深入 Git：Git 物件儲存 - commit 物件

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  1. 準備
  2. 將第一個檔案加入 index，並建立 tree 物件
  3. 建立第一個 commit 物件
    1. 將另外兩個檔案加入 index，並建立 tree 物件
  4. 建立第二個 commit 物件
  5. 編輯檔案後加入 index，並建立 tree 物件
  6. 建立第三個 commit 物件
  7. 察看歷史紀錄
  8. Git 物件關聯圖

本篇將深入探討 Git 如何運作，在執行 git commit 時，Git 會如何建立和儲存 commit 物件。

tree 物件會指向追蹤專案的不同 snapshot，若要取得這些 snapshot 就會遇到一些問題：

  • 必須記得這些 tree 物件的 SHA-1 值 (麻煩)
  • snapshot 是誰儲存的
  • snapshot 是何時儲存的
  • 為何要儲存 snapshot

以上這些就是 commit 物件為你儲存的資訊。

準備

下面會以這個檔案結構為範例：

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$ mkdir demo
$ cd demo
$ git init
Initialized empty Git repository in /home/titan/project/demo/.git/
$ mkdir styles
$ echo "index" > index.html
$ echo "# README" > README.md
$ echo "/* style */" > styles/main.css

$ tree      
.
├── index.html
├── README.md
└── styles
    └── main.css

1 directories, 3 files

將第一個檔案加入 index，並建立 tree 物件

先將 index.html 加入 index，接著將 index 寫至 tree 物件中：

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$ cat index.html
index
$ git add index.html
$ git write-tree
2dce93ea08ed9059be0a838c6bcf62b7b5c28907

註：git add 看起來只是將檔案加入 index，但在 Git 的運作原理其實做了很多步驟，詳情可參閱我之前寫的這幾篇，本篇就不再重複說明這些內容：

此時在 .git/object 目錄內，已經有兩個 Git 物件，分別為：

  • 9015a7 blob 物件：透過 index.html 此檔案產生的
  • 2dce93 tree 物件：對應到專案根目錄
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$ tree .git/objects
.git/objects
├── 2d
│   └── ce93ea08ed9059be0a838c6bcf62b7b5c28907
├── 90
│   └── 15a7a32ca0681be64471d3ac2f8c1f24c1040d
├── info
└── pack

4 directories, 2 files

$ git cat-file -t 9015a7
blob
$ git cat-file -p 9015a7    
index

$ git cat-file -t 2dce93
tree
$ git cat-file -p 2dce93
100644 blob 9015a7a32ca0681be64471d3ac2f8c1f24c1040d	index.html

建立第一個 commit 物件

要建立 commit 物件需使用 git commit-tree 指令，指定一個 tree 物件的 SHA-1 值以及前一個 commit 物件 (第一個 commit 不需要)。

下面使用剛剛建立的 2dce93 的 tree 物件來建立 commit 物件，並且提供 commit 訊息：

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$ echo 'first commit' | git commit-tree 2dce93
9079eb3c74f72f1409dc47ef5d7c8763dbd128f6

commit 物件會根據建立的時間和作者的資訊而建立不同的 SHA-1 值。使用 git cat-file 指令察看剛剛建立的 commit 物件：

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$ git cat-file -t 9079eb
commit
$ git cat-file -p 9079eb
tree 2dce93ea08ed9059be0a838c6bcf62b7b5c28907
author titangene <titangene.tw@gmail.com> 1584281436 +0800
committer titangene <titangene.tw@gmail.com> 1584281436 +0800

first commit

commit 物件的格式包含以下內容：

  • 專案 snapshot 的頂層 tree：也就是專案根目錄對應的 tree 物件
  • author/committer 訊息：使用 user.name 和 user.email 的配置和 timestamp
    • author 就是編輯檔案內容的人
    • committer 就是 commit 的人
    • 通常 author 和 committer 會是同一個人
    • 若透過 email 來發送 patch，就可能發生 author 和 committer 是不同人 [1] [2]
  • 一個空行 (blank line)
  • commit 訊息

將另外兩個檔案加入 index，並建立 tree 物件

接著將 README.md 和 styles/main.css 加入 index，接著再將 index 寫至 tree 物件中：

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$ cat README.md
# README
$ git add README.md

$ cat styles/main.css
/* style */
$ git add styles/main.css

$ git write-tree
563b8123edfdfd28aeb8bd6cde392a4be9adba2d

此時在 .git/object 目錄內，多了 4 個 Git 物件，分別為：

  • 7e5960 blob 物件：透過 README.md 此檔案產生的
  • 202479 blob 物件：透過 styles/main.css 此檔案產生的
  • 0bb8d2 tree 物件：對應到 styles 目錄
  • 563b81 tree 物件：對應到專案根目錄
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$ tree .git/objects
.git/objects
├── 0b
│   └── b8d2a25db76aec1c38bc948ba579959d443790
├── 20
│   └── 2479c888bf25f40895164be873c63f556a1b76
├── 2d
│   └── ce93ea08ed9059be0a838c6bcf62b7b5c28907
├── 56
│   └── 3b8123edfdfd28aeb8bd6cde392a4be9adba2d
├── 7e
│   └── 59600739c96546163833214c36459e324bad0a
├── 90
│   ├── 15a7a32ca0681be64471d3ac2f8c1f24c1040d
│   └── 79eb3c74f72f1409dc47ef5d7c8763dbd128f6
├── info
└── pack

8 directories, 7 files

$ git cat-file -t 7e5960
blob
$ git cat-file -p 7e5960
# README

$ git cat-file -t 202479
blob
$ git cat-file -p 202479
/* style */

$ git cat-file -t 0bb8d2
tree
$ git cat-file -p 0bb8d2
100644 blob 202479c888bf25f40895164be873c63f556a1b76	main.css

$ git cat-file -t 563b81
tree
$ git cat-file -p 563b81
100644 blob 7e59600739c96546163833214c36459e324bad0a	README.md
100644 blob 9015a7a32ca0681be64471d3ac2f8c1f24c1040d	index.html
040000 tree 0bb8d2a25db76aec1c38bc948ba579959d443790	styles

建立第二個 commit 物件

接著使用剛剛建立的 563b81 的 tree 物件來建立第二個 commit，並且提供 commit 訊息和指定前一個 commit (也就是 parent commit)：

  • -p <parent>：指定 parent commit 的 ID，在此範例是第一個 commit 物件的 SHA-1 值
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$ echo 'second commit' | git commit-tree 563b81 -p 9079eb
200c91c4acb82e529fb8205ea786a17cc10008b6
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$ git cat-file -t 200c91
commit
$ git cat-file -p 200c91
tree 563b8123edfdfd28aeb8bd6cde392a4be9adba2d
parent 9079eb3c74f72f1409dc47ef5d7c8763dbd128f6
author titangene <titangene.tw@gmail.com> 1584285257 +0800
committer titangene <titangene.tw@gmail.com> 1584285257 +0800

second commit

編輯檔案後加入 index，並建立 tree 物件

接著編輯 index.html 後，將變更加入 index，接著再將 index 寫至 tree 物件中：

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$ cat index.html
index
$ echo 'index v2' > index.html
$ git add index.html

$ git write-tree
bdaf4c7dc919738d7d59a27ef2ef3d5ff3107ae6

此時在 .git/object 目錄內，多了 2 個 Git 物件，分別為：

  • b2e53d blob 物件：透過 index.html 此檔案產生的
  • bdaf4c tree 物件：對應到專案根目錄
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$ git cat-file -t b2e53d
blob
$ git cat-file -p b2e53d
index v2

$ git cat-file -t bdaf4c
tree
$ git cat-file -p bdaf4c
100644 blob 7e59600739c96546163833214c36459e324bad0a    README.md
100644 blob b2e53d55f22bdb2eafcdfaff9b1b37829309ae50    index.html
040000 tree 0bb8d2a25db76aec1c38bc948ba579959d443790    styles

建立第三個 commit 物件

接著使用剛剛建立的 bdaf4c 的 tree 物件來建立第三個 commit，並且提供 commit 訊息和指定前一個 commit (也就是 parent commit)：

  • -p <parent>：指定 parent commit 的 ID，在此範例是第一個 commit 物件的 SHA-1 值
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$ echo 'third commit' | git commit-tree bdaf4c -p 200c91
64fd0be6f2b66bc48d26c7c77cab62fab1477072
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$ git cat-file -t 64fd0b
commit
$ git cat-file -p 64fd0b
tree bdaf4c7dc919738d7d59a27ef2ef3d5ff3107ae6
parent 200c91c4acb82e529fb8205ea786a17cc10008b6
author titangene <titangene.tw@gmail.com> 1584892171 +0800
committer titangene <titangene.tw@gmail.com> 1584892171 +0800

third commit

察看歷史紀錄

不過到目前為止，都還無法透過 git log 指令來察看剛剛建立的 commit 歷史紀錄，這是因為我們從一開始就是使用底層指令 (plumbing 指令) 來模擬平常我們在用的指令 (porcelain 指令)，而在過程中都沒有建立 master 分支：

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$ git log
fatal: your current branch 'master' does not have any commits yet

但我們可在 git log 指令上，另外指定最後一個建立的 commit 物件，這樣就能看到剛剛建立的 Git 歷史紀錄了：

  • --stat：顯示每個 commit 的 diff 資訊 (diffstat)
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$ git log --stat 64fd0b
commit 64fd0be6f2b66bc48d26c7c77cab62fab1477072
Author: titangene <titangene.tw@gmail.com>
Date:   Sun Mar 22 23:49:31 2020 +0800

    third commit

 index.html | 2 +-
 1 file changed, 1 insertion(+), 1 deletion(-)

commit 200c91c4acb82e529fb8205ea786a17cc10008b6 (HEAD -> master)
Author: titangene <titangene.tw@gmail.com>
Date:   Sun Mar 15 23:14:17 2020 +0800

    second commit

 README.md       | 1 +
 styles/main.css | 1 +
 2 files changed, 2 insertions(+)

commit 9079eb3c74f72f1409dc47ef5d7c8763dbd128f6
Author: titangene <titangene.tw@gmail.com>
Date:   Sun Mar 15 22:10:36 2020 +0800

    first commit

 index.html | 1 +
 1 file changed, 1 insertion(+)

Git 物件關聯圖

以上這些就是 Git 在執行 git add 和 git commit 指令時所做的事情：

  1. 儲存已變更檔案的 blob 物件
  2. 更新 index
  3. 利用 index 建立 tree 物件
  4. 建立指向頂層 tree 和 parent commit 的 commit 物件

這些物件都存在 .git/objects 目錄內。

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$ find .git/objects -type f
.git/objects/2d/ce93ea08ed9059be0a838c6bcf62b7b5c28907 # Tree: ./ dir v1
.git/objects/20/0c91c4acb82e529fb8205ea786a17cc10008b6 # Commit: second commit
.git/objects/20/2479c888bf25f40895164be873c63f556a1b76 # Blob: main.css
.git/objects/7e/59600739c96546163833214c36459e324bad0a # Blob: README.md
.git/objects/0b/b8d2a25db76aec1c38bc948ba579959d443790 # Tree: styles dir
.git/objects/90/79eb3c74f72f1409dc47ef5d7c8763dbd128f6 # Commit: first commit
.git/objects/90/15a7a32ca0681be64471d3ac2f8c1f24c1040d # Blob: index.html
.git/objects/56/3b8123edfdfd28aeb8bd6cde392a4be9adba2d # Tree: ./ dir v2

下圖是這些 Git 物件的關聯圖：

雖然看起來很像目錄和子目錄的關係，但在 Git 中是沒有層級關係的，commit 物件形成有向無環圖 (directed acyclic graph，DAG)，commit 物件有 parent commit (有向)，並且 commit 物件的圖是無環的 (從開始到結束不會是同一個物件) [3]。

資料來源：10.2 Git Internals - Git Objects | Pro Git, 2/e

  1. Git - Viewing the Commit History ↩︎

  2. Git - Maintaining a Project ↩︎

  3. Git - gitglossary Documentation ↩︎

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