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比特币Java生成交易，从原理到实践指南

eeo2026-02-22 12:32:33WEB330

摘要：
比特币作为全球首个去中心化数字货币,其交易生成机制是区块链技术的核心之一，本文将围绕“比特币Java生成交易”这一主题，从比特币交易的基本原理出发，结合Java编程实践，详细拆解交易生成的全流程，包括...

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比特币作为全球首个去中心化数字货币,其交易生成机制是区块链技术的核心之一，本文将围绕“比特币Java生成交易”这一主题，从比特币交易的基本原理出发，结合Java编程实践，详细拆解交易生成的全流程，包括交易结构解析、签名过程、UTXO模型的应用，并提供代码示例与注意事项，帮助开发者深入理解比特币交易的底层逻辑。

比特币交易的核心原理

在Java实现比特币交易生成之前,需先理解比特币交易的两个核心基础：UTXO模型与交易结构。

UTXO模型（未花费交易输出）

比特币采用UTXO（Unspent Transaction Output）模型，而非账户余额模型，每个交易由“输入”（Inputs）和“输出”（Outputs）组成：

输入：引用之前交易的UTXO，即“花费”已有的输出。
输出：定义新的比特币所有权，分为“花费输出”（用于后续交易输入）和“找零输出”（退回给发送方）。

用户A向用户B转账1 BTC，需找到A拥有的UTXO（如2个0.6 BTC的UTXO），将其作为输入，生成一个1 BTC的输出给B，剩余0.2 BTC作为找零输出回A。

交易结构

一笔完整的比特币交易包含以下字段：

版本号（Version）：交易协议版本。
输入数量（Input Count）：输入的数量。
交易输入（Transaction Inputs）：每个输入包含“前一笔交易哈希”（Previous Tx Hash）、“输出索引”（Output Index）、“解锁脚本长度”（Script Length）、“解锁脚本”（Unlocking Script，即签名）和“序列号”（Sequence）。
输出数量（Output Count）：输出的数量。
交易输出（Transaction Outputs）：每个输出包含“金额”（Value）、“锁定脚本长度”（Script Length）和“锁定脚本”（Locking Script，即公钥哈希，定义接收方权限）。
锁定时间（Lock Time）：交易生效时间（可选）。

Java生成比特币交易的步骤

Java中生成比特币交易,需借助加密库处理签名、哈希等操作，并构建符合比特币协议的交易数据，以下是核心步骤：

步骤1：准备开发环境

需引入以下依赖：

Bouncy Castle：提供加密算法支持（如ECDSA签名）。
BitcoinJ：成熟的Java比特币库，简化UTXO管理、交易构建等操作（可选，但推荐初学者使用）。

Maven依赖示例：

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>1.70</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.bitcoinj</groupId>
    <artifactId>bitcoinj-core</artifactId>
    <version>0.16.1</version>
</dependency>

步骤2：获取UTXO

交易生成的前提是“找到可花费的UTXO”，可通过以下方式获取：

连接比特币节点：使用比特币JSON-RPC接口调用listunspent命令。
使用区块链浏览器：通过第三方API（如Blockchain.com、Blockchair）查询地址的UTXO。

假设我们通过API获取到以下UTXO（示例）：

[
    {
        "txid": "a1b2c3d4e5f6...（前一笔交易哈希）",
        "vout": 0, // 输出索引
        "amount": 0.5, // 金额（BTC）
        "scriptPubKey": "76a914...（锁定脚本，公钥哈希）88ac"
    },
    {
        "txid": "f6e5d4c3b2a1...（前一笔交易哈希）",
        "vout": 1,
        "amount": 0.3,
        "scriptPubKey": "76a914...（公钥哈希）88ac"
    }
]

步骤3：构建交易输入（TxIn）

交易输入需引用UTXO,并包含“解锁脚本”（签名），核心逻辑：

解析UTXO：从UTXO中提取txid、vout和scriptPubKey（锁定脚本）。
生成解锁脚本：使用发送方的私钥对交易数据进行签名，生成签名脚本（ScriptSig）。

代码示例（使用BitcoinJ构建输入）：

import org.bitcoinj.core.*;
import org.bitcoinj.script.Script;
import org.bitcoinj.wallet.Wallet;
// 假设已有发送方钱包和UTXO列表
Wallet senderWallet = ...; // 包含私钥的钱包
List<TransactionOutput> utxos = ...; // 可花费的UTXO列表
// 创建交易
Transaction tx = new NetworkParameters("mainnet").getDefaultSerializer().makeTransaction();
// 添加输入：遍历UTXO
for (TransactionOutput utxo : utxos) {
    // 将UTXO添加为交易输入
    tx.addInput(utxo);
}

步骤4：构建交易输出（TxOut）

交易输出定义接收方地址和金额,需包含“锁定脚本”（ScriptPubKey），即接收方的公钥哈希。

核心逻辑：

接收方输出：指定接收地址和金额。
找零输出：将输入金额减去接收方金额后的剩余部分，返回给发送方地址。

代码示例（使用BitcoinJ构建输出）：

// 接收方地址
Address recipientAddress = Address.fromBase58("mainnet", "1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa");
// 发送方地址（用于找零）
Address senderAddress = senderWallet.currentReceiveAddress();
// 添加输出：接收方0.6 BTC
tx.addOutput(Coin.COIN.of(0.6), recipientAddress); // 0.6 BTC
// 添加输出：找零（输入总额0.8 BTC - 0.6 BTC = 0.2 BTC）
Coin changeAmount = tx.getInputSum().subtract(tx.getOutputSum());
if (changeAmount.isPositive()) {
    tx.addOutput(changeAmount, senderAddress);
}

步骤5：签名交易（关键步骤）

比特币交易需要输入的“所有者”用私钥签名，以证明所有权，ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）是比特币的核心签名算法。

核心逻辑：

生成签名哈希：对交易数据进行哈希（需先序列化并锁定输入脚本，使用SIGHASH_ALL类型）。
使用私钥签名：通过ECDSA生成签名（r, s）。
构建解锁脚本：将签名和公钥拼接到输入脚本中。

代码示例（使用Bouncy Castle手动签名，或BitcoinJ自动签名）：

// 使用BitcoinJ自动签名（推荐）
senderWallet.signTransaction(tx);
// 手动签名示例（简化版，需处理序列化和哈希）
// 1. 序列化交易（不含输入脚本）
// byte[] txBytes = ...; // 交易序列化数据（不含ScriptSig）
// 2. 计算签名哈希（SIGHASH_ALL）
// byte[] sigHash = ...; // 使用SHA256+RIPEMD160计算
// 3. 使用ECDSA签名
// ECDSASignature signature = ECDSASignature.fromComponents(...);
// 4. 构建解锁脚本：签名 + 公钥
// Script scriptSig = new ScriptBuilder()
//     .data(signature.encodeToDER())
//     .data(senderWallet.getKeyByAddress(senderAddress).getPubKey())
//     .build();
// tx.getInput(0).setScriptSig(scriptSig);

步骤6：序列化交易并广播

签名完成后,将交易序列化为字节流，通过比特币节点广播到网络。

代码示例（BitcoinJ序列化与广播）：

// 序列化交易
byte[] txBytes = tx.bitcoinSerialize();
// 广播交易（需连接比特币节点）
// 方式1：使用BitcoinJ的PeerGroup
PeerGroup peerGroup = new PeerGroup(NetworkParameters.get("mainnet"));
peerGroup.start();
peerGroup.broadcastTransaction(tx).future().get();
// 方式2：通过JSON-RPC接口广播
// HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
// HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
//     .uri(URI.create("http://node-rpc-url:8332"))
//     .header("Content-Type", "application/json")
//     .POST(HttpRequest.BodyPublishers.ofString(jsonRpcRequest("sendrawtransaction", txBytes)))
//     .build();
// HttpResponse<String> response = client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());