今天我们直接带你实现比特币（下）

阅读时间：10分钟Block,区块链的最小单位

到目前我们已经实现了Transaction，签名，UTXO，是时候将他们串联在一起了。

在串联之前，我们先来看看区块的构成。

从上图可以看到，区块的主要构成为

上一个区块的哈希

区块的proof of work

本个区块的哈希

所有的transaction

对于这个基本单位来说，其余部分其实都很好理解，唯一的难点在于，怎么实现proof of work呢？也就是说，怎么实现挖矿的功能呢挖矿这个概念我们就不再赘述，相信有大把的资料提到了这个功能，简单的讲就是需要一个proof of work的字段，在不停更改尝试后，当哈希整个区块数据时，哈希结果的前K位全部为零，这个K的值就是挖矿的difficulty。（K越小难度越小）

所以 的核心API如下

得到区块的字节流表示，用于产生哈希

尝试改变proof of work(也就是 )，试图得到难度为difficulty的哈希

的总代码如下

Transaction Pool,未处理的Transaction

在设计最后的区块链之前，我们很有必要建立一个Transaction Pool来保存所有收到但是未加入区块链的Transaction。对于区块链上的单一节点来说，生成一个新的区块有两种方式，被动接受和主动生成

被动接受：接收来自其余节点的区块广播，验证后加入自己的区块链

主动生成：接收来区块链上的transaction，之后一定时间内，建立一个新的区块来囊括这些transaction，计算出proof of work后广播给别人

在主动生成的情况下，我们要维持一个区块链的所有未加入区块链的transaction，所以我们需要维持一个transaction Pool

的代码如下，本质上就是一个HashMap

区块链

经过一系列的努力后，我们终于来到了最后的目的地！区块链！还是一样的，在写 之前，我们还是先宏观的看一看区块链长什么样子的

如上图所示（忽略timestamp，这个字段在这里不考虑），每一个区块链是由众多区块构成的，其实也就是一堆区块的集合，由hash pointer互相连接起来。同时之前我们说过，我们需要保存一个 来维持节点收到但是尚未处理的区块还有一点，相信朋友们都知道，就是维护一个最长链，作为consensus的存在。基于上述三点，我们可以知道，在我们的区块链类中，需要维护三个属性：

: 保存最长链的顶部节点: 区块链，也就是我们的区块HashMap: 所有的TransactionPool

这里存在两个问题第一,每一个区块实际上还和一个UTXO Pool相关，因为每加入一个新的区块后，其对应的UTXOPool会产生改变。解决这个问题的方法是，在每一个Block上都绑定一个UTXOPool，于是我们将Block封装为一个内部类 ，每一个BlockNode维护区块，UTXOPool和区块的parent（方便查找索引，不用每一次都去getHash然后查找）

的代码如下

第二，区块链实际上是一颗树而不是一个链表。理解这一点非常关键，因为区块链并没有要求新的区块一定要加在最后（但是也不能太浅，稍后会解释为什么），只是区块链公认最长的那个链条是区块的公允链条。所以我们现在来定义 的几个关键API

构造函数，创建创世区块，这个区块只有一个Coinbase Transaction，是第一笔矿工奖励

将一个区块加入区块链中，加入的过程如下

我们先验证区块的parent是否存在于区块

区块的深度不能太浅，比如最长链深度为100，我们不能把这个区块加入到深度为1的地方，因为这个区块哪怕加入，未来也不可能成为最长区块（算力不可能超过全网50%，无法追上）

每一个Transaction必须成立，从当前的TxPool中移除相关的Trsansaction（因为别人已经算出来nounce并产生新的区块加入了区块链）

产生一个新的UTXO Pool,产生一个新的BlockNode来包装UTXO

完整的 代码如下

最后一站，Block Handler

拥有了所有的元素后，我们可以来撰写最后的两个function首先在我们的文件夹下创建一个叫做 的文件现在我们来定义最后的两个API

将区块加入区块链

将当前transaction池中所有的Transaction提取出来，产生一个新的区块加入到区块链中。

完整代码如下

看到这里的朋友！恭喜你，你已经完成了一个区块链了！经过这一系列流程以后是不是发现比想象中的简单很多呢~区块链本质上就是一个拜占庭容错的共识解决机制，能够有效解决不同节点之间的共识同步，通过这一节的教程，想必你对区块链的认识又进了一步！

写在最后

最后首先让我们来总结下我们的区块链实现方案。本文中一共有如下的几个大类Block

:实现了单个区块的功能

:区块链

:维护区块链的Handler

Transaction

:Transaction本身

:未处理Transaction的集合

:处理Transaction，包括校验和更改UTXOPool

UTXO

:实现了UTXO的表示

:实现了所有UTXO的池子

Signature

: 实现了数字签名的校验功能

Helper

:将byte array转化为可哈希的类

这之间的关系如下图所示

一个区块链包含多个Block，一个Block包含多个Transaction，而一个Transaction消耗多个UTXO，产生多个新的UTXO

最后，附上文章的完整代码Github地址：NaiveCoin