第 07 天：解析 Git 资料结构 - 索引结构

我们知道在 Git 裡两个重要的资料结构，分别是「物件」与「索引」，这篇文章主要用来解说「索引」的细节。使用 Git 版本控管的过程中，或许你可以很轻易的了解 git 指令的用法，不过那很容易流于死记，无法灵活运用，连 Linus Torvalds 都在邮件清单(Mailing List)中提到：「在使用者了解索引的意义之前，是无法完整了解 Git 的能力的」，因此，了解「索引」的用途十分重要。

关于索引

简单来说，「索引」的目的主要用来纪录「有哪些档案即将要被提交到下一个 commit 版本中」。

换句话说，「如果你想要提交一个版本到 Git 储存库，那麽你一定要先更新索引状态，变更才会被提交出去。」

这裡的「索引」其实在国外很多文章裡曾经出现过很多别名，但其意思都是相同的，各位以后看到相关单字千万不要被混淆了。

Index (索引)
Cache (快取)
Directory cache (目录快取)
Current directory cache (当前目录快取)
Staging area (等待被 commit 的地方)
Staged files (等待被 commit 的档案)

举个例子来说，指令 git diff --cached 就与 git diff --staged 是完全同义的。

操作索引的指令

由于「索引」对 Git 来说十分重要，在大多数的指令中都会有跟 Git 索引相关的参数可用，不过我们大致列出几个直接与「索引」相关的指令来解说。

在解说指令之前，各位可以先看看以下示意图，这说明了透过指令改变状态的生命週期，事实上，这些改变的过程，都是在更新「索引档」的过程：

首先，先介绍四种档案状态：

untracked (未追踪的，代表尚未被加入 Git 储存库的档案状态)
unmodified (未修改的，代表档案第一次被加入，或是档案内容与 HEAD 内容一致的状态)
modified (已修改的，代表档案已经被编辑过，或是档案内容与 HEAD 内容不一致的状态)
staged (等待被 commit 的，代表下次执行 git commit 会将这些档案全部送入版本库)

git status

取得 工作目录 (working tree) 下的状态。

由于先前已经讲过储存库、工作目录、物件与索引之间的关系，我们用一句话说明这关系：

Git 储存库的运作，是将工作目录裡的变化，透过更新索引的方式，将资料写入成 Git 物件。

这裡的 git status 指令，目的是显示出 目前最新版 与 索引档 之间的差异，这当中的差异包含了一些微妙的关系，我们用一个例子来解释这层关系。

以下是执行 git status 的结果：

G:\git-demo>git status
# On branch master
# Changes to be committed:
#   (use "git reset HEAD <file>..." to unstage)
#
#       new file:   c.txt
#
# Changes not staged for commit:
#   (use "git add <file>..." to update what will be committed)
#   (use "git checkout -- <file>..." to discard changes in working directory)
#
#       modified:   a.txt
#
# Untracked files:
#   (use "git add <file>..." to include in what will be committed)
#
#       b.txt

这裡你会看到有三种不同的分组，分别是：

Changes to be committed (准备提交的变更)
- 这区有个 new file: c.txt 档案，代表 c.txt 是一个新档案，而且已经被标示可提交。
- 这代表著几件事：
  1. 目前最新版 并没有 c.txt 这个档案
  2. 索引档 已经加入了这个 c.txt 档案
  3. 所以该档案会在执行 git commit 之后被存入下一个版本
Changes not staged for commit (尚未准备提交的变更)
- 这区有个 modified: a.txt 档案，代表 a.txt 已经被变更，但尚未标示可提交。 (not staged)
- 这代表著几件事：
  1. 目前最新版 也有 a.txt 这个档案
  2. 索引档 尚未加入 a.txt 这个档案
  3. 所以该档案就算执行了 git commit 也不会在下一版中出现
Untracked files (未追踪的变更)
- 这区有个 b.txt 档案，代表 b.txt 尚未被追踪。(untracked)
- 这代表著几件事：
  1. 目前最新版 没有 b.txt 这个档案
  2. 索引档 也没有 b.txt 这个档案
  3. 所以该档案就算执行了 git commit 也不会在下一版中出现

所以你可以看到，执行 git status 就是为了查出 目前最新版 与 索引档 之间的差异，最终只有 目前最新版 与 索引档 之间有差异的变更，才会真正储存到下一个 commit 物件裡。

git add

git add 指令，是为了将目前「工作目录」的变更写入到「索引档」裡。

使用 git add -u 则可以仅将「更新」或「删除」的档案变更写入到「索引档」中。

git rm

我们以 git rm 为例，当你直接在档案系统中删除一个档案，这只是从「工作目录」中删除而已，并没有更新到索引档，你可以利用 git status 看到这层改变，不过若要真正把「删除」的状态写进索引档的话，则要靠 git rm filename 更新索引档。

在执行 git rm filename 的时候，除了更新索引档之外，连工作目录下的档案也会一併被删除。若你只想删除索引档中的该档，又要保留工作目录下的实体档案，那麽你可以在指令列加上 --cached 参数，就能做到，例如：

git rm --cached a.txt

git mv

使用 git mv oldname newname 可以将档案更名，执行此命令会同时更新索引与变更工作目录下的实体档案。

git commit

这个指令，则是把「索引档」与「目前最新版」中的资料比对出差异，然后把差异部分提交变更成一个 commit 物件。

git ls-files

在索引档之中，预设就包含了 目前最新版 的所有档案，外加你在工作目录中新增档案且透过 git add 更新索引档后的那些档案。透过 git ls-files 命令，可以列出所有目前已经储存在「索引档」中的那些档案路径。

从如下图范例，你应该可以看出这几个指令之间的关系：

今日小结

Git 裡的「索引」是 Git 版控中最重要的观念，有了这层观念，也自然能得知，为什麽每次提交变更都要打一些指令把变更给加进去。当然，也有许多好用的 GUI 工具可以帮你少打许多指令，不过在我们正式开始使用 Git 的 GUI 工具之前，我们还是多靠指令把观念给建立再说吧！