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虚拟币挖矿源码编程小白模拟简易比特币系统,手把手带你写一波!(附代码)

编程小白模拟简易比特币系统,手把手带你写一波!(附代码)

作者 | VV一笑ヽ

责编 | Carol

出品 | 区块链大本营(blockchain_camp)

封面 | CSDN 付费下载于视觉中国

如果有一个P2P的Demo,我们要怎么才能应用到区块链当中?

今天就来一起尝试一下吧!

首先,我们需要模拟网络中的多个节点相互通讯,我们假设现在的情况是有AB两个节点整个过程如下图所示:

编程小白模拟简易比特币系统,手把手带你写一波!(附代码)编程小白模拟简易比特币系统,手把手带你写一波!(附代码)

梳理流程

让我们来梳理一下整个流程,明确在P2P网络中需要做的事情。

启动节点A。A首先创建一个创世区块

创建钱包A1。调用节点A提供的API创建一个钱包,此时A1的球球币为0。

A1挖矿。调用节点A提供的挖矿API,生成新的区块,同时为A1的钱包有了系统奖励的球球币。

启动节点B。节点B要向A同步信息,当前的区块链,当前的交易池,当前的所有钱包的公钥。创建钱包B1、A2,调用节点A和B的API,要广播(通知每一个节点)出去创建的钱包(公钥),目前节点只有两个,因此A需要告诉B,A2的钱包。B需要告诉A,B1的钱包。A1转账给B1。调用A提供的API,同时广播交易。A2挖矿记账。调用A提供的API,同时广播新生成的区块。

总结一下,就是节点刚开始加入到区块链网络中,需要同步其他节点的

区块链信息

钱包信息

交易信息

已经处于网络中的某个节点,在下述情况下需要通知网络中的其他节点

发生新的交易

创建新的钱包

挖矿产生新区块

P2P的大致流程为下方几点,我们后边的实现会结合这个过程。

client→server 发送消息,一般是请求数据;server收到消息后,向client发送消息 (调用service,处理后返回数据);client收到消息处理数据(调用service,对数据处理)。编程小白模拟简易比特币系统,手把手带你写一波!(附代码)

相关代码

在实现的过程中,由于消息类型较多,封装了一个消息对象用来传输消息,对消息类型进行编码,统一处理,消息对象Message,实现了Serializable接口,使其对象可序列化:

public class Message implements Serializable {/*** 消息内容,就是我们的区块链、交易池等所需要的信息,使用JSON.toString转化到的json字符串*/private String data;/*** 消息类型*/private int type;}

涉及到的消息类型(Type)有:

/*** 查询最新的区块*/private final static int QUERY_LATEST_BLOCK = 0;/*** 查询整个区块链*/private final static int QUERY_BLOCK_CHAIN = 1;/*** 查询交易集合*/private final static int QUERY_TRANSACTION = 2;/*** 查询已打包的交易集合*/private final static int QUERY_PACKED_TRANSACTION = 3;/*** 查询钱包集合*/private final static int QUERY_WALLET = 4;/*** 返回区块集合*/private final static int RESPONSE_BLOCK_CHAIN = 5;/*** 返回交易集合*/private final static int RESPONSE_TRANSACTION = 6;/*** 返回已打包交易集合*/private final static int RESPONSE_PACKED_TRANSACTION = 7;/*** 返回钱包集合*/private final static int RESPONSE_WALLET = 8;

由于代码太多,就不全部粘在这里了,以Client同步其他节点钱包信息为例,结合上面的P2P网络交互的三个步骤,为大家介绍下相关的实现。

1、client→server 发送消息,一般是请求数据

在Client节点的启动类首先创建Client对象,调用Client内部方法,连接Server。

启动类Main方法中关键代码,(端口参数配置在Args中):

P2PClient p2PClient = new P2PClient;String url = "ws://localhost:"+args[0]+"/test";p2PClient.connectToPeer(url);

P2PClient中的connectToPeer方法:

public void connectToPeer(String url) throws IOException, DeploymentException {WebSocketContainer container = ContainerProvider.getWebSocketContainer;URI uri = URI.create(url);this.session = container.connectToServer(P2PClient.class, uri);}

P2PClient中,WebSocketContainer.connectToServer的时候会回调onOpen函数,假设我们只查询钱包公钥信息,此时服务端会接收到相应的请求。

@OnOpenpublic void onOpen(Session session) {this.session = session;p2PService.sendMsg(session, p2PService.queryWalletMsg);}

注意:我把解析消息相关的操作封装到了一个Service 中,方便Server和Client的统一使用。给出相应的queryWalletMsg方法:

public String queryWalletMsg {return JSON.toJSONString(new Message(QUERY_WALLET));}

以及之前提到的sendMsg方法:

@Overridepublic void sendMsg(Session session, String msg) {session.getAsyncRemote.sendText(msg);}

2、Server收到消息后,向Client发送消息(调用Service,处理后返回数据)

Server收到消息,进入P2PServerOnMessage方法

/*** 收到客户端发来消息* @param msg 消息对象*/@OnMessagepublic void onMessage(Session session, String msg) {p2PService.handleMessage(session, msg);}

p2PService.handleMessage就是解析接收到的消息(Msg),根据类型的不同调用其他的方法(一个巨型Switch语句,这里就介绍一小部分),这里我们接收到了Client传来的信息码QUERY_WALLET

@Overridepublic void handleMessage(Session session, String msg) {Message message = JSON.parseObject(msg, Message.class);switch (message.getType){case QUERY_WALLET:sendMsg(session, responseWallets);break;case RESPONSE_WALLET:handleWalletResponse(message.getData);break;......}

根据信息码是QUERY_WALLET,调用responseWallets方法,得到数据。

private String responseWallets {String wallets = blockService.findAllWallets;return JSON.toJSONString(new Message(RESPONSE_WALLET, wallets));}

这里我把区块链的相关操作也封装到了一个Service中,下面给出findAllWallets的具体实现,其实就是遍历钱包集合,统计钱包公钥,没有什么难度。

@Overridepublic String findAllWallets {List wallets = new ArrayList<>;myWalletMap.forEach((address, wallet) ->{wallets.add(Wallet.builder.publicKey(wallet.getPublicKey).build);});otherWalletMap.forEach((address, wallet) ->{wallets.add(wallet);});return JSON.toJSONString(wallets);}

得到数据之后,返回给Client:

因此我们的 responseWallets方法中,最后一句话新建了一个Message对象,并设置了信息码为RESPONSE_WALLET,在handleMessage中调用了sendmsg方法回传给Client。

case QUERY_WALLET:sendMsg(session, responseWallets);break;

3、Client收到消息处理数据(调用Service,对数据处理)

Client收到了请求得到的数据,进入P2PClient中的OnMessage方法:

@OnMessagepublic void onMessage(String msg) {p2PService.handleMessage(this.session, msg);}

同样进入我们上面提到的p2PService.handleMessage方法,此时收到的信息码为RESPONSE_WALLET,进入handleWalletResponse方法:

case RESPONSE_WALLET:handleWalletResponse(message.getData);break;

handleWalletResponse的实现, 解析接收到的钱包公钥信息,并存储到Client节点的blockService中。

private void handleWalletResponse(String msg) {List wallets = """".equals(msg)?new ArrayList<>:JSON.parseArray(msg, Wallet.class);wallets.forEach(wallet -> {blockService.addOtherWallet(walletService.getWalletAddress(wallet.getPublicKey),wallet );});}

在具体实现中,由于使用到了注入服务的方式,在向Server(@ServerEndpoint)和Client(@ClientEndpoint)中使用@Autowired 注解注入Bean的时候,由于Spring Boot单例的特点。

而Websocket每次都会创建一个新的对象,所以在使用服务的时候会导致出现空指针异常,因此,我们创建了一个工具类Spring til,每次需要服务时,都从Spring容器中获取到我们所需要的Bean,下面给出工具类代码。

public class SpringUtil implements ApplicationContextAware {public static ApplicationContext applicationContext;@Overridepublic void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {if (SpringUtil.applicationContext != ) {SpringUtil.applicationContext = applicationContext;}}/*** 获取applicationContext*/public static ApplicationContext getApplicationContext {return applicationContext;}/*** 通过name获取 Bean.*/public static Object getBean(String name) {return getApplicationContext.getBean(name);}/*** 通过class获取Bean.*/public static  T getBean(Class clazz) {return getApplicationContext.getBean(clazz);}/*** 通过name,以及Clazz返回指定的Bean*/public static  T getBean(String name, Class clazz) {return getApplicationContext.getBean(name, clazz);}}

因此测试之前我们首先需要设定SpringUtil中的applicationContext,下面给出启动类(为了简单测试,两个节点共用一个启动类,根据Args的不同来分别处理)以及相关节点的配置。

public static void main(String[] args) {System.out.println("Hello world");SpringUtil.applicationContext = SpringApplication.run(Hello.class, args);if (args.length>0){P2PClient p2PClient = new P2PClient;String url = "ws://localhost:"+args[0]+"/test";try {p2PClient.connectToPeer(url);} catch (Exception e) {e.printStackTrace;}}

使用时,我们需要手动获取Bean:

//之前是这样//@Autowired//private P2PService p2PService;//改正后,去掉Autowired,每次使用都手动获取beanprivate P2PService p2PService;@OnOpenpublic void onOpen(Session session) {//如果不使用那些,在这里会报空指针异常,p2PService 为  p2PService = SpringUtil.getBean(P2PService.class);//新增这句话从IVO容器中获取bean p2PService.sendMsg(session, p2PService.queryWalletMsg);}

Hello节点,测试时作为Server:

编程小白模拟简易比特币系统,手把手带你写一波!(附代码)

Test节点,测试时作为Client。

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到此,我们就实现了P2P网络中Server节点与Client节点的交互过程。建议你也可以尝试一下,然后在评论区和我们讨论哦!

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