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这篇文章主要讲解了“Java持久化和命令行怎么用”，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习“Java持久化和命令行怎么用”吧！
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数据库选择
我们这里使用的是Java来实现，BoltDB不支持Java，这里我们选用 Rocksdb 。
数据结构
在我们开始实现数据持久化之前，我们先要确定我们该如何去存储我们的数据。为此，我们先来看看比特币是怎么做的。
简单来讲，比特币使用了两个"buckets(桶)"来存储数据：
blocks. 描述链上所有区块的元数据.
chainstate. 存储区块链的状态，指的是当前所有的
UTXO（未花费交易输出）以及一些元数据.
“在比特币的世界里既没有账户，也没有余额，只有分散到区块链里的UTXO。”
详见：《精通比特币》第二版 第06章节 —— 交易的输入与输出
此外，每个区块数据都是以单独的文件形式存储在磁盘上。这样做是出于性能的考虑：当读取某一个单独的区块数据时，不需要加载所有的区块数据到内存中来。
在 blocks 这个桶中，存储的键值对：
'b' + 32-byte block hash -> block index record
区块的索引记录
'f' + 4-byte file number -> file information record
文件信息记录
'l' -> 4-byte file number: the last block file number used
最新的一个区块所使用的文件编码
'R' -> 1-byte boolean: whether we're in the process of reindexing
是否处于重建索引的进程当中
'F' + 1-byte flag name length + flag name string -> 1 byte boolean: various flags that can be on or off
各种可以打开或关闭的flag标志
't' + 32-byte transaction hash -> transaction index record
交易索引记录
在 chainstate 这个桶中，存储的键值对：
'c' + 32-byte transaction hash -> unspent transaction output record for that transaction
某笔交易的UTXO记录
'B' -> 32-byte block hash: the block hash up to which the database represents the unspent transaction outputs
数据库所表示的UTXO的区块Hash（抱歉，这一点我还没弄明白……）
由于我们还没有实现交易相关的特性，因此，我们这里只使用 block 桶。另外，前面提到过的，这里我们不会实现各个区块数据各自存储在独立的文件上，而是统一存放在一个文件里面。因此，我们不要存储和文件编码相关的数据，这样一来，我们所用到的键值对就简化为：
32-byte block-hash -> Block structure (serialized)
区块数据与区块hash的键值对
'l' -> the hash of the last block in a chain
最新一个区块hash的键值对
(查看更加详细的解释)
序列化
RocksDB的Key与Value只能以byte[]的形式进行存储，这里我们需要用到序列化与反序列化库 Kryo，代码如下：
package one.wangwei.blockchain.util;
import com.esotericsoftware.kryo.Kryo;
import com.esotericsoftware.kryo.io.Input;
import com.esotericsoftware.kryo.io.Output;
/**
* 序列化工具类
*
* @author wangwei
* @date 2018/02/07
*/
public class SerializeUtils {
/**
* 反序列化
*
* @param bytes 对象对应的字节数组
* @return
*/
public static Object deserialize(byte[] bytes) {
Input input = new Input(bytes);
Object obj = new Kryo().readClassAndObject(input);
input.close();
return obj;
}
/**
* 序列化
*
* @param object 需要序列化的对象
* @return
*/
public static byte[] serialize(Object object) {
Output output = new Output(4096, -1);
new Kryo().writeClassAndObject(output, object);
byte[] bytes = output.toBytes();
output.close();
return bytes;
}
}持久化
上面已经说过，我们这里使用RocksDB，我们先写一个相关的工具类RocksDBUtils，主要的功能如下：
putLastBlockHash：保存最新一个区块的Hash值
getLastBlockHash：查询最新一个区块的Hash值
putBlock：保存区块
getBlock：查询区块
注意：BoltDB 支持 Bucket 的特性，而RocksDB 不支持，所以需要我们自己使用Map来做一个映射。
RocksDBUtils
package one.wangwei.blockchain.store;
import com.google.common.collect.Maps;
import one.wangwei.blockchain.block.Block;
import one.wangwei.blockchain.util.SerializeUtils;
import org.rocksdb.RocksDB;
import org.rocksdb.RocksDBException;
import java.util.Map;
/**
* 存储工具类
*
* @author wangwei
* @date 2018/02/27
*/
public class RocksDBUtils {
/**
* 区块链数据文件
*/
private static final String DB_FILE = "blockchain.db";
/**
* 区块桶前缀
*/
private static final String BLOCKS_BUCKET_KEY = "blocks";
/**
* 最新一个区块
*/
private static final String LAST_BLOCK_KEY = "l";
private volatile static RocksDBUtils instance;
public static RocksDBUtils getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (RocksDBUtils.class) {
if (instance == null) {
instance = new RocksDBUtils();
}
}
}
return instance;
}
private RocksDB db;
/**
* block buckets
*/
private Map blocksBucket;
private RocksDBUtils() {
openDB();
initBlockBucket();
}
/**
* 打开数据库
*/
private void openDB() {
try {
db = RocksDB.open(DB_FILE);
} catch (RocksDBException e) {
throw new RuntimeException("Fail to open db ! ", e);
}
}
/**
* 初始化 blocks 数据桶
*/
private void initBlockBucket() {
try {
byte[] blockBucketKey = SerializeUtils.serialize(BLOCKS_BUCKET_KEY);
byte[] blockBucketBytes = db.get(blockBucketKey);
if (blockBucketBytes != null) {
blocksBucket = (Map) SerializeUtils.deserialize(blockBucketBytes);
} else {
blocksBucket = Maps.newHashMap();
db.put(blockBucketKey, SerializeUtils.serialize(blocksBucket));
}
} catch (RocksDBException e) {
throw new RuntimeException("Fail to init block bucket ! ", e);
}
}
/**
* 保存最新一个区块的Hash值
*
* @param tipBlockHash
*/
public void putLastBlockHash(String tipBlockHash) {
try {
blocksBucket.put(LAST_BLOCK_KEY, SerializeUtils.serialize(tipBlockHash));
db.put(SerializeUtils.serialize(BLOCKS_BUCKET_KEY), SerializeUtils.serialize(blocksBucket));
} catch (RocksDBException e) {
throw new RuntimeException("Fail to put last block hash ! ", e);
}
}
/**
* 查询最新一个区块的Hash值
*
* @return
*/
public String getLastBlockHash() {
byte[] lastBlockHashBytes = blocksBucket.get(LAST_BLOCK_KEY);
if (lastBlockHashBytes != null) {
return (String) SerializeUtils.deserialize(lastBlockHashBytes);
}
return "";
}
/**
* 保存区块
*
* @param block
*/
public void putBlock(Block block) {
try {
blocksBucket.put(block.getHash(), SerializeUtils.serialize(block));
db.put(SerializeUtils.serialize(BLOCKS_BUCKET_KEY), SerializeUtils.serialize(blocksBucket));
} catch (RocksDBException e) {
throw new RuntimeException("Fail to put block ! ", e);
}
}
/**
* 查询区块
*
* @param blockHash
* @return
*/
public Block getBlock(String blockHash) {
return (Block) SerializeUtils.deserialize(blocksBucket.get(blockHash));
}
/**
* 关闭数据库
*/
public void closeDB() {
try {
db.close();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("Fail to close db ! ", e);
}
}
} 创建区块链
现在我们来优化 Blockchain.newBlockchain 接口的代码逻辑，改为如下逻辑：
代码如下：
/** *创建区块链
* * @return */ public static Blockchain newBlockchain() throws Exception { String lastBlockHash = RocksDBUtils.getInstance().getLastBlockHash(); if (StringUtils.isBlank(lastBlockHash)) { Block genesisBlock = Block.newGenesisBlock(); lastBlockHash = genesisBlock.getHash(); RocksDBUtils.getInstance().putBlock(genesisBlock); RocksDBUtils.getInstance().putLastBlockHash(lastBlockHash); } return new Blockchain(lastBlockHash); }
修改 Blockchain 的数据结构，只记录最新一个区块链的Hash值
public class Blockchain {
@Getter
private String lastBlockHash;
private Blockchain(String lastBlockHash) {
this.lastBlockHash = lastBlockHash;
}
}每次挖矿完成后，我们也需要将最新的区块信息保存下来，并且更新最新区块链Hash值：
/** *添加区块
* * @param data */ public void addBlock(String data) throws Exception { String lastBlockHash = RocksDBUtils.getInstance().getLastBlockHash(); if (StringUtils.isBlank(lastBlockHash)) { throw new Exception("Fail to add block into blockchain ! "); } this.addBlock(Block.newBlock(lastBlockHash, data)); } /** *添加区块
* * @param block */ public void addBlock(Block block) throws Exception { RocksDBUtils.getInstance().putLastBlockHash(block.getHash()); RocksDBUtils.getInstance().putBlock(block); this.lastBlockHash = block.getHash(); }
到此，存储部分的功能就实现完毕，我们还缺少一个功能：
检索区块链
现在，我们所有的区块都保存到了数据库，因此，我们能够重新打开已有的区块链并且向其添加新的区块。但这也导致我们再也无法打印出区块链中所有区块的信息，因为，我们没有将区块存储在数组当中。让我们来修复这个瑕疵！
我们在Blockchain中创建一个内部类 BlockchainIterator ，作为区块链的迭代器，通过区块之前的hash连接来依次迭代输出区块信息，代码如下：
public class Blockchain {
....
/**
* 区块链迭代器
*/
public class BlockchainIterator {
private String currentBlockHash;
public BlockchainIterator(String currentBlockHash) {
this.currentBlockHash = currentBlockHash;
}
/**
* 是否有下一个区块
*
* @return
*/
public boolean hashNext() throws Exception {
if (StringUtils.isBlank(currentBlockHash)) {
return false;
}
Block lastBlock = RocksDBUtils.getInstance().getBlock(currentBlockHash);
if (lastBlock == null) {
return false;
}
// 创世区块直接放行
if (lastBlock.getPrevBlockHash().length() == 0) {
return true;
}
return RocksDBUtils.getInstance().getBlock(lastBlock.getPrevBlockHash()) != null;
}
/**
* 返回区块
*
* @return
*/
public Block next() throws Exception {
Block currentBlock = RocksDBUtils.getInstance().getBlock(currentBlockHash);
if (currentBlock != null) {
this.currentBlockHash = currentBlock.getPrevBlockHash();
return currentBlock;
}
return null;
}
}
....
}测试
/**
* 测试
*
* @author wangwei
* @date 2018/02/05
*/
public class BlockchainTest {
public static void main(String[] args) {
try {
Blockchain blockchain = Blockchain.newBlockchain();
blockchain.addBlock("Send 1.0 BTC to wangwei");
blockchain.addBlock("Send 2.5 more BTC to wangwei");
blockchain.addBlock("Send 3.5 more BTC to wangwei");
for (Blockchain.BlockchainIterator iterator = blockchain.getBlockchainIterator(); iterator.hashNext(); ) {
Block block = iterator.next();
if (block != null) {
boolean validate = ProofOfWork.newProofOfWork(block).validate();
System.out.println(block.toString() + ", validate = " + validate);
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/*输出*/
Block{hash='0000012f87a0510dd0ee7048a6bd52db3002bae7d661126dc28287bd6c23189a', prevBlockHash='0000024b2c23c4fb06c2e2c1349275d415efe17a51db24cd4883da0067300ddf', data='Send 3.5 more BTC to wangwei', timeStamp=1519724875, nonce=369110}, validate = true
Block{hash='0000024b2c23c4fb06c2e2c1349275d415efe17a51db24cd4883da0067300ddf', prevBlockHash='00000b14fefb51ba2a7428549d469bcf3efae338315e7289d3e6dc4caf589d79', data='Send 2.5 more BTC to wangwei', timeStamp=1519724872, nonce=896348}, validate = true
Block{hash='00000b14fefb51ba2a7428549d469bcf3efae338315e7289d3e6dc4caf589d79', prevBlockHash='0000099ced1b02f40c750c5468bb8c4fd800ec9f46fea5d8b033e5d054f0f703', data='Send 1.0 BTC to wangwei', timeStamp=1519724869, nonce=673955}, validate = true
Block{hash='0000099ced1b02f40c750c5468bb8c4fd800ec9f46fea5d8b033e5d054f0f703', prevBlockHash='', data='Genesis Block', timeStamp=1519724866, nonce=840247}, validate = true命令行界面
CLI 部分的内容，这里不做详细介绍，具体可以去查看文末的Github源码链接。大致步骤如下：
配置
添加pom.xml配置
... ... commons-cli commons-cli 1.4 ... org.apache.maven.plugins maven-assembly-plugin 3.1.0 true lib/ one.wangwei.blockchain.cli.Main jar-with-dependencies make-assembly package single
项目工程打包
$ mvn clean && mvn package
执行命令
# 打印帮助信息 $ java -jar blockchain-java-jar-with-dependencies.jar -h # 添加区块 $ java -jar blockchain-java-jar-with-dependencies.jar -add "Send 1.5 BTC to wangwei" $ java -jar blockchain-java-jar-with-dependencies.jar -add "Send 2.5 BTC to wangwei" $ java -jar blockchain-java-jar-with-dependencies.jar -add "Send 3.5 BTC to wangwei" # 打印区块链 $ java -jar blockchain-java-jar-with-dependencies.jar -print
感谢各位的阅读，以上就是“Java持久化和命令行怎么用”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对Java持久化和命令行怎么用这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是创新互联，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！
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