区块链第三版：持久化

undefined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。

比特币选择的数据库是LevelDB，我们将选择BoltDB：

非常简单和简约
用 Go 实现
不需要运行一个服务器
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：

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blocksbucket。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：

我们用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）。

持久化在blockchain.go之中实现，从NewBlockchain改造开始：

打开一个数据库文件
检查文件里面是否已经存储了一个区块链
如果已经存储了一个区块链：
- 创建一个新的Blockchain实例
- 设置Blockchain实例的 tip 为数据库中存储的最后一个块的哈希
如果没有区块链：
- 创建创世块
- 存储到数据库
- 将创世块哈希保存为最后一个块的哈希
- 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。

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。

将普通区块存入数据库比较简单：

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。

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。

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：