package com.nwnu.syh.service;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.nwnu.syh.bean.*;
import com.nwnu.syh.p2p.Message;
import com.nwnu.syh.p2p.P2PService;
import com.nwnu.syh.security.CryptoUtil;
import java.util.*;
/**
* @description: 使用单例模式创建
* @author: 司云航
* @create: 2020-04-02 17:36
*/
public class BlockService {
private static BlockService blockService = new BlockService();
private static P2PService p2pService = P2PService.getInstance();
/**
* 区块链存储结构
*/
private List<Block> blockChain = new ArrayList<>();
/**
* 当前节点钱包集合
*/
private Map<String, Wallet> myWalletMap = new HashMap<>();
/**
* 其他节点钱包集合,钱包只包含公钥
*/
private Map<String, Wallet> otherWalletMap = new HashMap<>();
/**
* 转账交易集合
*/
private List<Transaction> allTransactions = new ArrayList<>();
/**
* 已打包转账交易
*/
private List<Transaction> packedTransactions = new ArrayList<>();
private BlockService(){
int nonce = (int)Math.random()*1000+1;
String firstHash = calculateHash("Chancellor on brink of second bailout for banks"+System.currentTimeMillis(),null,nonce);
// 新建创始区块
Block genesisBlock = new Block(1, System.currentTimeMillis(), firstHash, "Chancellor on brink of second bailout for banks", new ArrayList<Transaction>(), nonce);
blockChain.add(genesisBlock);
System.out.println("生成创始区块:" + JSON.toJSONString(genesisBlock));
}
public static BlockService getInstance(){
return blockService;
}
public List<Block> getBlockChain() {
return blockChain;
}
public void setBlockChain(List<Block> blockChain) {
this.blockChain = blockChain;
}
public Map<String, Wallet> getMyWalletMap() {
return myWalletMap;
}
public void setMyWalletMap(Map<String, Wallet> myWalletMap) {
this.myWalletMap = myWalletMap;
}
public Map<String, Wallet> getOtherWalletMap() {
return otherWalletMap;
}
public void setOtherWalletMap(Map<String, Wallet> otherWalletMap) {
this.otherWalletMap = otherWalletMap;
}
public List<Transaction> getAllTransactions() {
return allTransactions;
}
public void setAllTransactions(List<Transaction> allTransactions) {
this.allTransactions = allTransactions;
}
public List<Transaction> getPackedTransactions() {
return packedTransactions;
}
public void setPackedTransactions(List<Transaction> packedTransactions) {
this.packedTransactions = packedTransactions;
}
/**
* 获取最后一个区块
* @return
*/
public Block getLastBlock(){
return blockChain.size() > 0 ? blockChain.get(blockChain.size()-1) : null;
}
public boolean addBlock(Block newBlock){
if (isValidNewBlock(newBlock, getLastBlock())){
blockChain.add(newBlock);
// 新区块的交易要加入已打包交易中
packedTransactions.addAll(newBlock.getTransactions());
// 所有交易中加入系统交易
newBlock.getTransactions().forEach(tx -> {
if (tx.coinbaseTx()){
allTransactions.add(tx);
}
});
return true;
}
return false;
}
/**
* 验证新区块是否有效
* @param newBlock
* @param previousBlock
* @return
*/
public boolean isValidNewBlock(Block newBlock, Block previousBlock){
if (!previousBlock.getHash().equals(newBlock.getPreviousHash())){
System.out.println("新区块的前一个区块hash验证不通过");
}else{
// 验证新区块hash值得正确性
String hash = calculateHash(newBlock.getPreviousHash(), newBlock.getTransactions(), newBlock.getNonce());
if (!hash.equals(newBlock.getHash())){
System.out.println("新区块的hash值无效:" + hash + " " + newBlock.getHash());
return false;
}
if (!isValidHash(newBlock.getHash())){
return false;
}
}
return true;
}
/**
* 找零时应该再改动一下
* 查找未花费交易
* @param address
* @return
*/
public List<Transaction> findUnspentTransactions(String address){
List<Transaction> unspentTxs = new ArrayList<>();
// 只添加交易id
Set<String> spentTxs = new HashSet<>();
// 查找已花费的UTXO,使用allTransactions考虑未打包交易
for (Transaction tx : allTransactions){
if (tx.coinbaseTx()){
continue;
}
// 自己的公钥和发送者的公钥做对比,相等则说明该笔交易属于自己花费的
if (address.equals(Wallet.getAddress(tx.getTxIn().getPublicKey()))){
spentTxs.add(tx.getTxIn().getTxId());
}
}
// 查找未花费的UTXO
for (Block block : blockChain){
List<Transaction> transactions = block.getTransactions();
for (Transaction tx: transactions
) {
// 如果是别人发送给他的交易
if (address.equals(CryptoUtil.getMD5(tx.getTxOut().getPublicKeyHash()))){
// 如果该交易花费了则不添加
if (!spentTxs.contains(tx.getId())){
unspentTxs.add(tx);
}
}
}
}
return unspentTxs;
}
/**
* 创建交易
* @param senderWallet
* @param recipientWallet
* @param amount
* @return
*/
public Transaction createTransaction(Wallet senderWallet, Wallet recipientWallet, int amount){
List<Transaction> unspentTxs = findUnspentTransactions(senderWallet.getAddress());
// 引用的UTXO
Transaction prevTx = null;
for (Transaction transaction : unspentTxs){
// TODO 找零
if (transaction.getTxOut().getValue() == amount){
prevTx = transaction;
break;
}
}
if (prevTx == null){
return null;
}
TransactionInput txIn = new TransactionInput(prevTx.getId(), amount, null, senderWallet.getPublicKey());
TransactionOutput txOut = new TransactionOutput(amount, recipientWallet.getHashPubKey());
Transaction transaction = new Transaction(CryptoUtil.UUID(), txIn, txOut);
transaction.sign(senderWallet.getPrivateKey(), prevTx);
allTransactions.add(transaction);
return transaction;
}
public Block mine(String toAddress){
// 创建系统奖励的交易
Transaction sysTx = newCoinbaseTx(toAddress);
// allTransactions.add(sysTx);
// 对所有交易进行一个复制
List<Transaction> blockTxs = new ArrayList<>(allTransactions);
blockTxs.add(sysTx);
// 去除已打包进区块的交易
blockTxs.removeAll(packedTransactions);
// 验证所有未打包交易
verifyAllTransaction(blockTxs);
String newBlockHash = "";
int nonce = 0;
long start = System.currentTimeMillis();
System.out.println("开始挖矿");
while (true){
// 计算区块hash值
newBlockHash = calculateHash(getLastBlock().getHash(), blockTxs, nonce);
// 检验hash
if (isValidHash(newBlockHash)){
System.out.println("挖矿成功,正确的hash值:" + newBlockHash);
System.out.println("挖矿耗费时间:" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
break;
}
nonce++;
}
// 创建新的区块,新区块验证
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java毕业设计基于SpringBoot+WebSocket+RSA的仿比特币点对点交易系统源码+使用文档+全部资料(优秀项目)
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