引言
区块链技术是一项比人工智能更具革命性的技术，人工智能只是提高了人类的生产力，而区块链则将改变人类社会的生产关系，它将会颠覆我们人类社会现有的协作方式。了解和掌握区块链相关知识和技术，是我们每位开发人员必须要去做的事情，这样我们才能把握住这波时代趋势的红利。
本文将基于Java语言构建简化版的blockchain，来实现数字货币。
区块链是由包含交易信息的区块从后向前有序链接起来的数据结构。区块被从后向前有序地链接在这个链条里，每个区块都指向前一个区块。以比特币为例，每个区块主要包含如下信息字段：
区块大小：用字节表示的区块数据大小
区块头：组成区块头的几个字段
区块头hash值
父区块头hash值
时间戳：区块产生的近似时间
Merkle根：该区块中交易的merkle树根的哈希值
难度目标：该区块工作量证明算法的难度目标
Nonce：用于工作量证明算法的计数器
交易计数器：交易的数量
交易：记录在区块里的交易信息
详见：《精通比特币》（第二版）第9章——区块链
区块数据结构
在这里，我们主要是为了实现最简单的区块链结构，仅仅包含以下几个信息字段：
/** * 区块 * *@authorwangwei *@date2018/02/02 */@DatapublicclassBlock{/**
* 区块hash值
*/privateString hash;/**
* 前一个区块的hash值
*/privateString previousHash;/**
* 区块数据
*/privateString data;/**
* 区块创建时间(单位:秒)
*/privatelongtimeStamp;publicBlock(){ }publicBlock(String hash, String previousHash, String data,longtimeStamp){this();this.hash = hash;this.previousHash = previousHash;this.data = data;this.timeStamp = timeStamp; }}
区块Hash值计算
加密Hash值，一个通过SHA256算法对区块头进行二次哈希计算而得到的数字指纹。Hash值用于确保blockchain的安全。Hash计算是计算敏感的操作，即使在高性能电脑也需要花费一段时间来完成计算(这也就是为什么人们购买高性能GPU进行比特币挖矿的原因)。blockchain架构设计有意使Hash计算变得困难，这样做是为了加大新增一个block的难度，进而防止block在增加后被随意修改。
/** *
创建新区块
* *@parampreviousHash *@paramdata *@return*/publicstaticBlocknewBlock(String previousHash, String data){ Block block =newBlock("", previousHash, data.getBytes(), Instant.now().getEpochSecond()); block.setHash();returnblock;}/** * 计算区块Hash ** 注意：在准备区块数据时，一定要从原始数据类型转化为byte[]，不能直接从字符串进行转换 * *@return*/privatevoidsetHash(){byte[] prevBlockHashBytes = {};if(StringUtils.isNoneBlank(this.getPrevBlockHash())) { prevBlockHashBytes =newBigInteger(this.getPrevBlockHash(),16).toByteArray(); }byte[] headers = ByteUtils.merge( prevBlockHashBytes,this.getData().getBytes(), ByteUtils.toBytes(this.getTimeStamp()));this.setHash(DigestUtils.sha256Hex(headers));}
区块链本质上是一种有序、反向链接链表的数据结构。这意味着，block按照插入的顺序存放，同时每个block都保存指向上一个block的链接。这种结构保证可以快速获取最新插入的block同时获取它的hash值。这种结构保证可以快速获取最新插入的block同时（高效地）获取它的hash值。
区块链数据结构
/** *
区块链
* *@authorwangwei *@date2018/02/02 */publicclassBlockchain{@GetterprivateList blockList;publicBlockchain(List blockList){this.blockList = blockList; }}添加区块
新增一个添加区块链的方法
/** *
添加区块
* *@paramdata 数据 */publicvoidaddBlock(String data){ Block previousBlock = blockList.get(blockList.size() -1);this.addBlock(Block.newBlock(previousBlock.getHash(), data));}/** *添加区块
* *@paramblock 区块 */publicvoidaddBlock(Block block){this.blockList.add(block);}创世区块
在添加区块之前，区块链必须有个创世区块，在Block中新增创世区块方法：
/** *
创建创世区块
* *@return*/publicstaticBlocknewGenesisBlock(){returnBlock.newBlock("","Genesis Block");}创建区块链
再在Blockchain中新增创建区块链的方法：
/** *
创建区块链
* *@return*/publicstaticBlockchainnewBlockchain(){ List blocks =newLinkedList<>(); blocks.add(Block.newGenesisBlock());returnnewBlockchain(blocks);}/** * 测试 * *@authorwangwei *@date2018/02/05 */publicclassBlockchainTest{publicstaticvoidmain(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(); } }}/**
* 输出如下信息：
*/Prev. hash: Data: Genesis BlockHash:4492cb9d396a9a52e7ff17ef3782f022ddcdc7b2c276bc6dd3d448b0655eb3d4Prev. hash:4492cb9d396a9a52e7ff17ef3782f022ddcdc7b2c276bc6dd3d448b0655eb3d4Data: Send1BTC to IvanHash: cd716d59d98ad673035ab7035ece751718ea9842944a4743c298bebc0fe24c04Prev. hash: cd716d59d98ad673035ab7035ece751718ea9842944a4743c298bebc0fe24c04Data: Send2more BTC to IvanHash:42f78d6a86f88aa9b5b10e468494dfd1b3f558a9fb74a01eb348c2cbfc5d000a
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我们构建了一个非常简单的区块链原型：它只是一个块的数组，每个块都与前一个块有连接。 实际的区块链要复杂得多。
缺少交易信息：我们的区块链还没有任何交易信息。
缺少工作量证明：我们的生产区块非常简单快捷，实际的区块链中，生产一个区块需要进行大量的计算。
缺少共识机制：区块链是一个非单一决策者的分布式数据库。 因此，一个新的区块必须得到网络的其他参与者的确认和批
在以后的文章中，我们将介绍这些功能。
