9 UTXO优化

9.1 查找未花费输出

之前我们要查询某个地址的余额需要遍历整个数据库，随着数据量的增大，这个工作量会很大，我们现在来尝试优化

/Users/xxx/go/src/publicChain/part63-UTXOSet/BLC/UTXO_Set.go

const utxoTableName = "utxoTableName"type UTXOSet struct {Blockchain *Blockchain
}func (utxoSet *UTXOSet) ResetUTXOSet() {err := utxoSet.Blockchain.DB.Update(func(tx *bolt.Tx) error {b := tx.Bucket([]byte(utxoTableName))if b != nil {tx.DeleteBucket([]byte(utxoTableName))b, _ := tx.CreateBucket([]byte(utxoTableName))if b != nil {}}return nil})if err != nil {log.Panic(err)}
}

/Users/xxx/go/src/publicChain/part62-UTXOSet/BLC/Transaction_TXOutputs.go

type TXOutputs struct {TxOutputs []*TXOutput
}

/Users/xxx/go/src/publicChain/part62-UTXOSet/BLC/Blockchain.go

func (blockchain *Blockchain) FindUTXOMap() map[string]*TXOutputs {//define an Iterator variable to attain blockblockchainIterator := blockchain.Iterator()//store all UTXOs have been spentspentableUTXOsMap := make(map[string][]*TXInput)utxoMaps := make(map[string]*TXOutputs)for {//attain blocksblock := blockchainIterator.Next()//range all index of Txs slicefor i := len(block.Txs) - 1; i >= 0; i-- {//attain Txstx := block.Txs[i]//judging if tx is in coinbase and put all txInput into sliceif tx.IsCoinbaseTransaction() == false {for _, txInput := range tx.Vins {//convert []byte to stringtxHash := hex.EncodeToString(txInput.TxHash)spentableUTXOsMap[txHash] = append(spentableUTXOsMap[txHash], txInput)}}//define an instance of &TXOutputstxOutputs := &TXOutputs{[]*TXOutput{}}//convert []byte to stringtxHash := hex.EncodeToString(tx.TxHash)workOutLoop://range if a value has been spentfor index, out := range tx.Vouts {//convert []byte to stringtxHash := hex.EncodeToString(tx.TxHash)//attain []*TXInputtxInputs := spentableUTXOsMap[txHash]//judging and put out into sliceif len(txInputs) > 0 {isSpent := falsefor _, in := range txInputs {outPublicKey := out.Ripemd160HashinPublicKey := in.PublicKeyif bytes.Compare(outPublicKey, Ripemd160Hash(inPublicKey)) == 0 {if index == in.Vouts {isSpent = truecontinue workOutLoop}}}if isSpent == false {txOutputs.TxOutputs = append(txOutputs.TxOutputs, out)}} else {txOutputs.TxOutputs = append(txOutputs.TxOutputs, out)}}//set key-value pairsutxoMaps[txHash] = txOutputs}var hashInt big.InthashInt.SetBytes(block.PreBlockHash)if hashInt.Cmp(big.NewInt(0)) == 0 {break}}return utxoMaps
}

相应的命令行工具也改一下，编译并运行，结果能够正常输出

./bc test

map[8e578e4d1d1ef2f5101bdd72e5bd922cb8d85956333977e03c4260975db0223c:0xc00000ca50]

./bc send -from '["1Eubsorq2zfZ1vmuA8NRcNxPwptSG6c8BJ"]' -to '["1B5y2naPTzkXLztVk2ffLPd3wbpoQg6723"]' -amount '["2"]'

./bc getBalance -address "1Eubsorq2zfZ1vmuA8NRcNxPwptSG6c8BJ"

1Eubsorq2zfZ1vmuA8NRcNxPwptSG6c8BJ has 18 token

./bc send -from '["1Eubsorq2zfZ1vmuA8NRcNxPwptSG6c8BJ","1B5y2naPTzkXLztVk2ffLPd3wbpoQg6723"]' -to '["1B5y2naPTzkXLztVk2ffLPd3wbpoQg6723","1Eubsorq2zfZ1vmuA8NRcNxPwptSG6c8BJ"]' -amount '["3","4"]'

尝试进行多笔转账会出错，我们下一节会详细讲解

9.2 多笔交易中的数字签名

我们完善一下相关函数

func NewSimpleTransaction(from, to string, amount int, blockchain *Blockchain, txs []*Transaction) *Transaction {--//signatureblockchain.SignTransaction(tx, wallet.PrivateKey, txs)return tx
}

func (blockchain *Blockchain) SignTransaction(tx *Transaction, privateKey ecdsa.PrivateKey, txs []*Transaction) {--for _, vin := range tx.Vins {prevTX, err := blockchain.FindTransaction(vin.TxHash, txs)--
}

func (blockchain *Blockchain) FindTransaction(ID []byte, txs []*Transaction) (Transaction, error) {for _, tx := range txs {if bytes.Compare(tx.TxHash, ID) == 0 {return *tx, nil}}bci := blockchain.Iterator()for {block := bci.Next()for _, tx := range block.Txs {if bytes.Compare(tx.TxHash, ID) == 0 {return *tx, nil}}var hashInt big.InthashInt.SetBytes(block.PreBlockHash)if big.NewInt(0).Cmp(&hashInt) == 0 {break}}return Transaction{}, nil
}

最后重新编译运行

./bc send -from '["1Eubsorq2zfZ1vmuA8NRcNxPwptSG6c8BJ"]' -to '["1B5y2naPTzkXLztVk2ffLPd3wbpoQg6723"]' -amount '["2"]'

./bc getBalance -address "1Eubsorq2zfZ1vmuA8NRcNxPwptSG6c8BJ"

1Eubsorq2zfZ1vmuA8NRcNxPwptSG6c8BJ has 29 token

./bc getBalance -address "1B5y2naPTzkXLztVk2ffLPd3wbpoQg6723"

1B5y2naPTzkXLztVk2ffLPd3wbpoQg6723 has 1 token

9.3 遍历并存储UXTO

/Users/xxx/go/src/publicChain/part63-UTXOSet/BLC/Transaction_TXOutputs.go

//SerializeBlockfunc (txOutput *TXOutputs) Serialize() []byte {var result bytes.Bufferencoder := gob.NewEncoder(&result)err := encoder.Encode(txOutput)if err != nil {log.Panic(err)}return result.Bytes()
}//DeserializeBlockfunc DeserializeTXOutputs(txOutputsBytes []byte) *TXOutputs {var txOutputs TXOutputsdecoder := gob.NewDecoder(bytes.NewReader(txOutputsBytes))err := decoder.Decode(&txOutputs)if err != nil {log.Panic()}return &txOutputs
}

/Users/xxx/go/src/publicChain/part63-UTXOSet/BLC/UTXO_Set.go

const utxoTableName = "utxoTableName"type UTXOSet struct {Blockchain *Blockchain
}func (utxoSet *UTXOSet) ResetUTXOSet() {err := utxoSet.Blockchain.DB.Update(func(tx *bolt.Tx) error {b := tx.Bucket([]byte(utxoTableName))if b != nil {err := tx.DeleteBucket([]byte(utxoTableName))if err != nil {log.Panic(err)}}b, _ = tx.CreateBucket([]byte(utxoTableName))if b != nil {txOutputMap := utxoSet.Blockchain.FindUTXOMap()for keyHash, outs := range txOutputMap {txHash, _ := hex.DecodeString(keyHash)b.Put(txHash, outs.Serialize())}}return nil})if err != nil {log.Panic(err)}
}

在终端中运行，程序能够正常运行

9.3 FindUTXOMap方法优化

我们直接通过utxoSet来获取余额

func (cli CLI) getBalance(address string) {fmt.Println("Address：" + address)blockchain := BlockChainObject()defer blockchain.DB.Close()utxoSet := &UTXOSet{blockchain}amount := utxoSet.GetBalance(address)fmt.Printf("%s has %d token\n", address, amount)
}

我们再来完善一下需要调用的方法

func (utxoSet *UTXOSet) FindUTXOForAddress(address string) []*UTXO {}
func (utxoSet *UTXOSet) GetBalance(address string) int64 {//
}

我们再改为下列结构体，其他文件相应的也变更

type TXOutputs struct {UTXOS []*UTXO
}

/Users/xxx/go/src/publicChain/part63-UTXOSet/BLC/UTXO_Set.go

func (utxoSet *UTXOSet) GetBalance(address string) int64 {UTXOS := utxoSet.FindUTXOForAddress(address)var amount int64for _, utxo := range UTXOS {amount += utxo.Output.Value}return amount
}

func (utxoSet *UTXOSet) FindUTXOForAddress(address string) []*UTXO {var utxos []*UTXOutxoSet.Blockchain.DB.View(func(tx *bolt.Tx) error {//assume bucket exists and has keysb := tx.Bucket([]byte(utxoTableName))c := b.Cursor()for k,v := c.First();k != nil; k,v = c.Next() {fmt.Printf("key=%s, value=%s\n",k,v)txOutputs := DeserializeTXOutputs(v)for _,utxo := range txOutputs.UTXOS {if utxo.Output.UnlockScriptPublicKeyWithAddress(address) {utxos = append(utxos,utxo)}}}return nil})return utxos
}

在终端中的重新创建区块并查询余额，结果能够正常输出，现在我们每次查询余额就不需要遍历数据库了

./bc creatBlockChain -address "1JfaJ6AtBCSop8npzv1UBhayhM9AxNnu9N"
./bc getBalance -address "1JfaJ6AtBCSop8npzv1UBhayhM9AxNnu9N"

1JfaJ6AtBCSop8npzv1UBhayhM9AxNnu9N has 10 token

9.4 修改CoinbaseTransaction交易哈希导致的bug

我们修改一下如下代码，调用ResetUTOXSet方法重置UTOX

func (cli *CLI) testMethod() {//attain blockchainblockchain := BlockChainObject()defer blockchain.DB.Close()//attain utxoSetutxoSet := &UTXOSet{blockchain}//call method utxoSet.ResetUTXOSet()
}

接着我们在终端中编译并运行

./bc send -from '["1Dh46KP31Gfkd55wqdmnpqy2TQh1cvwpzY"]' -to '["17pGGPVzFrzvLLoHWJoJ926Eemwm1DJKRN"]' -amount '["2"]'

我们发现在终端转账不能正常运行，我们修改一下部分代码

func (tx *Transaction) HashTransaction() {var result bytes.Bufferencoder := gob.NewEncoder(&result)err := encoder.Encode(tx)if err != nil {log.Panic(err)}resultBytes := bytes.Join([][]byte{IntToHex(time.Now().Unix()), result.Bytes()}, []byte{})hash := sha256.Sum256(resultBytes)tx.TxHash = hash[:]
}

改好之后在次编译重置即可查询余额

./bc getBalance -address "17pGGPVzFrzvLLoHWJoJ926Eemwm1DJKRN"

17pGGPVzFrzvLLoHWJoJ926Eemwm1DJKRN has 2 token

./bc getBalance -address "1Dh46KP31Gfkd55wqdmnpqy2TQh1cvwpzY"

1Dh46KP31Gfkd55wqdmnpqy2TQh1cvwpzY has 18 token

./bc send -from '["1Dh46KP31Gfkd55wqdmnpqy2TQh1cvwpzY","17pGGPVzFrzvLLoHWJoJ926Eemwm1DJKRN"]' -to '["17pGGPVzFrzvLLoHWJoJ926Eemwm1DJKRN","1Dh46KP31Gfkd55wqdmnpqy2TQh1cvwpzY"]' -amount '["3","4"]'

17pGGPVzFrzvLLoHWJoJ926Eemwm1DJKRN has 1 token
1Dh46KP31Gfkd55wqdmnpqy2TQh1cvwpzY has 29 token

一次性转多笔也是能够实现的

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