先讲原理，因为你不懂原理的话，很难去使用好git，原理很简单，git本质上就是个文件夹。

Git是什么

分布式文件版本控制系统(VCS)
解析：

• 分布式：同一套软件，可以部署到不同的电脑，不同电脑之间可以文件交互
• 文件版本控制系统：
  • 版本就是某时间点的文件快照，快照就是文件某时间点的拷贝（类似相机瞬间拍照）
  • 版本控制系统，就是管理一堆文件快照的系统

Git的本质是什么

根本上来讲 Git 是一个内容寻址（content-addressable）文件系统，并在此之上提供了一个版本控制系统的用户界面。

解析：

• 内容寻址文件系统：本质是一个文件夹（文件管理系统），内容寻址就是给每个文件生成一个“指纹”，通过指纹管理文件。Git 的核心部分是一个简单的键值对数据库（key-value data store）。 你可以向 Git 仓库中插入任意类型的内容，它会返回一个唯一的键，通过该键可以在任意时刻再次取回该内容。
• 文件指纹：哈希函数根据文件内容生成固定的哈希码值，Git使用的是SHA-1算法根据文件内容和一个头描述信息生成哈希码（长度40位：前两个字符用于命名子目录，余下的 38 个字符则用作文件名）。
• 可以看出，linus大神当年就是使用linux的文件系统改了一个VCS，用来管理linux的代码，取名为Git，机智。
• 用户界面：提供了一堆命令行，操作linux的文件管理命令或原语

Git解决问题的模型是什么

git解决了什么样的问题？
文件版本控制的问题，简单说就是记录代码文件修改过程。

为了解决这个问题，git定义了什么样模型？
四个区，五个状态

• 工作区 working
• 暂存区 stage
• 本地仓库 local repository
• 远程仓库 remote repository

被追踪的文件，在未进入和进入上述四个区之后分别有一个状态，所以一共有五个状态：

• 未修改 origin
• 已修改 modified
• 已暂存 staged
• 已提交 committed
• 已推送 pushed

解释：

1. 三个概念：工作区，暂存区， 本地仓库
   1. 工作区就是你的工作目录，存放你的代码文件
   2. 暂存区用来临时保存你修改的文件
   3. 本地仓库保存你文件的所有修改记录和变动（用快照的形式）
2. 远程仓库和本地仓库结构一样，同一套软件部署在不同机器而已
3. 多个文件修改后，记为一次“提交”
4. 多个“提交”形成一个“分支”，分支存在一个提交过程，表现为“分支线”
5. 为了方便，某一次的提交可以简记为“标签”

评价：git提供的“分支”和“标签”极大的方便了代码开发，程序员可以灵活运用，达到各种管理代码文件的目的，其中对于分支的使用，还产生了很多种“工作流程 git flow”,其中以github和gitlab的两种流程最为著名。
该模型是linus当年给出的问题解决方案，一直延续到当下，还是很厉害的！

一图胜千言

git模型：

为了方便管理commit，git又引入了两种特殊的commit的引用，barch和tag，对于分支和标签以下特殊说明：

git模型对应的实现方式（本质）：
git本质就是文件夹，内容寻址文件系统+一个版本控制控制界面


适当增加说明后：
git对文件有个颜色标识，看起来更方便：

以上所有图片是我自己画的：)
图片地址：https://www.processon.com/view/link/5f6ae4f31e0853769822efc5**

分支 branch

分支分为本地分支和远端分支

• 查看本地所有分支：git branch
• 查看远程所有分支：git branch -r
• 查看所有分支：git branch -a
• 创建分支：git branch <branch name>
• 删除分支：git branch -d <branch name>
• 修改分支名：git branch -m old new
• 切换分支：git checkout <branch name>
• 创建新分支并切换到新分支：git checkout -b <branch name> 该命令是以下两条命令的简写git branch <branch name> git checkout <branch name>
• 合并分支：git merge <branch name> 这样会把某分支合并到当前分支
• 合并分支时如果有冲突，使用图形界面工具处理合并：git mergetool
• 推送分支 git push --set-upstream <remote> <branch>
• 推送本地所有分支：以下三种方式均可
  • git push --all origin
  • git push REMOTE --all
  • git push REMOTE '*:*'
• 拉取全部远程仓库分支：
  • 同步所有远程分支：git branch -r | grep -v ‘->’ | while read remote; do git branch —track “${remote#origin/}” “$remote”; done
  • 抓取取所有分支变动：git fetch --all
  • 拉取所有分支并合并： git pull --all
• 远程分支
  • 查看所有远程分支：git branch -r
  • 删除远程分支： git push origin --delete <remote name>

git branch 帮助文档

git branch -h
usage: git branch [<options>] [-r | -a] [--merged | --no-merged]
   or: git branch [<options>] [-l] [-f] <branch-name> [<start-point>]
   or: git branch [<options>] [-r] (-d | -D) <branch-name>...
   or: git branch [<options>] (-m | -M) [<old-branch>] <new-branch>
   or: git branch [<options>] (-c | -C) [<old-branch>] <new-branch>
   or: git branch [<options>] [-r | -a] [--points-at]
   or: git branch [<options>] [-r | -a] [--format]
Generic options
    -v, --verbose         show hash and subject, give twice for upstream branch
    -q, --quiet           suppress informational messages
    -t, --track           set up tracking mode (see git-pull(1))
    -u, --set-upstream-to <upstream>
                          change the upstream info
    --unset-upstream      unset the upstream info
    --color[=<when>]      use colored output
    -r, --remotes         act on remote-tracking branches
    --contains <commit>   print only branches that contain the commit
    --no-contains <commit>
                          print only branches that don't contain the commit
    --abbrev[=<n>]        use <n> digits to display SHA-1s
Specific git-branch actions:
    -a, --all             list both remote-tracking and local branches
    -d, --delete          delete fully merged branch
    -D                    delete branch (even if not merged)
    -m, --move            move/rename a branch and its reflog
    -M                    move/rename a branch, even if target exists
    -c, --copy            copy a branch and its reflog
    -C                    copy a branch, even if target exists
    -l, --list            list branch names
    --show-current        show current branch name
    --create-reflog       create the branch's reflog
    --edit-description    edit the description for the branch
    -f, --force           force creation, move/rename, deletion
    --merged <commit>     print only branches that are merged
    --no-merged <commit>  print only branches that are not merged
    --column[=<style>]    list branches in columns
    --sort <key>          field name to sort on
    --points-at <object>  print only branches of the object
    -i, --ignore-case     sorting and filtering are case insensitive
    --format <format>     format to use for the output

标签 tag

Git 支持两种标签：轻量标签（lightweight）与附注标签（annotated）

• 轻量标签很像一个不会改变的分支——它只是某个特定提交的引用

• 附注标签是存储在 Git 数据库中的一个完整对象， 它们是可以被校验的，其中包含打标签者的名字、电子邮件地址、日期时间， 此外还有一个标签信息，并且可以使用 GNU Privacy Guard （GPG）签名并验证。 通常会建议创建附注标签，这样你可以拥有以上所有信息。但是如果你只是想用一个临时的标签， 或者因为某些原因不想要保存这些信息，那么也可以用轻量标签。

• 列出标签：git tag 这个命令以字母顺序列出标签，但是它们显示的顺序并不重要。

• 模糊查询某些标签： git tag -l "v1.8.5*"
• 创建附注标签：git tag -a <tag name> -m "comment"
• 创建轻量标签：git tag <tag name>
• 给以前的提交记录打标签：git tag -a <tag name> <校验和或部分校验和> 示例：git tag -a v1.2 9fceb02
• 推送标签用以共享：git push origin
• 推送所有标签：git push origin --tags
• 删除标签：git tag -d
• 检出标签并根据这个标签创建一个新的分支：git checkout -b <分支名> <标签名>

git tag 帮助文档

git tag -h
usage: git tag [-a | -s | -u <key-id>] [-f] [-m <msg> | -F <file>]
                <tagname> [<head>]
   or: git tag -d <tagname>...
   or: git tag -l [-n[<num>]] [--contains <commit>] [--no-contains <commit>] [--points-at <object>]
                [--format=<format>] [--[no-]merged [<commit>]] [<pattern>...]
   or: git tag -v [--format=<format>] <tagname>...
    -l, --list            list tag names
    -n[<n>]               print <n> lines of each tag message
    -d, --delete          delete tags
    -v, --verify          verify tags
Tag creation options
    -a, --annotate        annotated tag, needs a message
    -m, --message <message>
                          tag message
    -F, --file <file>     read message from file
    -e, --edit            force edit of tag message
    -s, --sign            annotated and GPG-signed tag
    --cleanup <mode>      how to strip spaces and #comments from message
    -u, --local-user <key-id>
                          use another key to sign the tag
    -f, --force           replace the tag if exists
    --create-reflog       create a reflog
Tag listing options
    --column[=<style>]    show tag list in columns
    --contains <commit>   print only tags that contain the commit
    --no-contains <commit>
                          print only tags that don't contain the commit
    --merged <commit>     print only tags that are merged
    --no-merged <commit>  print only tags that are not merged
    --sort <key>          field name to sort on
    --points-at <object>  print only tags of the object
    --format <format>     format to use for the output
    --color[=<when>]      respect format colors
    -i, --ignore-case     sorting and filtering are case insensitive

Git怎么做的

一个Git仓库就是一个.git文件夹，如果你想备份或复制一个git仓库，拷贝这个.git文件夹就行了。
git init命令产生的.git文件夹内容如下：

config
description
HEAD
hooks/
info/
objects/
refs/

• description 文件仅供 GitWeb 程序使用，我们无需关心。
• config 文件包含项目特有的配置选项。
• info 目录包含一个全局性排除（global exclude）文件， 用以放置那些不希望被记录在 .gitignore 文件中的忽略模式（ignored patterns）。
• hooks 目录包含客户端或服务端的钩子脚本（hook scripts）。
• HEAD 文件、（尚待创建的）index 文件，和 objects 目录、refs 目录。 它们都是 Git 的核心组成部分。
• objects 目录存储所有数据内容；
• refs 目录存储指向数据（分支、远程仓库和标签等）的提交对象的指针；
• HEAD 文件指向目前被检出的分支；
• index 文件保存暂存区信息。

  用objects文件夹构造键值数据库

  我们说git本质是一个键值数据库，其实本质就是.git/objects文件夹，git通过SHA-1算法，把文件内容和头描述信息生成一个40位的校验和，前两位字母做文件夹名称，后38位做文件名。

故所有的文件都存在objects文件夹下，本质使用了操作系统的文件存储系统加SHA-1算法构造了一个键值数据库，绝妙的设计！

前两位字母做文件夹，两层目录结构便可以保存足够大量的文件。

但这个设计，没法保存原文件名和文件目录结构，linus用了这么一个办法，使用一个tree树结构文本表示文件目录和文件名，当然对于tree这种数据结构，只需要表示出一个叶子节点即可，一个节点就是一段文本，使用SHA-1算法也生成一个指纹，用作该节点的引用，这样子节点就可以用这个引用来表示了。
举个例子：

100644 blob a906cb2a4a904a152e80877d4088654daad0c859      README
100644 blob 8f94139338f9404f26296befa88755fc2598c289      Rakefile
040000 tree 99f1a6d12cb4b6f19c8655fca46c3ecf317074e0      lib

请注意，lib 子目录（所对应的那条树对象记录）并不是一个数据对象，而是一个指针，其指向的是另一个树对象：

100644 blob 47c6340d6459e05787f644c2447d2595f5d3a54b      simplegit.rb

如下图：

这样一个键值数据库就完成了，最主要的就是两种类型的文件，一是文件对象本身blob类型，另一种是目录结构和文件名的文本对象tree类型。从此可以看出linus对数据结构和文件系统使用能力，炉火纯青！

branch\tag\commit本质上都是ref

git把所有文件都保存为到objects文件夹，那么git的分支、提交、标签等数据又是怎么保存的呢？
分支，标签，提交 本质上都是 一个引用。
引用的本质就是那个40位长度的SHA-1校验和。
git的引用类型：

• 数据对象引用
• 树对象引用
• 提交对象 引用
• 标签对象引用
• 远程对象引用

.git 目录里有一个HEAD文件，用文本编辑器打开示例如下：

ref: refs/heads/master

HEAD文件保存的当前的分支，默认是master，而分支数据保存在.git/refs文件夹
refs文件里每个文件就是一个分支，如下：

\.git\refs 目录
heads   
remotes  
tags

每个文件里存着一个引用（40位的校验码），该引用最后提交的引用。

• Git 分支的本质：一个指向某一系列提交之首的引用
• 标签对象（tag object） 非常类似于一个提交对象——它包含一个标签创建者信息、一个日期、一段注释信息，以及一个指针。 主要的区别在于，标签对象通常指向一个提交对象，而不是一个树对象。 它像是一个永不移动的分支引用——永远指向同一个提交对象，只不过给这个提交对象加上一个更友好的名字罢了。