Git 对象模型

Git 的底层是一个简单的键值存储数据库（content-addressable filesystem）。理解 Git 的对象模型，能帮助你真正明白 Git 是如何存储和管理数据的。

Git 对象概述

Git 用四种对象类型来存储所有数据：

对象类型	作用
Blob	存储文件内容
Tree	存储目录结构
Commit	存储提交快照
Tag	存储标签信息

所有对象都存储在 .git/objects/ 目录下，以 SHA-1 哈希值命名。

Blob 对象（文件内容）

Blob（Binary Large Object）存储文件的内容，不包含文件名、权限等元数据。

内容："Hello, Git!\n"
SHA-1：ce013625030ba8dba906f756967f9e9ca394464a

存储位置：.git/objects/ce/013625030ba8dba906f756967f9e9ca394464a

关键特性：

• 相同内容的文件只存储一份（内容寻址）
• 不记录文件名，文件名由 Tree 对象维护
• 即使文件被重命名，只要内容不变，Blob 对象不变

# 创建一个 Blob 对象
echo "Hello, Git!" | git hash-object --stdin -w
# 输出：8ab686eafeb1f44702738c8b0f24f2567c36da6d

# 查看 Blob 内容
git cat-file -p 8ab686eafeb1f44702738c8b0f24f2567c36da6d
# Hello, Git!

Tree 对象（目录结构）

Tree 对象对应文件系统中的目录，记录该目录下包含的文件（Blob）和子目录（Tree）。

Tree: 项目根目录
├── 100644 blob abc123  README.md
├── 100644 blob def456  package.json
└── 040000 tree ghi789  src/
         └── 100644 blob jkl012  main.js

Tree 的结构：

模式  类型   SHA-1哈希                              文件名
100644 blob  abc123...  README.md
100755 blob  def456...  run.sh        （可执行文件）
040000 tree  ghi789...  src/          （子目录）

文件模式说明：

模式	含义
100644	普通文件
100755	可执行文件
100664	群组可写文件
120000	符号链接
040000	子目录（Tree）
160000	Git 子模块

# 查看 Tree 对象内容
git ls-tree HEAD
# 100644 blob abc123...  README.md
# 040000 tree ghi789...  src

# 递归显示所有文件
git ls-tree -r HEAD

Commit 对象（提交快照）

Commit 对象是 Git 历史的核心，它记录了：

• tree：指向项目根目录的 Tree 对象（整个项目快照）
• parent：指向上一个提交（父提交）的 SHA-1
• author：作者信息（姓名、邮箱、时间戳）
• committer：提交者信息（可能与 author 不同）
• message：提交信息

Commit 对象内容示例：

tree    4b825dc642cb6eb9a060e54bf8d69288fbee4904
parent  a1b2c3d4e5f6789012345678901234567890abcd
author  Zhang San <zhang@example.com> 1704067200 +0800
committer Zhang San <zhang@example.com> 1704067200 +0800

feat: 添加用户登录功能

实现了基于 JWT 的用户认证流程

# 查看提交对象
git cat-file -p HEAD
# tree 4b825dc...
# parent abc123...
# author ...
# committer ...
#
# feat: 添加用户登录功能

提交链（历史图）：

C3 ──parent──→ C2 ──parent──→ C1（初始提交，无 parent）
 ↑                ↑                ↑
tree T3         tree T2         tree T1

Tag 对象（标签）

Tag 分为两种：

轻量标签（Lightweight Tag）

轻量标签只是一个指向某个 Commit 的引用文件，不创建独立的 Tag 对象。

git tag v1.0.0
# 创建一个轻量标签，就是 .git/refs/tags/v1.0.0 文件，内容是 commit SHA-1

附注标签（Annotated Tag）

附注标签会创建一个独立的 Tag 对象，包含额外信息：

git tag -a v1.0.0 -m "Release version 1.0.0"

Tag 对象内容：

object  a1b2c3d4...（指向的 Commit SHA-1）
type    commit
tag     v1.0.0
tagger  Zhang San <zhang@example.com> 1704067200 +0800

Release version 1.0.0

SHA-1 哈希与内容寻址

SHA-1 哈希

Git 使用 SHA-1 算法为每个对象计算 40 位十六进制哈希值。哈希值由对象内容决定：

哈希输入 = 对象类型 + 空格 + 内容长度 + \0 + 内容

例如 Blob：
"blob 13\0Hello, Git!\n"
SHA-1 = ce013625030ba8dba906f756967f9e9ca394464a

内容寻址的意义：

• 相同内容 → 相同哈希（自动去重）
• 不同内容 → 不同哈希（无冲突）
• 哈希可作为完整性校验

注意：Git 正在逐步迁移到 SHA-256，以提高安全性。但 SHA-1 对 Git 对象存储来说，实际冲突风险极低。

对象存储路径

SHA-1 的前 2 位作为目录名，后 38 位作为文件名：

SHA-1: ce013625030ba8dba906f756967f9e9ca394464a
路径:  .git/objects/ce/013625030ba8dba906f756967f9e9ca394464a

这样可以避免单个目录文件过多的性能问题。

对象之间的引用关系

Commit C1
├── tree: T1
│   ├── blob: README.md (b1)
│   └── tree: src/ (T2)
│       └── blob: main.js (b2)
└── parent: （无，初始提交）

Commit C2
├── tree: T3
│   ├── blob: README.md (b1)  ← 未修改，复用同一 Blob
│   ├── blob: LICENSE (b3)    ← 新文件
│   └── tree: src/ (T2)      ← 未修改，复用同一 Tree
└── parent: C1

关键洞察：

• Git 不存储文件差异，每次提交都是完整快照
• 通过哈希去重，相同内容不会重复存储
• 快照模型让分支切换、历史查看极其高效

实践验证

# 初始化仓库并创建文件
git init test-repo && cd test-repo
echo "Hello" > README.md
git add README.md
git commit -m "Initial commit"

# 查看所有对象
find .git/objects -type f

# 查看 HEAD 指向的提交
git cat-file -p HEAD

# 查看提交对应的 Tree
git cat-file -p HEAD^{tree}

# 查看文件内容（Blob）
git cat-file -p HEAD:README.md

总结

对象	存储内容	指向
Blob	文件内容	—
Tree	目录结构（文件名+权限+SHA-1）	Blob、Tree
Commit	提交信息	Tree（根目录）、Commit（父提交）
Tag	标签信息	Commit（通常）

理解 Git 对象模型后，你会发现 Git 的很多"神奇"操作其实都有清晰的原理：分支只是一个指向 Commit 的文件，合并是找共同祖先，rebase 是重新创建 Commit 对象……