开发人员每天都在使用git，但git原理是什么？.git文件夹下到底记录了哪些内容？git命令执行后，git到底做了些什么？今天来一起梳理下吧。
一、Git是什么
聊聊Git，git我们在项目开发中，几乎每天都能接触到，它是一个分布式的版本控制系统，优点如下：
- 引入快照概念：当git提交信息时，会对当前提交的全部文件、包括目录结构创建快照，并保留快照的索引；而并非记录单个文件的更改信息。
- 基本所有操作都在本地执行：git提供的工作区，使开发者能够在本地对代码进行修改，而不需要依赖网络环境。
- 完整性：git通过SHA-1散列算法，对git的文件目录和文件统一计算hash值，在每次提交存储前，git都会对该hash值进行比对，如果文件有丢失，git很容易发现。
- git提供了工作区、暂存区、仓库的概念，通常从仓库拉取分支到本地工作区，工作区操作文件后，将文件提交到暂存区，暂存区的内容会批量性的提交到远程仓库。分别对应的状态为已修改、已暂存、已提交。
二、模拟git文件变化
2.1 文件变化时，.git文件里记录了什么
git initgit init命令，在当前项目根目录下创建.git文件夹，用于保存版本信息，该文件夹下。文件夹的结构如下图所示
git hash-object -w 文件名
在项目中创建一个mainPage.vue的文件，同时对该文件使用hash-object命令，此时可查看，该文件内容已被压缩成为二进制文件，该压缩后的文件，保存在.git/objects下，称为Git对象 ；计算的hash值前两位，作为目录名称，其他作为文件名。 
git cat-file -p 二进制编码
查看二进制文件内容，使用cat-file命令，其中文件名称是计算出的完整hash码。
当我们更改mainPage.vue的内容之后，再次对该文件执行git hash-object命令，可看到新的Git对象已生成，让我们查看.git/objects文件夹下的目录变化，可发现，新的文件目录和文件已生成。
2.2 变化的文件，如何在暂存区记录
git update-index --add mainPage.vue
git ls-files --stage
当前暂存区保存的是第二次变化的文件，可以根据该命令查找到要提交的Git对象文件。当前的mainPage.vue文件对应的二进制文件名称，可以在.git/objects/a2/文件夹下找到
2.3 暂存区文件，如何生成一个commit对象
git write-tree保存当前文件的目录结构，即记录文件所在目录关系。这里会为当前文件所在的每个目录都生成一个Git对象，同样保存在.git/objects目录下。mainPage.vue保存在src/views文件下，执行完当前命令后，可查看.objects下生成了三个目录。分别为（1e,2a,93）
查看每个文件夹对应的文件内容
到目前为止，git就为我们保存了一个目录结构，该目录结构上保存了当前文件夹地下的文件二进制对象，当前的目录结构和目录中的文件对象也就称作文件快照。这个目录结构在git中生成的对象是一个树结构对象
现在，我们需要将目录树对象写入到版本历史，在这一步，会生成一个commit对象。可以看到，目前在objects目录下，多生成了一个d5的文件夹，让我们来查看下d5下包含了哪些内容。
可以看到，当前目录中包含了上一次提交的tree对象信息，还有作者、提交者和提交说明信息。
好了，到目前为止，可以为我们前面这块工作做一个总结了。
- 当执行
git add时，git主要完成两个步骤，1、保存对象，对变化的文件生成一个git对象。同时将它保存在objects目录下。2、将文件写入/更新暂存区，以通知git哪些文件需要提交,即执行git add时，objects目录下生成了当前文件的hashcode值。 - 当执行
git commit时，git主要完成，1、为文件目录结构和文件生成一棵树，git将该树生成一个git对象，保存在objects中。2、生成一个commit对象，该commit对象记录了树对象的值，以及提交信息。
那么快照是什么：
个人理解，在git执行commit时，会对暂存区内的内容进行一次备份，该内容可以理解为生成的commit对象，该对象中包含了文件的目录结构、文件原始快照信息，以及文件的提交信息。对应上面的分析，应该就是.git目录下的d5文件夹下的二进制内容。可以看出，git在备份时，保留的是文件的完整信息，而非某个文件的差异信息，在提交时，暂存区的内容也不会随着提交而消失，因此可以使用
git log命令，查看历史提交内容，暂存区的内容更像是保存了当前待提交文件的状态。
三、与远程仓库关联，发生了什么？
3.1 关联远程仓库
目前在本地创建的文件都保存在了暂存区，下一步需要推送到远程分支，推送到远程分支前，需要创建远程仓库，同时对将本地git与远程仓库进行管理。 使用命令
git remote add origin https://gitlab.**.**.cn/test3/monorop.git
3.2 同步远程仓库信息
关联之后，需要将远程分支生成的内容同步到本地，我们执行 git pull origin master操作，这步执行完后，可观察到我们的objects文件中，同时多了三个文件夹，分别记录了文件远程分支的文件blob信息、远程分支的目录结构、远程分支的commit对象信息。
查看各个文件夹目录下的内容，可看到其记录的都是远程分支上的信息。
3.3 提交文件到远程仓库
紧接着，将当前本地变更，提交到远程分支上。执行git commit操作，看下发生了什么。 可以看到objects中增加了两个文件夹，一个文件夹记录了本地与远程分支的tree对象信息，查看其记录数据，可分析出来，每次在更改代码时，git会为我们保存一次git object对象，以便记录最新的变更。
而另一个文件夹中，则记录的是当前指针指向的commit对象，该commit对象中除了记录当前的tree对象指针和提交作者人员信息之外，还记录了一个指向上次提交对象（父对象）的指针,该父对象指针，记录了完整的上一次快照信息，因此git通过这种模式，记录了完整的信息变化，而不仅仅是当前变化文件的信息，因此不会存在丢失数据问题。
当有信息变更时，commit对象上保存的什么：
当git分支上有内容变更时，会生成一个最新的commit对象，该commit对象中，除了保存本次修改的tree对象信息、提交信息之外，还记录了上一次的parent对象信息。这个parent对象信息，记录了完整的上一次操作，因此git生成的commit对象，通常都是完整的历史记录信息。
四、git分支
我们在项目中，经常会让创建新的分支，那分分支的具体是什么呢？分支其实指的就是指向commit对象的指针，分支名称也叫做当前的指针名。比如上面示例中的master初始分支，其实代表的就是指向最新commit对象的指针名为master。
4.1 创建新分支
我们基于某个分支创建新分支时，如基于master分支创建了feature-xyl分支，可在本地使用命令git branch feature-xyl。执行完成，git会为当前所在的commit对象创建一个叫做feature-xyl的指针，指向当前commit对象。
4.2 记录分支
当创建的分支越来越多时，git如何知道当前在哪个分支上呢，git提供了一个名叫HEAD 的指针，它总是指向当前所在的本地分支 ，比如我们创建了feature-xyl分支，但没切换到这个分支上时，此时head指向的还是master分支。 使用命令git log --oneline --decorate可查看。下图有两层含义，第一表明了head目前指向的当前所在本地分支。第二表明master、origin/master、feature-xyl都指向同一个commit对象。
4.3 修改分支内容，查看HEAD指针情况
当我们在本地分支上，比如feature-xyl分支上修改了内容，提交之后，查看当前的HEAD指针指向，可以看到当前HEAD指针，指向的feature-xyl上最新的commit对象上。根据回溯，可以发现当前的提交内容，正好是修改内容。
切换回master分支，可以看到HEAD指向的是master分支上最新的commit对象。
HEAD指向：
HEAD是git提供的一个特殊指针，总是指向当前本地分支的最新commit对象，并会随着分支的切换，自动变化。其保存在.git/refs/heads/目录下。由于每个分支指向的最新commit对象不同，因此我们在切换分支时对应的内容通常也是不一样的。
这篇文章主要记录了git中，文件blob对象、tree对象、commit对象的生成方式及在.git文件夹下的表示形式，同时通过和远程仓库关联，演示了分支不同变化下，上述三个对象分别有哪些变化，最后介绍了HEAD指针的指向形式，相信通过这篇文章，会给大家提供一个很清晰的视角去理解git命令后的内容。下篇文章，会继续围绕这篇内容，讲解其他命令后的故事。