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：
' h  l* w2 Y; ]& H  Rtxpool的在交易中的位置和作用。
  u9 k7 ~6 @' }- \4 n. }4 otxpool的功能，核心组成部分queued和pending。
; y) z  _' G/ O# U% Q) W2 l7 Ytxpool如何实现它的功能。
8 w! E2 f8 @/ j/ X# h1 ^+ ~  vtxpool源码的重要关注点。9 f& X, p3 a) o/ i1 E. }
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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。
) N2 b; U9 h9 d  Q. F6 l  Y9 jtxpool有4个功能：
/ }$ o  q9 x% L6 x; \3 O作为存放交易的缓冲区，大量交易到来时，先存起来
: r4 i/ ?$ M, P8 m为打包区块服务，合适交易会被打包到区块# x, l5 O* _/ b# ]8 ]$ \2 f" i
清理交易
# t2 ~/ P. @8 b5 `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）9 B% R: D9 o- a! d# y* V. ~
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。: T& O  k8 k+ h& L1 z
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缓存功能的设计
. I* s  }* r+ e7 n$ Itxpool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。, {. Z! z# r0 N" f' S" E& c$ I
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。, N) _/ X! B5 ?! p5 V
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。
& P9 v7 p" v& c2 I  w2 k3 J& r为区块打包服务
/ i& n9 C1 P( {1 H' d9 f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。/ Q# }2 D1 F+ W% l9 P% Z
清理交易
7 z& ?/ M3 e7 Y+ Otxpool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：  G, F: f% j4 X; h! ~
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
! _0 A4 l+ @3 L" i交易的GasLimit大于区块的GasLimit，区块容不下交易4 w9 x/ L  q& ?3 |7 T9 }9 B' f
账户的余额已不足以支持该交易要消耗的费用- c/ Z7 v; Y* T4 n% ]: w
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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" _8 R9 Y1 K0 V2 ~5 B1 M" H交易清理主要有3个场景：3 g; M% |" ?6 _  Z; A% V7 D0 ?2 Y& ^

* L  P7 r, _; y2 t9 O' ]txpool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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) j6 O3 S# y6 I1 \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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4 `4 i: b' n# v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。, u* e8 I$ @8 l' N! D
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! A) _9 G, H+ B4 Q惩罚恶意账号
. f0 [  e* `6 w& f# e  ^6 i3 u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：! Q0 g  D# Z8 ~( F+ Z3 Q1 z
占用txpool空间7 G$ R' M  P2 J: ^  t. z1 e
浪费节点大量内存和CPU6 Q* q1 s! P$ `' m: e* a
降低打包性能1 M+ C6 N; h6 R. g' r) v$ Z
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**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：# ~4 D6 G% |+ F3 y
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。4 ]6 D& P6 {" t/ ?
queued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。) N" @/ N; h$ T0 i

% |; o; ]4 h* l% i- F- A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。- l" L2 L$ _) K& R' n7 N
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+。
% j: Y+ e$ c' n! x6 W重点关注的源码
/ W* b+ Q+ N  n8 @+ u2 k( ftxpool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。/ t- _7 E6 }8 z1 C  t6 E
TxPoolConfig：txpool的配置参数! I+ |4 s+ r4 ?; S9 m# W) C" C
chainHeadCh：txpool订阅了新区块事件4 g6 R+ y. K! g1 i
pending：pending的交易，每个账号都有一个交易列表
* Q6 f- g; Q9 o% `queue：queued的交易，每个账号都有一个交易列表
* q4 D9 m& e; `' g' ^) R/ mloop：txpool的事件处理函数* h: y+ ~" l2 I) z8 O5 _
addTx：添加1条交易的源头，你能找到类似的函数
! S; V6 o" S1 t6 S/ IpromoteExecutables：queued交易移动到pending
+ V9 q+ d9 F- _+ M+ K7 d9 [reset：根据当前区块的最新高度，重置txpool中的交易