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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）
出品 | 区块链营（blockchain_camp）
封面 | 视觉中国CSDN付费下载
如果有 P2P Demo，我们如何将其应用到区块链上？
今天就来试试吧！
首先挖比特币程序，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A和B，整个过程如下图所示：
梳理工艺
让我们来看看整个过程，并阐明在 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。调用节点A提供的API创建钱包。此时A1的球币为0。
A1 采矿。调用节点A提供的挖矿API生成新区块，同时有系统奖励A1钱包的球币。
启动节点B。节点B需要与A同步信息，当前区块链，当前交易池，所有钱包的当前公钥。
创建钱包B1、A2，调用节点A和B的API，并广播（通知每个节点）创建的钱包（公钥），目前只有两个节点，所以A需要告诉B，A2的钱包. B需要告诉A，B1的钱包。
A1 向 B1 转账。调用A提供的API，同时广播交易。
A2 采矿会计。调用A提供的API，同时广播新生成的区块。
综上所述，节点刚开始加入区块链网络，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的大致流程如下，我们后续的实现会结合这个流程。
客户端→服务器发送消息，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）。
相关代码
在实现过程中，由于消息类型众多，封装了一个消息对象来传递消息，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。以客户端同步其他节点钱包信息为例，结合以上P2P网络交互的三个步骤，我将介绍相关实现。
1、client→server 发送消息，通常是请求数据
在Client节点的启动类中，首先创建Client对象挖比特币程序，调用Client内部方法，连接Server。
启动类的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，WebSocketContainer.connectToServer 会回调 onOpen 函数。假设我们只查询钱包公钥信息，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());
}
注意：我把解析消息相关的操作封装成一个Service，方便Server和Client统一使用。给定相应的 queryWalletMsg 方法：
public String queryWalletMsg() {
return JSON.toJSONString(new Message(QUERY_WALLET));
}
和前面提到的 sendMsg 方法：
@Override
public void sendMsg(Session session, String msg) {
session.getAsyncRemote().sendText(msg);
}
2、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）
服务器接收到消息，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就是解析接收到的消息（Msg），根据类型调用其他方法（一个巨无霸的Switch语句，这里只介绍一小部分）。在这里，我们从客户端收到信息代码 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));
}
这里我也将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，统计钱包公钥，并不难。
@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);
}
获取数据后，返回给Client：
因此，在我们的responseWallets()方法中，最后一句新建了一个Message对象，并将信息码设置为RESPONSE_WALLET，并在handleMessage中调用sendmsg方法返回给Client。
case QUERY_WALLET:
sendMsg(session, responseWallets());
break;
3、Client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，此时收到的信息码是RESPONSE_WALLET，进入handleWalletResponse方法：
case RESPONSE_WALLET:
handleWalletResponse(message.getData());
break;
handleWalletResponse 的实现将接收到的钱包公钥信息解析并存储在 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，由于注入服务的方式，在使用@Autowired注解将bean注入Server（@ServerEndpoint）和Client（@ClientEndpoint）时，由于Spring Boot单例的特性。
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，我们都从 Spring 容器中获取我们拥有的信息。所需的Bean，工具类代码如下。
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 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，两个节点共用一个启动类，根据Args的不同分别处理）和相关节点的配置。
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());}
你好节点，作为测试期间的服务器：
测试节点在测试期间用作客户端。
至此，我们就实现了P2P网络中Server节点与Client节点的交互过程。我建议您尝试一下，并在评论中与我们讨论！
