从第一行代码开始开发区块链(三)

传送门: 柏链项目学院

---

3. 增加数据库和客户端

之前我们的区块链已经产生了，但是程序终止后，数据就丢失了！为了下次启动后能够继续，我们需要引入一个小型数据库。这一次，我们选择与短跑世界记录保持者同名的数据库-bolt。

bolt的内容不详细在这里介绍了，大家可以参考文章：与短跑名将同名的数据库Bolt。

定义数据库文件和bucket

const dbFile = "blockchain.db"
const blocksBucket = "blocks"

重新定义blockchain

// Blockchain keeps a sequence of Blocks
type Blockchain struct {
	tip []byte
	db  *bolt.DB
}

定义blockchain的迭代器

// BlockchainIterator is used to iterate over blockchain blocks
type BlockchainIterator struct {
	currentHash []byte
	db          *bolt.DB
}

处理创世块，使用boltdb

func NewBlockchain() *Blockchain {
	var tip []byte
	db, err := bolt.Open(dbFile, 0600, nil)
	if err != nil {
		log.Panic(err)
	}

	err = db.Update(func(tx *bolt.Tx) error {
		b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))

		if b == nil {
			fmt.Println("No existing blockchain found. Creating a new one...")
			genesis := NewGenesisBlock()

			b, err := tx.CreateBucket([]byte(blocksBucket))
			if err != nil {
				log.Panic(err)
			}

			err = b.Put(genesis.Hash, genesis.Serialize())
			if err != nil {
				log.Panic(err)
			}

			err = b.Put([]byte("l"), genesis.Hash)
			if err != nil {
				log.Panic(err)
			}
			tip = genesis.Hash
		} else {
			tip = b.Get([]byte("l"))
		}

		return nil
	})

	if err != nil {
		log.Panic(err)
	}

	bc := Blockchain{tip, db}

	return &bc
}

上述代码将创世块的数据写入到数据库中，并将创世块返回，注意此块的生成仍然需要pow工作量证明才可以。

接下来我们来写一个客户端，创建一个cli.go文件

cli肯定要记录区块链的数据

type CLI struct {
	bc *Blockchain
}

提供一个命令行的启动帮助

func (cli *CLI) printUsage() {
	fmt.Println("Usage:")
	fmt.Println("  addblock -data BLOCK_DATA - add a block to the blockchain")
	fmt.Println("  printchain - print all the blocks of the blockchain")
}

校验一下参数是否正确

func (cli *CLI) validateArgs() {
	if len(os.Args) < 2 {
		cli.printUsage()
		os.Exit(1)
	}
}

需要将之前blockchain添加一个AddBlock函数，需要将前一块的hash取出来

// AddBlock saves provided data as a block in the blockchain
func (bc *Blockchain) AddBlock(data string) {
	var lastHash []byte

	err := bc.db.View(func(tx *bolt.Tx) error {
		b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
		lastHash = b.Get([]byte("l"))

		return nil
	})

	if err != nil {
		log.Panic(err)
	}

	newBlock := NewBlock(data, lastHash)

	err = bc.db.Update(func(tx *bolt.Tx) error {
		b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
		err := b.Put(newBlock.Hash, newBlock.Serialize())
		if err != nil {
			log.Panic(err)
		}

		err = b.Put([]byte("l"), newBlock.Hash)
		if err != nil {
			log.Panic(err)
		}

		bc.tip = newBlock.Hash

		return nil
	})
}

打印一下区块链信息

func (cli *CLI) printChain() {
	bci := cli.bc.Iterator()

	for {
		block := bci.Next()

		fmt.Printf("Prev. hash: %x\n", block.PrevBlockHash)
		fmt.Printf("Data: %s\n", block.Data)
		fmt.Printf("Hash: %x\n", block.Hash)
		pow := NewProofOfWork(block)
		fmt.Printf("PoW: %s\n", strconv.FormatBool(pow.Validate()))
		fmt.Println()

		if len(block.PrevBlockHash) == 0 {
			break
		}
	}
}

上述代码需要区块链迭代器支持next函数以可以遍历

// Next returns next block starting from the tip
func (i *BlockchainIterator) Next() *Block {
	var block *Block

	err := i.db.View(func(tx *bolt.Tx) error {
		b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
		encodedBlock := b.Get(i.currentHash)
		block = DeserializeBlock(encodedBlock)

		return nil
	})

	if err != nil {
		log.Panic(err)
	}

	i.currentHash = block.PrevBlockHash

	return block
}

DeserializeBlock是对区块链的数据进行读取和解码

// DeserializeBlock deserializes a block
func DeserializeBlock(d []byte) *Block {
	var block Block

	decoder := gob.NewDecoder(bytes.NewReader(d))
	err := decoder.Decode(&block)
	if err != nil {
		log.Panic(err)
	}

	return &block
}

接下来核心部分，为cli增加一个运行函数

// Run parses command line arguments and processes commands
func (cli *CLI) Run() {
	cli.validateArgs()

	addBlockCmd := flag.NewFlagSet("addblock", flag.ExitOnError)
	printChainCmd := flag.NewFlagSet("printchain", flag.ExitOnError)

	addBlockData := addBlockCmd.String("data", "", "Block data")

	switch os.Args[1] {
	case "addblock":
		err := addBlockCmd.Parse(os.Args[2:])
		if err != nil {
			log.Panic(err)
		}
	case "printchain":
		err := printChainCmd.Parse(os.Args[2:])
		if err != nil {
			log.Panic(err)
		}
	default:
		cli.printUsage()
		os.Exit(1)
	}

	if addBlockCmd.Parsed() {
		if *addBlockData == "" {
			addBlockCmd.Usage()
			os.Exit(1)
		}
		cli.addBlock(*addBlockData)
	}

	if printChainCmd.Parsed() {
		cli.printChain()
	}
}

根据命令行输入的不同，执行不同的功能。

---