Java語言怎么實現數字貨幣

本篇內容介紹了“Java語言怎么實現數字貨幣”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

引言

區塊鏈技術是一項比人工智能更具革命性的技術，人工智能只是提高了人類的生產力，而區塊鏈則將改變人類社會的生產關系，它將會顛覆我們人類社會現有的協作方式。了解和掌握區塊鏈相關知識和技術，是我們每位開發人員必須要去做的事情，這樣我們才能把握住這波時代趨勢的紅利。

本文將基于Java語言構建簡化版的blockchain，來實現數字貨幣。

創建區塊

區塊鏈是由包含交易信息的區塊從后向前有序鏈接起來的數據結構。區塊被從后向前有序地鏈接在這個鏈條里，每個區塊都指向前一個區塊。以比特幣為例，每個區塊主要包含如下信息字段：

• 區塊大小：用字節表示的區塊數據大小

• 區塊頭：組成區塊頭的幾個字段

• 區塊頭hash值

• 父區塊頭hash值

• 時間戳：區塊產生的近似時間

• Merkle根：該區塊中交易的merkle樹根的哈希值

• 難度目標：該區塊工作量證明算法的難度目標

• Nonce：用于工作量證明算法的計數器

• 交易計數器：交易的數量

• 交易：記錄在區塊里的交易信息

詳見：《精通比特幣》（第二版）第9章——區塊鏈

區塊數據結構

在這里，我們主要是為了實現最簡單的區塊鏈結構，僅僅包含以下幾個信息字段：

/**
 * 區塊
 *
 * @author wangwei
 * @date 2018/02/02
 */
@Data
public class Block {

    /**
     * 區塊hash值
     */
    private String hash;
    /**
     * 前一個區塊的hash值
     */
    private String previousHash;
    /**
     * 區塊數據
     */
    private String data;
    /**
     * 區塊創建時間(單位:秒)
     */
    private long timeStamp;

    public Block() {
    }

    public Block(String hash, String previousHash, String data, long timeStamp) {
        this();
        this.hash = hash;
        this.previousHash = previousHash;
        this.data = data;
        this.timeStamp = timeStamp;
    }
}

區塊Hash值計算

加密Hash值，一個通過SHA256算法對區塊頭進行二次哈希計算而得到的數字指紋。Hash值用于確保blockchain的安全。Hash計算是計算敏感的操作，即使在高性能電腦也需要花費一段時間來完成計算(這也就是為什么人們購買高性能GPU進行比特幣挖礦的原因)。blockchain架構設計有意使Hash計算變得困難，這樣做是為了加大新增一個block的難度，進而防止block在增加后被隨意修改。

/**
 * <p> 創建新區塊 </p>
 *
 * @param previousHash
 * @param data
 * @return
 */
public static Block newBlock(String previousHash, String data) {
        Block block = new Block("", previousHash, data.getBytes(),     Instant.now().getEpochSecond());
        block.setHash();
        return block;
}

/**
 * 計算區塊Hash
 * <p>
 * 注意：在準備區塊數據時，一定要從原始數據類型轉化為byte[]，不能直接從字符串進行轉換
 *
 * @return
 */
private void setHash() {
    byte[] prevBlockHashBytes = {};
    if (StringUtils.isNoneBlank(this.getPrevBlockHash())) {
        prevBlockHashBytes = new BigInteger(this.getPrevBlockHash(), 16).toByteArray();
    }

    byte[] headers = ByteUtils.merge(
           prevBlockHashBytes,
           this.getData().getBytes(),
           ByteUtils.toBytes(this.getTimeStamp()));

    this.setHash(DigestUtils.sha256Hex(headers));
}

創建區塊鏈

區塊鏈本質上是一種有序、反向鏈接鏈表的數據結構。這意味著，block按照插入的順序存放，同時每個block都保存指向上一個block的鏈接。這種結構保證可以快速獲取最新插入的block同時獲取它的hash值。這種結構保證可以快速獲取最新插入的block同時（高效地）獲取它的hash值。

區塊鏈數據結構

/**
 * <p> 區塊鏈 </p>
 *
 * @author wangwei
 * @date 2018/02/02
 */
public class Blockchain {
    
    @Getter
    private List<Block> blockList;

    public Blockchain(List<Block> blockList) {
        this.blockList = blockList;
    }
}

添加區塊

新增一個添加區塊鏈的方法

/**
 * <p> 添加區塊  </p>
 *
 * @param data 數據
 */
public void addBlock(String data) {
   Block previousBlock = blockList.get(blockList.size() - 1);
   this.addBlock(Block.newBlock(previousBlock.getHash(), data));
}

/**
 * <p> 添加區塊  </p>
 *
 * @param block 區塊
 */
public void addBlock(Block block) {
   this.blockList.add(block);
}

創世區塊

在添加區塊之前，區塊鏈必須有個創世區塊，在Block中新增創世區塊方法：

/**
  * <p> 創建創世區塊 </p>
  *
  * @return
  */
public static Block newGenesisBlock() {
   return Block.newBlock("", "Genesis Block");
}

創建區塊鏈

再在Blockchain中新增創建區塊鏈的方法：

/**
 * <p> 創建區塊鏈 </p>
 *
 * @return
 */
public static Blockchain newBlockchain() {
    List<Block> blocks = new LinkedList<>();
    blocks.add(Block.newGenesisBlock());
    return new Blockchain(blocks);
}

測試運行

/**
 * 測試
 *
 * @author wangwei
 * @date 2018/02/05
 */
public class BlockchainTest {

    public static void main(String[] args) {

        Blockchain blockchain = Blockchain.newBlockchain();
        blockchain.addBlock("Send 1 BTC to Ivan");
        blockchain.addBlock("Send 2 more BTC to Ivan");

        for (Block block : blockchain.getBlockList()) {
            System.out.println("Prev. hash: " + block.getPreviousHash());
            System.out.println("Data: " + block.getData());
            System.out.println("Hash: " + block.getHash());
            System.out.println();
        }
    }
}

/**
 * 輸出如下信息：
 */
Prev. hash: 
Data: Genesis Block
Hash: 4492cb9d396a9a52e7ff17ef3782f022ddcdc7b2c276bc6dd3d448b0655eb3d4

Prev. hash: 4492cb9d396a9a52e7ff17ef3782f022ddcdc7b2c276bc6dd3d448b0655eb3d4
Data: Send 1 BTC to Ivan
Hash: cd716d59d98ad673035ab7035ece751718ea9842944a4743c298bebc0fe24c04

Prev. hash: cd716d59d98ad673035ab7035ece751718ea9842944a4743c298bebc0fe24c04
Data: Send 2 more BTC to Ivan
Hash: 42f78d6a86f88aa9b5b10e468494dfd1b3f558a9fb74a01eb348c2cbfc5d000a

“Java語言怎么實現數字貨幣”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！