编程小白模拟简易比特币系统，手把手带你写一波！（附代码） | 博文精选
- 2020 年 3 月 16 日
- 筆記
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：
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）
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。
@OnOpen public 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：
@Override public 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P2PServer中OnMessage方法
/** * 收到客户端发来消息 * @param msg 消息对象 */ @OnMessage public 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。
@Override public 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。
@Override public String findAllWallets() { List<Wallet> 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
@OnMessage public 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<Wallet> 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Springtil，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; @Override public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException { if (SpringUtil.applicationContext != null) { 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> T getBean(Class<T> clazz) { return getApplicationContext().getBean(clazz); } /** * 通过name,以及Clazz返回指定的Bean */ public static <T> T getBean(String name, Class<T> 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 null 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
Test节点，测试时作为Client。
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！
