Java持久化和命令行怎么用

魁首哥

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Java持久化和命令行怎么用

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！

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：

packageone.wangwei.blockchain.util;importcom.esotericsoftware.kryo.Kryo;importcom.esotericsoftware.kryo.io.Input;importcom.esotericsoftware.kryo.io.Output;/***序列化工具类**@authorwangwei*@date2018/02/07*/publicclassSerializeUtils{/***反序列化**@parambytes对象对应的字节数组*@return*/publicstaticObjectdeserialize(byte[]bytes){Inputinput=newInput(bytes);Objectobj=newKryo().readClassAndObject(input);input.close();returnobj;}/***序列化**@paramobject需要序列化的对象*@return*/publicstaticbyte[]serialize(Objectobject){Outputoutput=newOutput(4096,-1);newKryo().writeClassAndObject(output,object);byte[]bytes=output.toBytes();output.close();returnbytes;}}

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

packageone.wangwei.blockchain.store;importcom.google.common.collect.Maps;importone.wangwei.blockchain.block.Block;importone.wangwei.blockchain.util.SerializeUtils;importorg.rocksdb.RocksDB;importorg.rocksdb.RocksDBException;importjava.util.Map;/***存储工具类**@authorwangwei*@date2018/02/27*/publicclassRocksDBUtils{/***区块链数据文件*/privatestaticfinalStringDB_FILE="blockchain.db";/***区块桶前缀*/privatestaticfinalStringBLOCKS_BUCKET_KEY="blocks";/***最新一个区块*/privatestaticfinalStringLAST_BLOCK_KEY="l";privatevolatilestaticRocksDBUtilsinstance;publicstaticRocksDBUtilsgetInstance(){if(instance==null){synchronized(RocksDBUtils.class){if(instance==null){instance=newRocksDBUtils();}}}returninstance;}privateRocksDBdb;/***blockbuckets*/privateMap<String,byte[]>blocksBucket;privateRocksDBUtils(){openDB();initBlockBucket();}/***打开数据库*/privatevoidopenDB(){try{db=RocksDB.open(DB_FILE);}catch(RocksDBExceptione){thrownewRuntimeException("Failtoopendb!",e);}}/***初始化blocks数据桶*/privatevoidinitBlockBucket(){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(RocksDBExceptione){thrownewRuntimeException("Failtoinitblockbucket!",e);}}/***保存最新一个区块的Hash值**@paramtipBlockHash*/publicvoidputLastBlockHash(StringtipBlockHash){try{blocksBucket.put(LAST_BLOCK_KEY,SerializeUtils.serialize(tipBlockHash));db.put(SerializeUtils.serialize(BLOCKS_BUCKET_KEY),SerializeUtils.serialize(blocksBucket));}catch(RocksDBExceptione){thrownewRuntimeException("Failtoputlastblockhash!",e);}}/***查询最新一个区块的Hash值**@return*/publicStringgetLastBlockHash(){byte[]lastBlockHashBytes=blocksBucket.get(LAST_BLOCK_KEY);if(lastBlockHashBytes!=null){return(String)SerializeUtils.deserialize(lastBlockHashBytes);}return"";}/***保存区块**@paramblock*/publicvoidputBlock(Blockblock){try{blocksBucket.put(block.getHash(),SerializeUtils.serialize(block));db.put(SerializeUtils.serialize(BLOCKS_BUCKET_KEY),SerializeUtils.serialize(blocksBucket));}catch(RocksDBExceptione){thrownewRuntimeException("Failtoputblock!",e);}}/***查询区块**@paramblockHash*@return*/publicBlockgetBlock(StringblockHash){return(Block)SerializeUtils.deserialize(blocksBucket.get(blockHash));}/***关闭数据库*/publicvoidcloseDB(){try{db.close();}catch(Exceptione){thrownewRuntimeException("Failtoclosedb!",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*/publicstaticBlockchainnewBlockchain()throwsException{StringlastBlockHash=RocksDBUtils.getInstance().getLastBlockHash();if(StringUtils.isBlank(lastBlockHash)){BlockgenesisBlock=Block.newGenesisBlock();lastBlockHash=genesisBlock.getHash();RocksDBUtils.getInstance().putBlock(genesisBlock);RocksDBUtils.getInstance().putLastBlockHash(lastBlockHash);}returnnewBlockchain(lastBlockHash);}

修改 Blockchain 的数据结构，只记录最新一个区块链的Hash值

publicclassBlockchain{@GetterprivateStringlastBlockHash;privateBlockchain(StringlastBlockHash){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**@paramdata*/publicvoidaddBlock(Stringdata)throwsException{StringlastBlockHash=RocksDBUtils.getInstance().getLastBlockHash();if(StringUtils.isBlank(lastBlockHash)){thrownewException("Failtoaddblockintoblockchain!");}this.addBlock(Block.newBlock(lastBlockHash,data));}/***添加区块**@paramblock*/publicvoidaddBlock(Blockblock)throwsException{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：

publicclassBlockchain{..../***区块链迭代器*/publicclassBlockchainIterator{privateStringcurrentBlockHash;publicBlockchainIterator(StringcurrentBlockHash){this.currentBlockHash=currentBlockHash;}/***是否有下一个区块**@return*/publicbooleanhashNext()throwsException{if(StringUtils.isBlank(currentBlockHash)){returnfalse;}BlocklastBlock=RocksDBUtils.getInstance().getBlock(currentBlockHash);if(lastBlock==null){returnfalse;}//创世区块直接放行if(lastBlock.getPrevBlockHash().length()==0){returntrue;}returnRocksDBUtils.getInstance().getBlock(lastBlock.getPrevBlockHash())!=null;}/***返回区块**@return*/publicBlocknext()throwsException{BlockcurrentBlock=RocksDBUtils.getInstance().getBlock(currentBlockHash);if(currentBlock!=null){this.currentBlockHash=currentBlock.getPrevBlockHash();returncurrentBlock;}returnnull;}}....}

测试

/***测试**@authorwangwei*@date2018/02/05*/publicclassBlockchainTest{publicstaticvoidmain(String[]args){try{Blockchainblockchain=Blockchain.newBlockchain();blockchain.addBlock("Send1.0BTCtowangwei");blockchain.addBlock("Send2.5moreBTCtowangwei");blockchain.addBlock("Send3.5moreBTCtowangwei");for(Blockchain.BlockchainIteratoriterator=blockchain.getBlockchainIterator();iterator.hashNext();){Blockblock=iterator.next();if(block!=null){booleanvalidate=ProofOfWork.newProofOfWork(block).validate();System.out.println(block.toString()+",validate="+validate);}}}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}}}/*输出*/Block{hash='0000012f87a0510dd0ee7048a6bd52db3002bae7d661126dc28287bd6c23189a',prevBlockHash='0000024b2c23c4fb06c2e2c1349275d415efe17a51db24cd4883da0067300ddf',data='Send3.5moreBTCtowangwei',timeStamp=1519724875,nonce=369110},validate=trueBlock{hash='0000024b2c23c4fb06c2e2c1349275d415efe17a51db24cd4883da0067300ddf',prevBlockHash='00000b14fefb51ba2a7428549d469bcf3efae338315e7289d3e6dc4caf589d79',data='Send2.5moreBTCtowangwei',timeStamp=1519724872,nonce=896348},validate=trueBlock{hash='00000b14fefb51ba2a7428549d469bcf3efae338315e7289d3e6dc4caf589d79',prevBlockHash='0000099ced1b02f40c750c5468bb8c4fd800ec9f46fea5d8b033e5d054f0f703',data='Send1.0BTCtowangwei',timeStamp=1519724869,nonce=673955},validate=trueBlock{hash='0000099ced1b02f40c750c5468bb8c4fd800ec9f46fea5d8b033e5d054f0f703',prevBlockHash='',data='GenesisBlock',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

<project>...<dependency><groupId>commons-cli</groupId><artifactId>commons-cli</artifactId><version>1.4</version></dependency>...<plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId><version>3.1.0</version><configuration><archive><manifest><addClasspath>true</addClasspath><classpathPrefix>lib/</classpathPrefix><mainClass>one.wangwei.blockchain.cli.Main</mainClass></manifest></archive><descriptorRefs><descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef></descriptorRefs></configuration><executions><execution><id>make-assembly</id><phase>package</phase><goals><goal>single</goal></goals></execution></executions></plugin>...</project>

项目工程打包

$mvnclean&&mvnpackage

执行命令

#打印帮助信息$java-jarblockchain-java-jar-with-dependencies.jar-h#添加区块$java-jarblockchain-java-jar-with-dependencies.jar-add"Send1.5BTCtowangwei"$java-jarblockchain-java-jar-with-dependencies.jar-add"Send2.5BTCtowangwei"$java-jarblockchain-java-jar-with-dependencies.jar-add"Send3.5BTCtowangwei"#打印区块链$java-jarblockchain-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。这里是亿速云，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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发布于 2022-01-06 23:22:18

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