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编程小白模拟一个简单的比特币系统，带你写一波！ （带代码）

imtoken钱包安卓版手机下载 2023-06-20 06:02:28

出品 | 区块链训练营（blockchain_camp）

封面 | 视觉中国CSDN付费下载

如果有P2P Demo，我们如何将其应用于区块链？

今天就来试试吧！

首先，我们需要模拟网络中的多个节点相互通信。 我们假设现在的情况是有两个节点AB，整个过程如下图所示：

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梳理流程

下面把整个过程梳理一下，弄清楚在P2P网络中需要做什么。

启动节点A。A首先创建一个创世块

创建钱包A1。 调用A节点提供的API创建钱包。 此时A1的球币为0。

A1挖矿。 调用节点A提供的挖矿API生成新区块，同时有系统奖励给A1钱包的球币。

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启动节点B，节点B需要和A同步信息，当前区块链，当前交易池，当前所有钱包的公钥。 创建钱包B1和A2，调用节点A和B的API，广播（通知各节点）创建的钱包（公钥）。 目前只有两个节点比特币模拟交易，所以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矿业会计。 调用A提供的API，同时广播新生成的区块。

综上所述，节点刚刚加入区块链网络，需要同步其他节点的数据。

已经在网络中的节点在以下情况下需要通知网络中的其他节点

P2P的大致流程是以下几点，我们后面的实现会结合这个流程。

client→server发送消息，一般是请求数据； 服务端收到消息后，向客户端发送消息（调用服务，处理后返回数据）； 客户端接收消息并处理数据（调用服务，处理数据）。

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相关代码

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

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，这里就不一一贴了。 以Client同步其他节点钱包信息为例，结合上述P2P网络交互的三个步骤，为大家介绍相关实现。

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1.client→server发送消息，一般是请求数据

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方法中的关键代码（端口参数在Args中配置）：

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);
}

在P2PClient中，onOpen函数会在WebSocketContainer.connectToServer时被回调。 假设我们只查询钱包公钥信息，此时服务器会收到相应的请求。

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

注：我把解析消息相关的操作封装成一个Service比特币模拟交易，方便Server和Client统一使用。 给出相应的 queryWalletMsg 方法：

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

而前面提到的sendMsg方法：

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

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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中的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是对接收到的消息（Msg）进行解析，根据不同的类型调用其他的方法（一个巨大的Switch语句，这里只是一小部分），这里我们收到了Client发来的信息码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;
......
}

根据信息码为QUERY_WALLET，调用responseWallets方法获取数据。

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

这里我也把区块链的相关操作封装成一个Service。 下面给出findAllWallets的具体实现。 其实就是遍历钱包集合，统计钱包的公钥，不难。

@Override
public 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);
}

获取到数据后，返回给Client：

因此，在我们的responseWallets方法中，最后一句新建一个Message对象，并设置信息编码为RESPONSE_WALLET，调用handleMessage中的sendmsg方法发送回Client。

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

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3.客户端接收消息并处理数据（调用Service处理数据）

Client收到请求的数据，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，并存储在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，由于使用了注入服务的方式，在使用@Autowired注解向Server（@ServerEndpoint）和Client（@ClientEndpoint）注入bean时，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，会引发空指针异常。 因此，我们创建了一个工具类Spring til，每次需要服务时，我们都会从Spring容器中获取。 对于需要的Bean，下面给出了工具类代码。

public class SpringUtil implements ApplicationContextAware {
public static ApplicationContext applicationContext;
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
if (SpringUtil.applicationContext != ) {
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，在测试之前，我们首先需要在SpringUtil中设置applicationContext，下面给出启动类（为了简单测试，两个节点共享一个启动类，根据Args的不同分别处理）以及相关的配置节点。

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;
}
}

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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);}

你好节点，在测试期间作为服务器：

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测试节点在测试期间充当客户端。

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至此，我们就实现了P2P网络中Server节点和Client节点的交互过程。 建议大家试试看，在评论区和我们一起讨论吧！

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