区的文件信息。

参数信息如下,括号中简写:

  • --cached(-c): 查看暂存区中文件。git ls-files命令默认执行此选项。
  • --midified(-m):查看修改的文件。
  • --delete(-d):查看删除过的文件。
  • --other(-o) :查看没有被Git跟踪的文件。
  • --stage(-s):显示mode以及文件对应的Blob对象,进而我们可以获取暂存区中对应文件里面的内容。

例如:git ls-files -c或者git ls-files --cached (其他命令同理)

我们常用git ls-files -s命令查看暂存区的文件信息。

接下来,我们可以通过底层命令:update-indexwrite-treeread-tree等命令,轻松创建自己的tree对象。

# 1.查看暂存区当前状态,可以看到没有任何显示 # 说明暂存区没有存储任何文件 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git ls-files -s  # 2.把test.txt文件存入暂存区 # 通过git update-index命令实现 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git update-index --add --cacheinfo 100644 / > 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 test.txt  # 3.再次查看暂存区当前状态,可以看到暂存区中有一个文件了。 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git ls-files -s 100644 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 0       test.txt # 这里就说明了为什么之前要把test.txt文件先存入到本地版本库中了, # 因为需要文件的hash键,来添加到暂存区。 ### 这里也说明了文件名和文件hash键的结合。(重点) 

命令说明:

  • 为创建一个树对象,首先需要通过暂存一些文件到暂存区。
    通过底层命令 git update-index将一个单独文件存入暂存区中。
  • --add 选项:因为此前该文件并不在暂存区中,一个文件首次添加到暂存区,需要使用--add 选项。
  • --cacheinfo 选项:因为要添加的test.txt文件位于Git 数据库中(上一步的操作),而不是位于当前工作目录,所以需要--cacheinfo 选项。
  • 最后需要指定文件模式SHA-1文件名

文件模式说明:

  • 100644:表明这是一个普通文件。(blob对象的文件模式一般都为100644)
  • 100755:表示一个可执行文件。
  • 120000:表示一个符号链接。

继续,下面来观察生成的树对象::

# 4.完成上面步骤后,查看.git目录 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ ll .git/ total 8 -rw-r--r-- 1 L 197121 130  4月 11 14:50 config -rw-r--r-- 1 L 197121  73  4月 11 14:50 description -rw-r--r-- 1 L 197121  23  4月 11 14:50 HEAD drwxr-xr-x 1 L 197121   0  4月 11 14:50 hooks/ -rw-r--r-- 1 L 197121 104  4月 11 15:39 index # 出现了index文件 drwxr-xr-x 1 L 197121   0  4月 11 14:50 info/ drwxr-xr-x 1 L 197121   0  4月 11 14:59 objects/ drwxr-xr-x 1 L 197121   0  4月 11 14:50 refs/ # 这里提示一下,暂存区Stage可以理解成是一个简单的索引文件。 # 指的就是.git/index文件。(重点)  # 5.现在先查看一下Git数据库内容,还是之前那一个blob对象。 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ find .git/objects -type f .git/objects/83/baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30  # 6.把暂存区中的内容提交到本地版本库 # 换句话说就是把暂存区中存放的文件索引(快照)提交到本地版本库。 # 使用write-tree命令实现 # 也就是通过write-tree命令生成树对像 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git write-tree d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579  # 7.再次查看Git数据库内容,多了一个d8对象 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ find .git/objects -type f .git/objects/83/baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 .git/objects/d8/329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579  # 8.查看d8对象的类型,可以看到是一个树对象 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git cat-file -t d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579 tree  # 9.再次查看暂存区当前状态,发现暂存区的内容没有清空 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git ls-files -s 100644 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 0       test.txt # 说明:在查看暂存区,发现暂存区的内容没有清空,即:暂存区内容写到版本库,暂存区不清空。(重点) 

4)总结

以上就是在Git中,使用底层命令手动创建一个树对象的过程。

  • 创建一个文件,把该文件通过git hash-object命令存储到本地版本库中。
  • 通过git update-index命令,把文件存储到暂存区中。
  • 通过git write-tree命令,把暂存区中的文件索引信息提交到本地版本库,生成了一个树对象。

(3)创建第二个文件(重点)

1)新增new.txt文件,并修改test.txt文件内容。

# 1.创建new.txt文件 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ echo "new file" > new.txt  # 2.修改test.txt文件内容 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ echo "version 2" >> test.txt  # 3.查看两个文件的内容 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ cat new.txt new file  L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ cat test.txt version 1 version 2  # 4.查看工作目录中的文件 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ ll total 2 -rw-r--r-- 1 L 197121  9  4月 11 16:25 new.txt -rw-r--r-- 1 L 197121 20  4月 11 16:25 test.txt 

2)将new.txt文件和test.txt文件的第二个版本添加到暂存区。

test.txt文件添加到暂存区。

# 1.查看暂存区当前文件信息 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git ls-files -s 100644 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 0       test.txt  # 2.把test.txt文件提交到本地版本库 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git hash-object -w ./test.txt 0c1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547  # 3.查看Git数据库内容,可以看到又多出一个0c对象 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ find .git/objects -type f .git/objects/0c/1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 .git/objects/83/baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 .git/objects/d8/329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579 # 提示:因上面修改了test.txt文件内容,在提交到版本库,内容不一样了hash就变了。  # 4.把修改后的test.txt文件加入暂存区 # 因为之前提交过test.txt文件到暂存区,所以不用加--add选项 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git update-index --cacheinfo 100644 / > 0c1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 test.txt  # 5.查看暂存区当前文件信息 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git ls-files -s 100644 0c1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 0       test.txt # 我们可以看到,暂存区的test.txt文件被最新修改的版本覆盖了, # 之前是83开头的 # 提示:暂存区是按对应文件覆盖的,新修改的文件,覆盖之前的原文件, # 不会覆盖其他文件,即暂存区不是整体覆盖的。(重点) 

new.txt文件添加到暂存区。

# 1.new.txt文件添加到暂存区 # 这次我们直接用一个命令把new.txt文件从工作区直接添加到暂存区 # 说明: # 因为是new.txt文件是第一次添加到暂存区,所以需要--add选项 # 因为是从new.txt文件是在工作区,所以不需要--cacheinfo选项 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git update-index --add new.txt  # 2.查看Git数据库内容,可以看到对了一个fa对象 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ find .git/objects -type f .git/objects/0c/1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 .git/objects/83/baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 .git/objects/d8/329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579 .git/objects/fa/49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92  # 3.查看暂存区当前文件信息,new.txt文件已经添加到暂存区中 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git ls-files -s 100644 fa49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92 0       new.txt 100644 0c1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 0       test.txt 

说明:git update-index --add 文件名完成了之前的两步操作。

  1. new.txt文件内容存入了Git版本库。
  2. new.txt文件添加到了暂存区中。

3)把暂存区的内容提交的本地版本库。

此时工作目录和暂存区中的文件状态是一样的, 可以通过git write-tree命令提交到本地版本库,生成树对像了。

# 1.提交暂存区内容 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git write-tree 163b45f0a0925b0655da232ea8a4188ccec615f5  # 2.查看Git数据库内容,可以看到又多了一个名为16的tree对象 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ find .git/objects -type f .git/objects/0c/1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 .git/objects/16/3b45f0a0925b0655da232ea8a4188ccec615f5 .git/objects/83/baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 .git/objects/d8/329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579 .git/objects/fa/49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92  L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git cat-file -t 163b45f0a0925b0655da232ea8a4188ccec615f5 tree 

此时Git版本库中的5个对象,即表示了项目的2个版本。(不明白这句话?继续往下看)

(4)将第一个树对象加入暂存区,使其成为新的树对

# 1.查看暂存区当前文件信息 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git ls-files -s 100644 fa49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92 0       new.txt 100644 0c1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 0       test.txt  # 2.将第一个树对象加入暂存区 # 第一个树对象hash:d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git read-tree --prefix=bak d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579  # 3.再次查看暂存区当前文件信息,有多了一个bak/test.txt文件 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git ls-files -s 100644 83baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 0       bak/test.txt 100644 fa49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92 0       new.txt 100644 0c1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 0       test.txt 

说明:

  • read-tree命令:可以把树对象读入暂存区。
  • --prefix=bak选项:将一个已有的树对象作为子树读入暂存区。

接下来继续,再提交暂存区的内容,会继续生成一个新的tree对象在Git仓库中。

# 把暂存区的内容生成新的tree对象 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git write-tree 01ab2a43b1eb150bcf00f375800727df240cf653  # 查看新生成的对象 # 查看tree对象的类型 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git cat-file -t 01ab2a43b1eb150bcf00f375800727df240cf653 tree  # 查看tree对象的内容,也就是记录暂存区的内容。 # 可以看到该tree对象,包含了两个blob对象和一个tree对象。 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ git cat-file -p 01ab2a43b1eb150bcf00f375800727df240cf653 040000 tree d8329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579    bak 100644 blob fa49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92    new.txt 100644 blob 0c1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547    test.txt   # 查看当前Git仓库中的对象 L@DESKTOP-T2AI2SU MINGW64 /j/git-repository/git_learning (master) $ find .git/objects -type f .git/objects/01/ab2a43b1eb150bcf00f375800727df240cf653 .git/objects/0c/1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 .git/objects/16/3b45f0a0925b0655da232ea8a4188ccec615f5 .git/objects/83/baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 .git/objects/d8/329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579 .git/objects/fa/49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92 

到这里我们的演示就完成了,请看下面的总结。

3、总结

(1)分析每个树对象的存储结构

我们可以先查看一下Git本地库中的对象,如下

.git/objects/01/ab2a43b1eb150bcf00f375800727df240cf653 # 第三个tree树对象 .git/objects/0c/1e7391ca4e59584f8b773ecdbbb9467eba1547 # test.txt第二个版本(blob对象) .git/objects/16/3b45f0a0925b0655da232ea8a4188ccec615f5 # 第二个tree树对象 .git/objects/83/baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30 # test.txt第一个版本(blob对象) .git/objects/d8/329fc1cc938780ffdd9f94e0d364e0ea74f579 # 第一个tree树对象 .git/objects/fa/49b077972391ad58037050f2a75f74e3671e92 # new.txt第一个版本(blob对象) 

我们接下来用三个图,描述一下三个树对象的结构关系。

第一个树对象结构如下图

image

第二个树对象结构如下图

image

第三个树对象结构如下图

image

也可以换Git对象类型表示:

image

(2)blob对象和tree对象(重点)

从上图我们可以分析出:

  • blob对象代表文件一次次的版本。
  • tree对象代表项目的一次次的版本。

这就是我前面2-(3)描述过的Git版本库中的5个对象,即表示了项目的2个版本。

(就先这样理解)

(3)总结(重点)

暂存区的概念和相关理解:

  1. 所谓的暂存区Stage只是一个简单的索引文件而已。指的是是 .git/index文件。
  2. 暂存区这个索引文件里面包含的是文件的目录树,像一个虚拟的工作区,在这个虚拟工作区的目录树中,记录了文件名、文件的时间戳、文件长度、文件类型以及最重要的SHA-1值,文件的内容并没有存储在其中,所以说它像一个虚拟的工作区。
    即:暂存区,也就是.git/index文件中存放的是文件内容的索引(快照),也可以是tree对象的索引。
  3. 索引指向的是.git/objects/目录下的文件(Git对象)。
  4. Git通过暂存区的文件索引信息来创建tree对象的。
  5. tree对象可以使文件内容和文件名进行关联。
  6. 一个树对象可以包含一条或多条记录(tree对象和blob 对象)。
  7. 暂存区内容写到版本库中后,暂存区索引内容不清空。
  8. 暂存区中的文件内容索引,是按对应文件覆盖的,也就是修改一个文件内容,添加到缓存区,只会把对应的文件覆盖,其他文件不会被覆盖,即:暂存区不是整体覆盖的。

暂存区的作用:除非是绕过暂存区直接提交,否则Git想把修改提交上去,就必须将修改存入暂存区最后才能commit。每次提交的是暂存区所对应的文件快照。

提示:Git对象的hash键,我们截取前几位就行,练习时对象不那么对,就不用全部都写,能够表示唯一对象就行。

4、问题

现在有三个树对象(因为执行了三次write-tree命令),分别代表了我们想要跟踪项目的三次快照。然而问题依旧:若想重用这些快照,你必须记住这三个树对象的SHA-1哈希值。

并且,你也完全不知道是谁保存了这些快照,在什么时刻保存的,以及为什么保存这些快照。

而以上这些,提交对象commit object为你保存了这些基本信息。

5、本文用到的命令总结

Git底层命令:

  • git update-index --add:把文件索引(快照)存入暂存区中。
  • git write-tree:将当前暂存区的索引内容同步到一个树对象中。
  • git ls-files -s:查看暂存区的文件信息。
  • git read-tree --prefix=bak:将一个已存在的树对象添加到暂存区。
  • git cat-file -t 键:查看Git对象的类型。
  • git cat-file -p 键:查看Git对象的内容。

参考:

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