淺談 Git 資料結構

TLDR

Git 的所有資料與版本控制紀錄皆儲存在 .git 目錄中，刪除該目錄即等同刪除本機版控。
objects 資料夾以 SHA-1 哈希值儲存 Blob（檔案內容）、Tree（目錄結構）與 Commit（提交資訊）三種物件。
refs 資料夾儲存分支與 Tag 的指標，它們本質上只是指向特定 Commit HASH 的檔案。
logs 資料夾記錄了 HEAD 與分支的變動歷史，可透過 git reflog 查詢並用於還原誤刪的 Commit。
index 檔案為二進位檔，記錄了 git add 後的暫存區快照。
HEAD 檔案記錄當前工作目錄所處的分支或 Commit 位置。
分支與 Tag 僅是指向 Commit 的指標，Git 的歷史紀錄是透過 Commit 物件中的指標鏈（指向前一個 Commit）所構成。

.git 目錄結構解析

Git 的所有儲存資料都存在於 .git 資料夾裡。以下為該目錄下各核心元件的用途與運作機制。

資料夾結構

hooks：存放各種客製化腳本，在 Git 操作（如 commit、push、merge）的特定時機自動執行，適用於自動化測試或檢查程式碼風格。
info：儲存輔助性資訊，其中 exclude 檔案用於定義本機排除規則，與 .gitignore 用途相同，但僅適用於單一開發者環境。
logs：記錄引用（如 branch、HEAD）的更新歷史。
- 什麼情況下會遇到這個問題：當執行 git reset --hard 或 git rebase -i 導致 Commit 記錄遺失時，可透過 git reflog 讀取此處紀錄並進行還原。
objects：儲存所有 Git 資料物件（Blob、Tree、Commit）。
- 結構：以 SHA-1 哈希值前兩個字元作為目錄，後 38 個字元作為檔案名稱。
- 物件生成機制：執行 Commit 時會產生三種物件：
  - Blob 物件：儲存檔案的實際內容。
  - Tree 物件：儲存目錄結構與對應的 Blob 物件哈希值。
  - Commit 物件：儲存提交資訊（包含 Tree 哈希、上一個 Commit 哈希、作者與訊息）。
refs：儲存分支與 Tag 的指標。
- heads：儲存本機分支。
- remotes：儲存遠端分支。
- tags：儲存 Tag 名稱。

關鍵檔案說明

COMMIT_EDITMSG：記錄上一次 Commit 的訊息。執行 git commit 或 git commit --amend 時會開啟此檔案供編輯。
config：儲存該儲存庫的專屬 Git 設定。
index：二進位檔案，記錄最新一次 Commit 後的快照及 git add 加入的檔案資訊。
HEAD：記錄當前檢出的分支或 Commit。若指向分支，內容為 ref: refs/heads/分支名；若處於分離 HEAD 狀態，則直接儲存 Commit HASH。
ORIG_HEAD：儲存執行 git reset 或 git merge 等破壞性操作前的 HEAD 狀態，用於還原。
FETCH_HEAD：標註每次 git fetch 的紀錄，格式如下：
text
```
{Commit SHA-1} [not-for-merge] branch '{分支名稱}' of {遠端儲存庫網址}
```
1
- 什麼情況下會遇到這個問題：當 git fetch 執行後，若未觸發 Merge 行為，該節點會標記為 [not-for-merge]。

分支與版本控制的本質

由 Git 的資料結構可知，分支與 Tag 本質上僅是指向特定 Commit 物件的指標。

分支 (Branch)：隨每次 Commit 自動更新指向的指標。
標籤 (Tag)：指向固定 Commit 物件的指標。

Git 的歷史紀錄是透過 Commit 物件內部儲存的「上一個 Commit HASH」鏈結而成。當執行 git reset 或 git rebase 時，雖然分支指標移動了，但舊的 Commit 物件依然存在於 objects 資料夾中，這也是為什麼透過 git reflog 可以找回歷史紀錄的原因。

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。

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