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引言

很多新人用 Git 非常别扭，似乎只有 -f 才能拯救世界。秉承“操作 Git 的失误就要用 Git 的正常命令层层回退”的原则，这里整理一下 Git 存储和分支的原理，帮助理解 git 所提供的丰富的命令。

参考

Git 分支 - 分支简介

存储

首先要明确，Git 保存的不是文件的变化或者差异，而是一系列不同时刻的文件快照。

在暂存文件时（git add），Git 会计算这些文件的校验和，然后把这些文件的快照以 blob 对象的形式保存到 Git 仓库中。

在提交时（git commit），Git 会计算每一个子目录的校验和，然后把目录和文件的校验和组织成一个树对象。之后，创建一个提交对象，这个对象里存储着：

• 指向文件树对象的指针。
• 作者姓名和邮箱。
• 这次提交的父对象（可能有零个、一个或多个）。

假设一开始我们的工作区里只有三个文件，那么执行 git add 和 git commit 后会生成如下结构：

如果我们多次修改、提交，那么后一次的提交对象就会包含上一次提交的指针（作为父对象）：

分支

Git 的分支，其实本质上仅仅是指向提交对象的可变指针。每次的提交操作中，当前分支的指针都会自动向前移动。

所以很容易理解，创建分支（git branch）其实就是新建了一个指针，指向当前提交记录。

那么 Git 是如何知道当前在哪个分支上的呢？也很简单，Git 有一个名为 HEAD 的特殊指针，它指向谁，就代表当前在哪个分支上。分支的切换（git checkout）就是在移动 HEAD 的指向。

三棵树

在初步理解指针的移动之后，一个新的问题出现了，Git 是如何修改磁盘上实际的文件的？比如 git checkout 和 git reset？

为了解释这一过程，Git 提出了三棵树的模型，注意表格中的“用途”一栏仅用来帮助理解：

一般而言，文件在三棵树的切换方式如下：

我们可以这样理解：

• 我们只能直接编辑 WD 中文件的内容。
• git add 即把文件从 WD 复制到 Index 列表里。
• git commit 即生成 Index 列表里文件的快照，保存到 commit 对象里。
• git checkout 即执行如下流程：
  • 移动 HEAD 指向你所指定的分支
  • 将这次提交的快照填充到 Index 中
  • 将 Index 中的内容复制到 WD
• git reset 即执行如下流程：
  • 移动 HEAD 指向你所指定的分支（若指定了 --soft，则到此停止）
  • 使 Index 看起来像 HEAD（若未指定 --hard，则到此停止）
  • 使 WD 看起来像 Index

git restore

Git 2.23 新加入的实验性命令，可以从 Index 或者其他 commit 中将文件还原到 WD 中，其实就是对 git checkout 和 git reset 的简化，方便新手理解，有兴趣的可自行尝试。

总结

总之，对于以上命令的操作，若只考虑操作 commit，那么仅有 git reset --hard 可能会对 WD 造成不可挽回的修改，其他操作我们都可以用适当的命令做修正。

记住，不要惊慌，遇事不决 git reflog :joy:

关于

• 作者：张乐萌（Ian Zhang），群脉交付团队工程师。
• 编辑：王永浩（Aaron Wang），群脉首席架构师。