区块链的java实现

概述

MerkleTree被广泛的应用在比特币技术中，本文旨在通过代码实现一个简单的MerkleTree，并计算出Merkle tree的 TreeRoot。 

Merkle Tree 是一种数据结构，用于验证在计算机之间和之间存储，处理和传输的任何类型的数据。 

目前，Merkle树的主要用途是确保从对等网络中接收的数据块未受损和未改变，和检查其他对等网络没有撒谎发送假数据块。 

Merkle Tree应用举例

比特币

Git

Amazon’s Dynamo

Gassandra

比特币中的应用

比特币中每个块中都包含了所有交易的集合签名，这个签名就是用Merkle tree实现的，Merkle树用于比特币以汇总块中的所有事务，产生整个事务集合的整体数字指纹，提供非常有效的过程来验证事务是否包括在块中。 

Merkle树一个很重要的用处是检查块中是否包含指定的交易，Merkle树是通过递归哈希节点对来构造的，直到只有一个哈希。 

Merkle tree 代码实现

哈希树的跟节点称为Merkle根，Merkle树可以仅用log2(N)的时间复杂度检查任何一个数据元素是否包含在树中：

packagetest;importjava.security.MessageDigest;importjava.util.ArrayList;importjava.util.List;publicclassMerkleTrees{// transaction ListList txList;// Merkle RootString root;/**      * constructor      * @paramtxList transaction List 交易List      */publicMerkleTrees(List txList) {this.txList = txList;        root ="";      }/**

      * execute merkle_tree and set root.

      */publicvoidmerkle_tree() {        List tempTxList =newArrayList();for(inti =0; i newTxList = getNewTxList(tempTxList);while(newTxList.size() !=1) {          newTxList = getNewTxList(newTxList);        }this.root = newTxList.get(0);      }/**      * return Node Hash List.      * @paramtempTxList      * @return*/privateListgetNewTxList(List tempTxList) {        List newTxList =newArrayList();intindex =0;while(index < tempTxList.size()) {// leftString left = tempTxList.get(index);          index++;// rightString right ="";if(index != tempTxList.size()) {            right = tempTxList.get(index);          }// sha2 hex valueString sha2HexValue = getSHA2HexValue(left + right);          newTxList.add(sha2HexValue);          index++;        }returnnewTxList;      }/**      * Return hex string      * @paramstr      * @return*/publicStringgetSHA2HexValue(String str) {byte[] cipher_byte;try{                MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");                md.update(str.getBytes());                cipher_byte = md.digest();                StringBuilder sb =newStringBuilder(2* cipher_byte.length);for(byteb: cipher_byte) {                  sb.append(String.format("%02x", b&0xff) );                }returnsb.toString();            }catch(Exception e) {                    e.printStackTrace();            }return"";      }/**      * Get Root      * @return*/publicStringgetRoot() {returnthis.root;      }    }

数据准备

我们将交易的数据，放入到List中：

List tempTxList = new ArrayList();tempTxList.add("a");tempTxList.add("b");tempTxList.add("c");tempTxList.add("d");tempTxList.add("e");

实现过程

准备交易数据

计算出每个数据的hash值，从左到右逐步组成树的左右节点

执行循环知道最后只剩下一个数据 

privateListgetNewTxList(ListtempTxList) {ListnewTxList=newArrayList();  int index=0;while(index

测试

packagetest;importjava.util.ArrayList;importjava.util.List;publicclassApp{publicstaticvoidmain(String [] args) {        List tempTxList =newArrayList();        tempTxList.add("a");        tempTxList.add("b");        tempTxList.add("c");        tempTxList.add("d");        tempTxList.add("e");        MerkleTrees merkleTrees =newMerkleTrees(tempTxList);        merkleTrees.merkle_tree();        System.out.println("root : "+ merkleTrees.getRoot());      }    }

执行结果 

本文从简单二叉树的形式实现了简单的MerkleTree，计算出TreeRoot，但是实际上的的MerkleTree不拘谨与二叉树还可能是多叉树。