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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。