无需放弃变更、关闭占用程序！用暂存区和 git底层命令实现 Git 变更备份

无需放弃变更、关闭占用程序！用暂存区和 git底层命令实现 Git 变更备份

前言

在日常开发中，git stash虽为我们备份数据的常用命令，但其操作过程需要放弃当前的变更，这对于 win 平台下编辑二进制资源时会造成很多麻烦，由于主程序会对修改的二进制资源进行占用，此时执行储藏大概率会报错，如果想要储藏成功，就需要关闭主程序，然后再操作储藏，才能完成数据的备份，如果主程序比较大比如游戏引擎，那么整个操作流程将相当繁重耗时。

而本文则将介绍一种更灵活轻便的 git仓库变更数据的备份方案：通过暂存区（Index） 与git create-commit等底层 git 命令，手动构建出stash的提交，从而在不放弃任何变更，也不需要关闭占用程序前提下，完成工作区变更数据的备份，从而提高研发效率。

问题

使用 git 进行版本控制时，通常会在工作区产生变更，而某些情况我们不想要提交而仅想要备份一下修改的数据，常规的做法是git stash，它会自动打包这些状态并自动将工作区的状态清空，但是这个过程无法干预，并且如果出现变更文件被其他程序占用（例如打开并修改的 excel 文件），就会导致储藏失败。

如下，当一个 hello.xlsx 的文件，并用 excel 打开修改，此时执行 git stash -u 会报错：

其根本原因是 git stash 包含的是备份数据+放弃变更的连贯过程，但由于 xlsx 文件被 excel 程序占用，导致 stash 不能完成放弃变更而最终报错退出。

而我们有时的数据备份，通常只需要将当前工作区的变更读取出来，进行备份操作，无需放弃变更，而本文则提供这样一种数据备份的方法。

如果你不想了解实现机制，则可以直接跳转最后查看如何具体实现。

相关知识

Git object

理解 Git 对象的工作原理，有利于了解 Git 的暂存区、提交机制以及接下来要介绍的git create-commit 操作。

在 Git 的世界里，一切操作都围绕着 Git 对象（Git object）展开，版本数据库内存储的是k-v数据（<hash_ID, object>），通过hash ID 可以直接获取到对象值，其中object主要分为四种类型：

• blob（文本对象）。blob对象用于存储文件的内容，比如文本文件的具体代码、图片文件的二进制数据等，它不包含任何文件名或目录结构信息。

• tree（树对象）。tree对象就像文件系统中的目录，用于组织和管理blob对象以及其他tree对象，记录了文件的名称、权限和指向blob或子tree的指针，从而构建出完整的目录树结构。

• commit（提交对象）。commit对象则是版本控制的核心，每个提交都包含了指向了根目录的tree对象的指针 ，用于记录项目在某一时刻的状态；同时还包含了作者信息、提交者信息、提交时间以及指向父提交的指针，通过这些指针可以串联起整个项目的版本演进历史，形成一个有向无环图。

• tag（标签对象）。tag对象主要用于给特定的commit添加标签，常用于标记发布版本、重要里程碑等，分为轻量级标签（仅保存提交对象的 SHA-1 哈希值）和附注标签（包含标签名、标签说明、标签创建者等详细信息）。

  本文【不放弃变更完成储藏】功能的实现，本质上是将创建 git 对象，将其存储到git 数据库下，并操作这些 Git 对象的创建、引用关系。

暂存区中的 tree object

暂存区（也称为索引，Index）是 Git 用于存储下次提交内容的区域，它在 Git 对象模型中扮演着关键角色，作为提交前置状态的暂存区，暂存区实际上可以作为 tree object 创建的"工具"。

当执行git add命令将修改的文件添加到暂存区时，Git 会创建一个tree object（树对象） 来记录这些文件的状态。Tree object 本质上是一个文件和子目录的目录树结构，它包含了文件的元数据信息，如文件名、文件模式（可执行、普通文件等）以及指向 blob object（存储文件实际内容的对象）的指针。如果暂存区中存在多个目录层级的文件修改，Git 会递归地构建多层 tree object，形成一个完整的目录树结构，从而完整记录整个项目在暂存区的状态。

详细参考此文Git - Git 对象,文中详细介绍了如何基于 git 的 plumbing commands 构造一个提交（对象）。

Git Stash 的底层结构

最终备份的数据还是会以储藏形式呈现，所以我们需要了解储藏（提交）的结构，方便指引我们后续去手动创建这样的储藏。

每个储藏其实也是一笔提交。

要实现自定义储藏，首先需明确：常规的git stash本质是创建一个 "特殊提交"。在储藏了未跟踪文件的情况下，该提交包含三个父节点；默认情况下则包含两个父节点，它们分别对应储藏前的不同状态：

1. 父提交 1（ stash@{0}^1） ：即git log能看到的最后一个 commit，这是储藏时当前分支的最新提交（HEAD）；

2. 父提交 2（ stash@{0}^2） ：包含了储藏时暂存区（Index，又名 staging area）中已通过git add操作、但尚未提交的变更集；

3. 父提交 3（ stash@{0}^3） ：仅在使用git stash -u或git stash -a时存在，包含了储藏时工作树中未跟踪的文件（-u）以及被忽略的文件（-a） 。

git stash 底层实现参考：what-is-in-a-stash，其详细介绍了 stash 各个parent 的含义及作用。

二、实现关键：从变更文件到暂存区（index）创建 commit

存储 blob对象------git add foo.txt

git add foo.txt 用于将工作区 foo.txt 的变更添加到暂存区。执行该命令时，会先创建变更文件对应的 blob object。git add 实际上是一个多步骤操作，blob object 的创建只是其中一环。当变更被添加到暂存区后，新生成的 blob object 便会被暂存区的 tree object 所引用。

git 还提供了纯粹的的数据库操作方法------ git hash-object ，来让你 仅 将某些 blob 对象存到git 数据库下，具体可以参考：git-scm.com/docs/git-ha...

暂存区中获取tree 对象------write-tree

git-write-tree 命令会扫描当前暂存区（index）的内容，将文件的状态、权限等信息组织成一个树状结构，构造一个指向树根节点的对象，并返回其对应的 hash_ID，该 tree对象代表了暂存区的当前状态。

使用示例：执行 git write-tree 后，会输出一个 40 位的哈希值，该哈希值对应 index 内部保存的 tree object。可通过 git cat-file -p <hash> 查看树对象的具体内容。

具体参考： Git - git-write-tree Documentation

tree对象创建commit对象------commit-tree

从前置的知识可以推得：要想将工作区的修改储藏起来，需要先构造出储藏的3个 parent 提交，而提交对象的创建，除了直接调用 git commit 命令，还有一个较为底层的 git 命令 commit-tree。

git commit-tree 的作用是可以从已有的 tree 对象创建新的 commit 对象：

其基本语法为 git commit-tree <tree> [-p <parent>] [-m <message>]，其中 <tree> 是必填的树对象哈希值，-p 用于指定父提交（可指定多次以创建合并提交），-m 用于添加提交信息。以下是几种简单的使用示例：

1. 创建基础提交：

   假设已通过 git write-tree 命令获取到树对象哈希值 abc123，创建一个无父提交（适用于初始提交场景）的提交：

git commit-tree abc123 -m "Initial commit"

1. 创建合并提交：

   假设有两个父提交 ghi789 和 jkl012，以及对应的树对象 mno345，创建一个合并提交：

git commit-tree mno345 -p ghi789 -p jkl012 -m "Merge two branches"

具体参考官方文档： Git - git-commit-tree Documentation

因此，我们知道了如何基于工作区变更创建 blob 对象，并如何获取 tree object，最后创建 commit object，而上述的步骤仅设计文件读取，不会产生程序占用导致的报错。那么接下来我们便可以将所有的环节串联，形成最终实现。

三、具体实现

假设当前场景：你在main分支开发，有部分变更是未追踪的（新增而且没有加到暂存区内的）、有部分变更文件是受追踪（修改的），你想要把当前所有修改、新增的文件都备份，所谓备份就是不放弃变更，也不希望受制于占用程序影响导致储藏失败。

步骤 0 备份现有 index

因为我们的核心思路时操作暂存区，为了防止中间步骤失败导致最开始的暂存区状态丢失，需要先备份当前的 index（暂存区）状态备份到 index_backup下：

cp .git/index .git/index_backup

后续若出现问题，可根据备份文件恢复暂存区。

步骤 1 git reset HEAD

执行 git reset HEAD 命令，它的作用是将暂存区重置为与 HEAD 所指向的提交一致。这一步会重置清空暂存区，将所有变更文件移除暂存区。由此，我们将工作目录与旧暂存区解耦，为后续精准处理变更文件做好准备。

git reset HEAD

步骤 2 git status 获取所有变更文件路径及变更状态

使用 git status 命令查看当前工作目录的状态，它会清晰列出所有变更文件的路径，以及每个文件的变更状态，如 modified（已修改）、deleted（已删除）、untracked（未追踪）等。这些文件路径和变更信息 是后续对不同类型文件进行差异化处理的依据。我们可以将输出内容复制到文本编辑器中，便于后续操作时快速查看和使用。

其中 git 提供了一个适合脚本处理的参数获取工作区的变更

git status --porcelain

步骤 3 git add 所有未追踪的文件，并基于 write tree + commit+tree 获取 untracked 文件的 parent 提交

执行 git add . 或指定未追踪文件路径，将所有未追踪的文件添加到暂存区。随后，通过 git write-tree 命令创建一个新的树对象，该对象代表当前暂存区的内容状态。接着使用 git commit-tree 命令创建一个新的提交对象，此提交对象包含了刚刚创建的树对象。为了明确提交的父子关系，指定当前 HEAD 提交作为父提交，这样就得到了未追踪文件的 parent 提交。具体命令如下：

git add <untracked_files>  # 添加所有未追踪文件

tree_untracked=$(git write-tree)  # 获取树对象哈希值

commit_untracked=$(git commit-tree $tree_untracked -p HEAD -m "Commit for untracked files")  # 创建提交对象

步骤 4 git add 所有追踪文件，并基于 write tree + commit tree创建追踪文件的 parent 提交

与步骤 3 类似，先执行 git add 命令，将所有已追踪且发生变更的文件添加到暂存区。然后同样通过 git write-tree 创建树对象，再使用 git commit-tree 创建提交对象，并指定合适的父提交（可以是 HEAD 提交或其他相关提交），从而得到追踪文件的 parent 提交。具体操作如下：

git add <tracked_changed_files>  # 添加已追踪的变更文件

tree_tracked=$(git write-tree)

commit_tracked=$(git commit-tree $tree_tracked -p HEAD -m "Commit for tracked changed files")

步骤 5 基于 git commit-tree -p [p1] -p [p2] -p [head] -m 'on main: xx'

这里的 [p1] 为步骤 3 中未追踪文件提交的哈希值，[p2] 为步骤 4 中追踪文件提交的哈希值，[head] 为当前分支 HEAD 提交的哈希值。使用 git commit-tree 命令，通过 -p 参数指定上述三个父提交，创建一个新的合并提交。新提交整合了所有变更内容，并且保留了清晰的提交历史脉络。命令示例：

git commit-tree -p $commit_untracked -p $commit_tracked -p HEAD -m "on main: Consolidated changes"

步骤 6 恢复 index

根据步骤 0 中备份的 index_backup 文件，恢复暂存区状态。

cp .git/index_backup .git/index

四、验证与回滚：确保 Stash 有效且可恢复

1. 验证 Stash 是否创建成功

执行git stash list可看到我们手动创建的 Stash，与常规 Stash 格式一致：

git stash list

# 输出示例：stash@{0}: WIP on main: a1b2c3d 初始化项目文档

2. 回滚 Stash（恢复变更）

由于我们的 Stash 完全符合 Git 原生格式，可直接用常规命令恢复：

# 恢复Stash并删除Stash记录（同git stash pop）

git stash pop stash@{0}

# 或仅恢复不删除（同git stash apply）

# git stash apply stash@{0}

四、注意事项

1. 版本要求

git create-commit是 Git 2.23.0 + 新增命令，若版本过低需先升级：

# 查看Git版本

git --version

# 升级（以Ubuntu为例，其他系统参考官方文档）

sudo apt update && sudo apt install git -y

2. 避免数据丢失的关键

• 步骤 0 中 "备份索引（.git/index）" 必须执行，否则会覆盖已暂存的变更；

• 操作前可以执行git diff和git diff --staged记录变更，便于异常时核对。

五、总结

本文方案的核心价值在于：不依赖 Git 自动打包，而是手动拆解 Stash 的底层结构 ，通过暂存区生成 tree object、并利用 git write-tree git create-commit构建父提交，最终实现 "不放弃变更、不用关闭占用程序" 的储藏。这种方式非常适合在游戏开发中引擎占用二进制资源时，进行数据备份操作。