5.2　理解Git暂存区（stage）

将上面的实践从头至尾操作一遍，不知道您的感想如何：

——“被眼花缭乱的Git魔法彻底搞糊涂了？”

——“Git为什么这么折磨人，修改的文件直接提交不就完了吗？”

——“看不出Git这么做有什么好处？”

上面的实践过程有意无意地透漏了“暂存区”的概念。为了避免用户被新概念吓坏，在暂存区出现的地方又同时使用了“提交任务”这一更易理解的概念，但是暂存区（称为stage或index）才是其真正的名称。我认为Git暂存区的设计是Git最成功的设计之一，但也是最难理解的。

在版本库.git目录下有一个index文件，下面针对这个文件做一个有趣的试验。要说明的是：这个试验是用1.7.3版本的Git进行的，低版本的Git因为没有针对git status命令进行优化设计，需要运行git diff命令才能看到index文件的日期戳变化，具体操作步骤如下。

（1）首先执行git checkout命令（后面会介绍此命令），撤销工作区中welcome.txt文件尚未提交的修改。

$git checkout—welcome.txt

$git status-s#执行git diff,如果git版本号小于1.7.3

（2）通过状态输出可以看到工作区已经没有改动了。查看一下.git/index文件，注意该文件的时间戳为：19:37:44。

$ls—full-time.git/index

-rw-r—r—1 jiangxin jiangxin 112 2010-11-29 19:37:44.625246224+0800.git/index

（3）再次执行git status命令，然后显示.git/index文件的时间戳为：19:37:44，与上面的一样。

$git status-s#执行git diff,如果git版本号小于1.7.3

$ls—full-time.git/index

-rw-r—r—1 jiangxin jiangxin 112 2010-11-29 19:37:44.625246224+0800.git/index

（4）现在更改一下welcome.txt的时间戳，但是不改变它的内容。然后再执行git status命令，查看.git/index文件的时间戳为：19:42:06。

$touch welcome.txt

$git status-s#执行git diff,如果git版本号小于1.7.3

$ls—full-time.git/index

-rw-r—r—1 jiangxin jiangxin 112 2010-11-29 19:42:06.980243216+0800.git/index

看到了吗，时间戳改变了！

这个试验说明当执行git status命令（或者git diff命令）扫描工作区改动的时候，先依据.git/index文件中记录的（用于跟踪工作区文件的）时间戳、长度等信息判断工作区文件是否改变，如果工作区文件的时间戳改变了，说明文件的内容可能被改变了，需要打开文件，读取文件内容，与更改前的原始文件相比较，判断文件内容是否被更改。如果文件内容没有改变，则将该文件新的时间戳记录到.git/index文件中。因为如果要判断文件是否更改，使用时间戳、文件长度等信息进行比较要比通过文件内容比较要快得多，所以Git这样的实现方式可以让工作区状态扫描更快速地执行，这也是Git高效的原因之一。

文件.git/index实际上就是一个包含文件索引的目录树，像是一个虚拟的工作区。在这个虚拟工作区的目录树中，记录了文件名和文件的状态信息（时间戳和文件长度等）。文件的内容并没有存储在其中，而是保存在Git对象库.git/objects目录中，文件索引建立了文件和对象库中对象实体之间的对应。图5-1展示了工作区、版本库中的暂存区和版本库之间的关系。

图　5-1　工作区、版本库、暂存区原理图

从图5-1中可以看到部分Git命令是如何影响工作区和暂存区的。这些命令的面纱将在接下来的几个章节中彻底揭开，下面就对这些命令进行简要说明：

图中左侧为工作区，右侧为版本库。在版本库中标记为index的区域是暂存区，标记为master的是master分支所代表的目录树。

图中可以看出，此时HEAD实际是指向master分支的一个“游标”，所以图示的命令中出现HEAD的地方可以用master来替换。

图中的objects标识的区域为Git的对象库，实际位于.git/objects目录下，这一点会在后面的章节中重点介绍。

当对工作区修改（或新增）的文件执行git add命令时，暂存区的目录树将被更新，同时工作区修改（或新增）的文件内容会被写入到对象库中的一个新的对象中，而该对象的ID被记录在暂存区的文件索引中。

当执行提交操作（git commit）时，暂存区的目录树会写到版本库（对象库）中，master分支会做相应的更新，即master最新指向的目录树就是提交时原暂存区的目录树。

当执行git reset HEAD命令时，暂存区的目录树会被重写，会被master分支指向的目录树所替换，但是工作区不受影响。

当执行git rm—cached＜file＞命令时，会直接从暂存区删除文件，工作区则不做出改变。

当执行git checkout.或git checkout—＜file＞命令时，会用暂存区全部的文件或指定的文件替换工作区的文件。这个操作很危险，会清除工作区中未添加到暂存区的改动。

当执行git checkout HEAD.或git checkout HEAD＜file＞命令时，会用HEAD指向的master分支中的全部或部分文件替换暂存区和工作区中的文件。这个命令也是极具危险性的，因为不但会清除工作区中未提交的改动，也会清除暂存区中未提交的改动。