Java实现一个极简版区块链

区块链这个概念近年来可以说是炙手可热，很多程序员都跃跃欲试想自己动手实现一个。今天咱们就用Java来做一个最简单的区块链系统，让各位对区块链的核心原理有个直观的认识。

首先我们需要明白区块链的基本结构：它是由一个个区块组成的链表，每个区块包含数据、前一个区块的哈希值以及自己的哈希值。为了简化，我们假设每个区块只存储一个字符串数据。

区块类的设计

先定义一个Block类，用来表示区块链中的每一个区块：

public class Block {
    private String data;
    private String previousHash;
    private String hash;

    public Block(String data, String previousHash) {
        this.data = data;
        this.previousHash = previousHash;
        this.hash = calculateHash();
    }

    private String calculateHash() {
        // 这里可以用Java自带的MessageDigest来生成哈希值
        return "someGeneratedHash"; // 省略具体实现
    }
}

这里只是个雏形，真正的哈希计算需要使用加密库，比如JDK自带的MessageDigest类。

区块链类

接下来定义Blockchain类，负责管理所有的区块：

import java.util.ArrayList;

public class Blockchain {
    private ArrayList<Block> chain;

    public Blockchain() {
        this.chain = new ArrayList<>();
        this.chain.add(new Block("Genesis Block", "0"));
    }

    public void addBlock(Block newBlock) {
        newBlock.setPreviousHash(chain.get(chain.size() - 1).getHash());
        newBlock.setHash(newBlock.calculateHash());
        chain.add(newBlock);
    }

    public boolean isChainValid() {
        for (int i = 1; i < chain.size(); i++) {
            Block currentBlock = chain.get(i);
            Block previousBlock = chain.get(i - 1);

            if (!currentBlock.getHash().equals(currentBlock.calculateHash())) {
                System.out.println("Current Hashes don't match!");
                return false;
            }

            if (!currentBlock.getPreviousHash().equals(previousBlock.getHash())) {
                System.out.println("Previous Hashes don't match!");
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

这块代码实现了最基本的区块链功能，包括添加区块和验证链的有效性。

运行测试

现在我们可以创建一个区块链实例，并向其中添加一些区块：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Blockchain bc = new Blockchain();

        bc.addBlock(new Block("Transaction 1", ""));
        bc.addBlock(new Block("Transaction 2", ""));

        System.out.println("Is blockchain valid? " + bc.isChainValid());

        // 模拟篡改区块数据
        Block firstBlock = bc.chain.get(1);
        firstBlock.setData("Modified Transaction");

        System.out.println("Is blockchain valid after modification? " + bc.isChainValid());
    }
}

这段代码首先创建了一个区块链，添加了两个区块，然后尝试篡改第一个区块的数据，最后检查区块链是否仍然有效。

这就是一个非常基础的区块链实现。当然，在真实的区块链系统中还有很多复杂的功能，比如工作量证明、网络通信等。不过通过这个例子，你应该对区块链的工作原理有了初步的理解。记住，区块链的核心在于去中心化、数据不可篡改性和透明性。