本章源代码地址：[https://github.com/daleboy/blockchain3] # 前言 前面两个版本的区块链都是在内存中运行，本质上区块链是一个分布式数据库，我们在本版中只关注存储，即将区块链存储到数据库中，而分布式在后面的版本中实现。 # 数据选择 比特币选择的数据库是LevelDB，我们将选择BoltDB： 1. 非常简单和简约 2. 用 Go 实现 3. 不需要运行一个服务器 4. 能够允许我们构造想要的数据结构 BoltDB使用键值存储，其API仅限于值的获取或存储。 BoltDB没有数据类型，键和值都是字节数组（byte array），为了存储区块（Block），需要将struct序列化为byte array，取出时候，还需要将byte array反序列化为struct。 # 数据库结构 数据库结构决定了我们存储什么到数据库，以及存储的形式。我们参考比特币的数据库结构： Bitcoin Core 使用两个 “bucket” 来存储数据： 1. 其中一个 bucket 是**blocks**，它存储了描述一条链中所有块的元数据 2. 另一个 bucket 是**chainstate**，存储了一条链的状态，也就是当前所有的未花费的交易输出，和一些元数据 此外，出于性能的考虑，Bitcoin Core 将每个区块（block）存储为磁盘上的不同文件。如此一来，就不需要仅仅为了读取一个单一的块而将所有（或者部分）的块都加载到内存中。但是，为了简单起见，我们并不会实现这一点。 因为目前还没有交易，所以我们只需要**blocks**bucket。另外，正如上面提到的，我们会将整个数据库存储为单个文件，而不是将区块存储在不同的文件中。所以，我们也不会需要文件编号（file number）相关的东西。最终，我们会用到的键值对有： 1. 32 字节的 block-hash -> block 的结构，目的性不言而喻 2. 链中最后一块的hash，目的是为了挖新区块时候需要用到 # 序列化 我们用[encoding/gob](https://link.jianshu.com/?t=https://golang.org/pkg/encoding/gob/)来完成序列化。  这里需要注意，由于在go中，struct是一个值类型，所以创建实例时候直接按值类型的方式创建，而为了更好利用内存，通过引用（指针）来使用实例（无论是作为函数的左值还是作为函数的参数）。 # 持久化 持久化在blockchain.go之中实现，从NewBlockchain改造开始： 1. 打开一个数据库文件 2. 检查文件里面是否已经存储了一个区块链 3. 如果已经存储了一个区块链： 1. 创建一个新的`Blockchain`实例 2. 设置`Blockchain`实例的 tip 为数据库中存储的最后一个块的哈希 4. 如果没有区块链： 1. 创建创世块 2. 存储到数据库 3. 将创世块哈希保存为最后一个块的哈希 4. 创建一个新的`Blockchain`实例，其 tip 指向创世块（tip 有尾部，尖端的意思，在这里 tip 存储的是最后一个块的哈希）  注意的是，存储到数据库的最后一个区块的哈希键值对：键为字符串"1"的二进制数组，值为哈希值的二进制数组。 ## 区块链结构  序列化后，新的区块链结构不再存储所有的区块，而只存储区块链最后一个区块的哈希（tip），另外，存储了一个数据库连接，这样方便后面随时使用。 ## AddBlock 将普通区块存入数据库比较简单： 1. 从数据库读取最后一个区块的哈希； 2. 挖出符合要求的区块； 3. 将新区块写入数据库表； 4. 修改数据库表中的tip； 5. 更新当前区块实例的tip。  # 区块链迭代器 使用区块链迭代器的好处是，我们在读取区块链中的区块时候，不必将所有的块都加载到内存中（因为我们的区块链数据库可能很大！或者现在可以假装它可能很大），而是一个一个地读取它们。  实际上，**选择一个 tip 就是意味着给一条链“投票”**。一条链可能有多个分支，最长的那条链会被认为是主分支。在获得一个 tip （可以是链中的任意一个块）之后，我们就可以重新构造整条链，找到它的长度和需要构建它的工作。这同样也意味着，一个 tip 也就是区块链的一种标识符。 # CLI命令行 到目前为止，我们的实现还没有提供一个与程序交互的接口：目前只是在`main`函数中简单执行了`NewBlockchain`和`bc.AddBlock`。是时候改变了！现在我们想要拥有这些命令： ~~~ blockchain_go addblock "Pay 0.031337 for a coffee" blockchain_go printchain ~~~ CLI的具体实现在cli.go中，见github。 # main.go 是时候检验我们的目标是否实现了：  注意，struct实例化的写法： （1）以key:value的方式构建struct实例是更严谨的写法 （2）如果是在包内使用，直接写value是可以的 （3）如果在包外使用，直接写value会出错：composite literal uses unkeyed fields 注意，在命令行执行前，区块链已经创建好了，当然创始区块也挖好了。 运行结果：