区块链就是何交易打交道，我们今天就介绍下，交易处理过程中的一个重要组成部分：txpool。这篇文章主要从功能角度介绍，通过这篇文章会了解：
% H0 ^* p2 ?. l1 x; Z2 x+ ntxpool的在交易中的位置和作用。
% Y1 a7 L7 i, ]  N) k; Ttxpool的功能，核心组成部分queued和pending。  c* T2 D- g; X" O" G
txpool如何实现它的功能。9 `2 F9 r  g4 G. T0 z% Q0 P' f
txpool源码的重要关注点。6 l5 R# y! }7 D- M/ T4 ]

  y8 q* k! \* @以太坊内部有个重要的内部功能是txpool，从字面意思就能看出来，交易池就是存放交易的池子。它在以太坊中的位置如下图，只要有新交易，无论是本节点创建的，还是其他peer节点广播来的，都会先加入到交易池里，在打包区块的时候，就从这个池子里提取，区块产生之后，共识区块，交易上链。& D: B5 f' \8 `) {+ h( x0 J7 e
txpool有4个功能：8 z1 S$ T: h! E$ t/ z$ @0 c
作为存放交易的缓冲区，大量交易到来时，先存起来
8 R, D5 g8 o2 T. K0 `3 y! b为打包区块服务，合适交易会被打包到区块- \5 r- x; r/ o+ W, G7 ]% o
清理交易
7 v+ ~1 i' ~. o1 ^6 {7 g当交易的数量多于缓冲区大小时，过滤/惩罚发送大量交易的账户（攻击者）* Z+ @. G3 R; [) z, U7 t
我们来一张稍微详细点的模块交互图，看txpool怎么实现上面4个功能的。: D2 k9 [$ c3 D  t, _+ T: c: W
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缓存功能的设计' U) }, q1 g) ~  B9 c
txpool中的交易分为queued和pending 2种，其中queued存放未来的、当前无法执行的交易。以太坊使用nonce值决定某个账户的交易顺序，多条交易值nonce值必须连续，如果和过去的交易不连续，则无法执行，我们不妨使用nonce值，标记交易的号码，nonce为10的交易，称为第10号交易。举个例子，当前账户的nonce是10，txpool中有该账户的第100号交易，但txpool中没有第11~99号交易，这些交易的缺失，造成第100号交易无法执行，所以第100号交易就是未来的交易、不可执行的交易，存放在queue中。+ W, @/ K- Q' d6 C4 h& \$ k. H" K
pending存放可执行的交易。比如我们把上面的1199号交易补全了，那么11100号交易都可以进入到pending，因为这些交易都是连续的，都可以打包进区块。" C1 R& \( _! v4 Z; C
当节点收到交易（本地节点发起的或peer广播来的）时，会先存放到queued，txpool在某些情况下，把queued中可执行的交易，转移到pending中。! P) U4 M8 [1 J' g5 P
为区块打包服务
3 x& p% a& H# ~这是txpool最核心的功能，worker在打包区块的时候，会获取所有的pending交易，但这些交易还存在txpool中，worker只是读取出来，至于txpool何时删除交易，稍后从txpool清理交易的角度单独在看。
) L$ \  B6 I  Q+ ~清理交易0 V1 v7 L9 B+ T1 N" K0 W
txpool清理交易有以下几种条件，符合任意以下1条的，都是无效交易，会被从pending或者queued中移除：
- D& c. O! Z; D$ ^; _交易的nonce值已经低于账户在当前高度上的nonce值，代表交易已过期，交易已经上链就属于这种情况+ ^1 n, e; @* D: N. \3 K
交易的GasLimit大于区块的GasLimit，区块容不下交易+ A6 M3 k! s+ V
账户的余额已不足以支持该交易要消耗的费用$ {" n9 ?" N7 c  m* J  X
交易的数量超过了queued和pending的缓冲区大小，需要进行清理
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交易清理主要有3个场景：
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# U8 n% ]) t2 C% Z6 mtxpool订阅了ChainHeadEvent事件，该事件代表主链上有新区块产生，txpool会根据最新的区块，检查每个账号的交易，有些无效的会被删除，有些由于区块回滚会从pending移动到queued，然后把queued中可执行的交易移动到pending，为下一轮区块打包组号准备。
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. B& }2 V1 i9 s- @queued交易移动到pending被称为“提升”（promote），这个过程中，同样会检查交易，当交易不符合以上条件时，就会被直接从queued中删除。
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删除停留在queued中超过3小时的交易，3小时这个超时时间是可以通过geth的启动参数调整的。txpool记录了某个账户交易进入pending的时间，如果这个时间超过了3小时，代表该账号的交易迟迟不能被主链打包，既然无法被主链接受，就删除掉在queued中本来就无法执行的交易。8 T6 ~: j9 U, A) Q- e( X' U
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2 ?/ j" Y- k, a4 S* Y, L惩罚恶意账号$ W& a$ {6 t( D. g0 |; j0 Q
这也是txpool很重要的一个属性，可以防止恶意账户以发起大量垃圾交易。防止恶意用户造成：
+ Y. f. R' u: B* j占用txpool空间
# p; f* R* e# Z: m! G, Q6 e) h浪费节点大量内存和CPU/ R* B; L2 S! Z, a" x3 O
降低打包性能
5 |9 |. m: v% G4 h$ ]4 @
8 P/ }9 Z) b' M' `  |& t! I( w**只有当交易的总数量超过缓冲区大小时，txpool才会认为有恶意账户发起大量交易。**pending和queued缓冲区大小不同，但处理策略类似：" R; L$ \% H  r' C
pending的缓冲区容量是4096，当pending的交易数量多于此时，就会运行检查，每个账号的交易数量是否多于16，把这些账号搜集出来，进行循环依次清理，什么意思呢？就是每轮只删除（移动到queued）这些账号的每个账号1条交易，然后看数量是否降下来了，不满足再进行下一轮，直到满足。
8 c: A/ ~! D- U. V' u5 zqueued的缓冲区容量是1024，超过之后清理策略和pending差不多，但这里可是真删除了。6 \6 ]9 s( O( O8 X' B4 c5 J

0 \6 X3 o7 c- Y! @该部分功能未抽象成单独的函数，而是在promoteExecutables()中，就是在每次把queued交易转移到pending后执行的。
0 G: y3 h3 {5 V5 b/ B" K; }0 D本地交易的特权，txpool虽然对交易有诸多限制，但如果交易是本节点的账号发起的，以上数量限制等都对他无效。所以，如果你用本节点账号不停的发送交易，并不会被认为是攻击者，你用txpool.status命令，可以查看到交易的数量，肯定可以大于4096，我曾达到过60000+。
8 R& r1 E+ m' D重点关注的源码
, n9 t( j5 ^4 R0 Y9 O9 h3 jtxpool的主要设计上面就讲完了，如果你想把txpool的代码阅读一番，我建议你重点关注一下这些函数和变量，按图索骥能就完全掌握txpool的实现。
: d1 k" s9 u/ J  }# z9 o3 X5 zTxPoolConfig：txpool的配置参数
( U2 ]+ P) P. u  ychainHeadCh：txpool订阅了新区块事件
  J. o4 \9 o/ U& h% rpending：pending的交易，每个账号都有一个交易列表
( D9 _2 _. }+ G' bqueue：queued的交易，每个账号都有一个交易列表3 i# h5 F4 d% J
loop：txpool的事件处理函数! U7 @( Z8 U0 B. q; ?2 @1 L, x- K
addTx：添加1条交易的源头，你能找到类似的函数4 d8 g" n2 j2 o
promoteExecutables：queued交易移动到pending
* P* `* L: T+ Xreset：根据当前区块的最新高度，重置txpool中的交易