在 Go 中实现 Merkle 树数据结构

我目前正在尝试在 Go 中实现默克尔树数据结构。基本上，我的最终目标是存储一小组结构化数据（最大 10MB），并允许该“数据库”轻松与分布在网络上的其他节点同步（请参阅相关资料）。 我已经在 Node 中相当有效地实现了这一点，因为没有类型检查。这就是 Go 的问题，我想利用 Go 的编译时类型检查，尽管我也希望拥有一个可以与任何提供的树一起使用的库。

简而言之，我想使用结构作为默克尔节点，并且我想要一个Merkle.Update()嵌入在所有类型中的方法。我试图避免写一个Update()对于每个结构（尽管我知道这可能是唯一/最好的方法）。

我的想法是使用嵌入类型：

//library
type Merkle struct {
    Initialised bool
    Container interface{} //in example this references foo
    Fields []reflect.Type
    //... other merkle state
}
//Merkle methods... Update()... etc...

//userland
type Foo struct {
    Merkle
    A int
    B bool
    C string
    D map[string]*Bazz
    E []*Bar
}

type Bazz struct {
    Merkle
    S int
    T int
    U int
}

type Bar struct {
    Merkle
    X int
    Y int
    Z int
}

在这个例子中，Foo将是根，其中将包含Bazzs and Bars。这种关系可以通过反映类型来推断。问题是用法：

foo := &Foo{
    A: 42,
    B: true,
    C: "foo",
    D: map[string]*Bazz{
        "b1": &Bazz{},
        "b2": &Bazz{},
    },
    E: []*Bar{
        &Bar{},
        &Bar{},
        &Bar{},
    },
}

merkle.Init(foo)
foo.Hash //Initial hash => abc...

foo.A = 35
foo.E = append(foo.E, &Bar{})

foo.Update()
foo.Hash //Updated hash => def...

我认为我们需要merkle.Init(foo) since foo.Init()实际上会是foo.Merkle.Init()并且无法反思foo。未初始化的Bars and Bazzs 可以被父级检测到并初始化foo.Update()。一些反思是可以接受的，因为目前正确性比性能更重要。 另一个问题是，当我们Update()一个节点，所有结构字段（子节点）都需要Update()d 以及（重新整理），因为我们不确定发生了什么变化。我们可以做foo.SetInt("A", 35)实现自动更新，但这样我们就失去了编译时类型检查。

这会被认为是惯用的 Go 语言吗？如果没有，如何改进？谁能想到一种替代方法来将数据集存储在内存中（用于快速读取）并进行简洁的数据集比较（用于通过网络进行高效的增量传输）？ 编辑：还有一个元问题：问这类问题的最佳地点在哪里，StackOverflow、Reddit 还是 go-nuts？最初发布于reddit http://www.reddit.com/r/golang/comments/2eibc0/implementing_a_merkletree_data_structure_in_go/没有答案:(

有些目标看起来像：

• 散列任何东西-- 通过散列开箱即用的大量内容，使其易于使用
• 缓存哈希值-- 使更新只是重复他们需要的内容
• 说得惯用语-- 与其他 Go 代码很好地契合

我认为你可以像内置的序列化工具一样粗略地攻击任何东西的散列encoding/gob or encoding/jsondo，这是三管齐下的：如果类型实现了特殊方法，则使用它（对于 JSON 来说是MarshalJSON），对基本类型使用类型开关，并使用反射回退到令人讨厌的默认情况。这是一个 API 草图，它提供了哈希缓存的帮助器，并让类型可以实现Hash or not:

package merkle

type HashVal uint64

const MissingHash HashVal = 0

// Hasher provides a custom hash implementation for a type. Not
// everything needs to implement it, but doing so can speed
// updates.
type Hasher interface {
    Hash() HashVal
}

// HashCacher is the interface for items that cache a hash value.
// Normally implemented by embedding HashCache.
type HashCacher interface {
    CachedHash() *HashVal
}

// HashCache implements HashCacher; it's meant to be embedded in your
// structs to make updating hash trees more efficient.
type HashCache struct {
    h HashVal
}

// CachedHash implements HashCacher.
func (h *HashCache) CachedHash() *HashVal {
    return &h.h
}

// Hash returns something's hash, using a cached hash or Hash() method if
// available.
func Hash(i interface{}) HashVal {
    if hashCacher, ok := i.(HashCacher); ok {
        if cached := *hashCacher.CachedHash(); cached != MissingHash {
            return cached
        }
    }

    switch i := i.(type) {
    case Hasher:
        return i.Hash()
    case uint64:
        return HashVal(i * 8675309) // or, you know, use a real hash
    case []byte:
        // CRC the bytes, say
        return 0xdeadbeef
    default:
        return 0xdeadbeef
        // terrible slow recursive case using reflection
        // like: iterate fields using reflect, then hash each
    }

    // instead of panic()ing here, you could live a little
    // dangerously and declare that changes to unhashable
    // types don't invalidate the tree
    panic("unhashable type passed to Hash()")
}

// Item is a node in the Merkle tree, which must know how to find its
// parent Item (the root node should return nil) and should usually
// embed HashCache for efficient updates. To avoid using reflection,
// Items might benefit from being Hashers as well.
type Item interface {
    Parent() Item
    HashCacher
}

// Update updates the chain of items between i and the root, given the
// leaf node that may have been changed.
func Update(i Item) {
    for i != nil {
        cached := i.CachedHash()
        *cached = MissingHash // invalidate
        *cached = Hash(i)
        i = i.Parent()
    }
}