淺談 Git 資料結構

Git 所有的儲存資料都存在於「.git」資料夾裡。刪除「.git」資料夾即等同於刪除該儲存庫的本機版控。以下是「.git」資料夾的主要內容。

資料夾

hooks

存放各種客製化腳本，可以在 Git 操作的特定時機自動執行，例如：commit、push 或 merge 之前或之後。這些腳本可以用來執行自動化測試、檢查程式碼風格等操作。常見的 hooks 有 pre-commit、pre-push、post-merge 等。

info

儲存一些輔助性的資訊文件。預設會有一個「exclude」檔案，用來定義排除特定檔案或目錄的規則，與「.gitignore」用途相同，但「exclude」是本機設定，適用於單個開發者的環境設置。如果是團隊開發，應該使用「.gitignore」並記錄在版控裡。

logs

記錄每次引用（如 branch、HEAD）的更新歷史，這些日誌可以用來追踪誰在什麼時間對某個分支做了哪些更改。常見內容包括：

• HEAD：記錄每次 HEAD 變動的歷史。
• refs\heads\：存放各分支的變動歷史。
• \refs\remotes\origin\：存放遠端分支的 git fetch 和 git push 紀錄。「origin」是本機儲存庫幫連結的遠端儲存庫取得的預設別名，但也可視需要建立其他名稱。

TIP

• Git 指令 git reflog 會顯示「logs/HEAD」的內容。如果使用 git reset --hard 或 git rebase -i 刪除了 Commit 記錄，可以用 git reflog 找出操作紀錄，再用 git reset --hard 還原 Commit。

objects

• 用途：儲存 Git 的所有資料物件，包括 blob、tree、commit 和 tag 物件。
• 結構：依物件內容的 SHA-1 哈希值前兩個字元作為目錄，後面的 38 個字元作為檔案名稱。例如，SHA-1 哈希值為 d670460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4 的物件會存放在 「.git/objects/d6/70460b4b4aece5915caf5c68d12f560a9fe3e4」。

Commit 操作中的物件生成

假設 Commit 一個檔案的變更，會產生三個物件：

• Blob 物件： 儲存檔案的實際內容，例如新增或修改的檔案內容會被建立成 blob 物件儲存。

• Tree 物件： 儲存目錄結構和該目錄下所有檔案的 blob 物件的 SHA-1 哈希值，描述檔案和子目錄的樹狀結構。

• Commit 物件： 儲存 Commit 資訊，包括 tree 物件的 SHA-1 哈希值、上一個 Commit 的 SHA-1 哈希值、Commit 訊息、作者和提交者資訊等，在版本控制系統中看到的 HASH 值為這個。

更詳細的檔案內容，可參考官網的「Git Internals - Git Objects」。

refs

檔名為分支或 Tag 名稱，內容為目前所對應的 Commit 的 HASH 值。常見資料夾有：

• heads：儲存本機分支，若分支名稱含「/」，則會建立對應的目錄結構。例如：「feature/需求1」，則會建立一個「feature」的資料夾，底下存「需求1」的檔案。
• remotes：儲存遠端分支，以遠端儲存庫名稱為資料夾，例如「origin」。
• tags：儲存 Tag 的名稱。

檔案

COMMIT_EDITMSG

紀錄上一次 Commit 的內容。若使用 git commit（沒有 -m），git commit --amend 或解衝突過程中出現的訊息編輯，都會開啟此檔案以供編輯。有些 GUI 工具在執行這些指令時，可能會提供 UI 編輯而不開啟此檔案。

TIP

使用 git commit --amend 所帶入的內容和這個檔案無關。而是把上一次 Commit 的內容寫入此檔提供編輯。

config

儲存該儲存庫的 Git 設定。此檔案類似「.gitconfig」，但主要是針對特定儲存庫的設定。

description

供 Git Web GUI 讀取儲存庫的描述資訊。

index

最新一次 Commit 後的儲存庫檔案快照及 git add 所加入的檔案資訊組成的二進位檔案。

HEAD

儲存當前檢出的分支名稱或具體 Commit。當目前的 HEAD 指向分支（如 main）時，會顯示 ref: refs/heads/main；當 HEAD 指向某個 Commit 時，則儲存 Commit 的 HASH 值。

ORIG_HEAD

儲存進行破壞性操作（如 git reset、git merge 等）之前的 HEAD 狀態，用於在必要時恢復到之前的狀態。

FETCH_HEAD

標註每個分支的最後一次 git fetch 的紀錄，每行格式如下：

{Commit SHA-1} [not-for-merge] branch '{分支名稱}' of {遠端儲存庫網址}`

範例：

3b3a827b86d264f9c81bc77ef6e0e3df5e302ae8 not-for-merge branch 'main' of http://127.0.0.1/wing/Project

[not-for-merge]：表示該節點暫時不合併到當前分支。git pull 實際上是 git fetch + git merge，若觸發 Merge 行為，就不會包含此標記。

淺談分支

由上述 Git 結構可知，分支和 Tag 都只是指向特定 Commit 的物件。Tag 指向固定的 Commit 物件，而分支則隨每次 Commit 更新。分支圖是從分支所指向的 Commit 物件開始，逐步追溯其紀錄的上一個 Commit 物件，最後產生出完整的 Commit 歷史結構。

以上只是為了複習幾年前上保哥 Git 課的內容，這邊開始才是我要開始胡言亂語的主要內容。

用玄幻小說的角度來看，分支圖就像是一個已知的時間線，分支代表當前的節點，而 Tag 則是一個固定的歷史座標。每次 Commit 後，再使用 git reset 或 git rebase，被還原前的節點仍儲存在「objects」資料夾內。分支圖的各個 Commit 節點是已確定的過去，而 git reset 前的節點則是可能的未來。HEAD 代表當前所在的時空位置。要穿越時空，可以看到的只有歷史座標（Tag）和已知的時間線（分支圖），其餘都要靠 git reflog 來查詢。

異動歷程

• 2024-07-31 初版文件建立。
• 2024-09-20 儲存庫根目錄底下的「.gitconfig」無法生效，所以移除可作為版控的相關描述。