以太坊开发极简入门

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胡键
2018.07.01 20:12* 字数 1712

从这周开始,我正式开始了以太坊开发的学习。本着利己利人的目的,集结这周的笔记形成了这篇极简入门。它的特点就是:无废话!

注:本文的运行环境为MacOS。

安装

brew tap ethereum/ethereum
brew install ethereum

完成之后,通过以下命令验证:

geth version

运行

所谓运行,是指运行一个节点并加入以太坊网络,它有两个选择:公链和测试链,这两个网络都在互联网上。

  • 公链
geth --fast --cache=512 --datadir "你的目录" console
  • 测试链
geth --testnet --fast --cache=512 --datadir "你的目录" console

这两种方式都需要同步区块,它们存放于datadir指定的目录之下,因此请确保有足够的空间。

搭建私链

搭建私链的目的主要是出于测试的目的,不建议搭建以运营为目的的私链。整个步骤如下:

  1. 编写genesis.json,定义初始信息。内容示例如下:
{
    "config": {
        "chainId": 20,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
    "alloc": {
        "0xeb680f30715f347d4eb5cd03ac5eced297ac5046": {
            "balance": "100000000000000000000000000000000"
        }
    },
    "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000",
    "difficulty": "0x01",
    "extraData": "0x777573686f756865",
    "gasLimit": "0xffffffff",
    "nonce": "0x0000000000000001",
    "mixhase": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    "timestamp": "0x00"
}
  1. 初始化
geth --datadir "your dir" init genesis.json
  1. 启动,见到小锤子后,表示已经开始挖矿。
geth --datadir "你的目录" --rpc --rpcaddr=0.0.0.0 --rpcport 8545 --rpccorsdomain "*" --rpcapi "eth,net,web3,personal,admin,shh,txpool,debug,miner" --nodiscover --maxpeers 30 --networkid 1981 --port 30303 --mine --minerthreads 1 --etherbase "0xeb680f30715f347d4eb5cd03ac5eced297ac5046" console

这里需要注意的是,在此命令行下“ctrl-c”并不会终止进程。如果要终止运行,在命令行下输入“exit”。

geth还提供了控制台,输入如下命令可进入:

geth --datadir "你的目录" attach ipc:你的目录/geth.ipc

该控制台提供的接口包括:账户、交易、合约调用、区块。

智能合约

本节以vscode为IDE,geth-cli简要说明智能合约的开发过程。

环境准备

  • 安装语言包
brew install solidity

合约开发

  • 编辑(simpledata.sol),内容如下:
pragma solidity ^0.4.23;

contract SimpleData {
    uint data;

    function set(uint x) public{
        data = x;
    }

    function get() view public returns (uint) {
        return data;
    }
}
  • 编译
echo "var output=`solc --optimize --combined-json abi,bin,interface simpledata.sol`" > simpledata.js
  • 部署(利用前面搭建好的私链)
    • 启动私链
    • 进入控制台,以下所有步骤均在控制台里完成,采用js语法。
    • 加载编译过的js:
    loadScript('.../simpledata.js')
    
    • 获取部署需要的相关参数,其中output为上面“编译”步骤中定义的output:
    var contractAbi = output.contracts['simpledata.sol:SimpleData'].abi
    var contract = eth.contract(JSON.parse(contractAbi))
    var binCode = "0x" + output.contracts['simpledata.sol:SimpleData'].bin
    
    • 创建用户,同时让其账户有余额(部署也是要花钱的):
    personal.newAccount("123456")  // 参数为密码
    miner.setEtherbase(eth.accounts[0])  // 设置创建的用户为矿工
    miner.start() //开始挖矿,产生余额
    web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[0]), "ether") // 查看余额
    
    • 发布
    var deployTx = { from: eth.accounts[0], data: binCode, gas: 1000000};
    var instance = contract.new(deployTx)
    var contractAddress = eth.getTransactionReceipt(instance.transactionHash).contractAddress // 合约地址
    
  • 调用(仍在同一条私链上,同样在控制台执行)
var simpleData = contract.at(contractAddress)
simpleData.get.call()
personal.unlockAccount(eth.accounts[0]) // 此步必需
simpleData.set.sendTransaction(33, {from: eth.accounts[0], gas: 100000})
simpleData.get.call()

此处需要注意的有两点:

  1. 链上的变更通过交易完成,同时执行合约是有代价的,即gas,这是与传统开发很大的不同。也是为何前面在部署之前先创建用户,并将其设置为矿工,获得余额的原因。
    • 注意:gas和eth不是一类东西,合约最终消耗的eth由:步骤和gasPrice来决定。
  2. 执行交易之前需要先解锁账户,这类似咱们在用网银时转账前需要输入“取款密码”。同时,解锁是有时限的,为了避免频繁解锁可以用下面的语句:
personal.unlockAccount(eth.accounts[0], 密码, 时限)

这里出现了交易,因此也说明一下安全性的问题:

  • 以太坊上所有的交易都是公开可查看的,所有交易历史可以通过Etherscan看到。
  • 所有交易执行都是要用发起者的私钥签名的,因此只要私钥能得到妥善保存,就不会有什么大问题。在上面的步骤中没有出现用私钥签名,这是因为账户本身是由控制台创建的,在创建的同时也创建了相应的公钥和私钥。

Truffle框架

可以看得出上面的整个过程相当繁琐,Truffle则正是为解决这些问题而生的。

安装

npm install -g truffle

开发部署

  • mkdir dapp
  • cd dapp
  • truffle init
  • 进入contracts目录,创建下面的文件
pragma solidity ^0.4.23;

contract Storage {
    uint256 storageData;

    function set(uint256 data) public {
        storageData = data;
    }

    function get() view public returns (uint256) {
        return storageData;
    }
}
  • truffle compile
  • 合约的部署通过migration完成,假如用过诸如liquidbase之类的dbmigration工具,对此应该不陌生。进入migrations目录,创建相应的文件,以“数字_”开头,如“2_deploy_storage.js”。内容如下:
var Storage = artifacts.require("Storage");
module.exports = function(deployer) {
    deployer.deploy(Storage);
}
  • 搭建开发用的测试链,ganache,因为它的速度比前面自行搭建的私链更快。
npm install -g ganache-cli  // 安装
ganache-cli //运行
  • 在部署之前,修改truffle.js内容(其中networks可定义各种网络,其客观上起到了类似“环境”的作用):
module.exports = {
  networks: {
    development: {
      host: "127.0.0.1",
      port: 8545,
      network_id: "*" // Match any network id
    }
  }
};
  • truffle migrate

至此,部署完毕,让我们手动测试一下。

利用JSON-RPC手工调用合约

JSON-RPC接口可以用curl完成,其特点在于:合约的方法是rpc请求的数据。如果觉得这有点拗口,不妨将这种方式与利用Java Reflection来调用某个类的方法做类比。

要调用上面的合约,首先需要获得合约方法(get和set)的签名:

  • get方法
curl -X POST -i http://localhost:8545 --data '{
  "jsonrpc":"2.0",
  "method":"web3_sha3",
  "params":["get()"],
  "id":1
}'
  • set方法
curl -X POST -i http://localhost:8545 --data '{
  "jsonrpc":"2.0",
  "method":"web3_sha3",
  "params":["set(uint256)"],
  "id":1
}'

方法签名利用“web3_sha3”得到,其签名为返回值的0x后的8位。上面两个调用对应的结果如下:

  • get:6d4ce63c
  • set:60fe47b1

调用合约需要合约的地址,这个值可以从ganache终端中获得。在其终端输出中查找类似下面的语句,其中created之后的即为地址。

Contract created: 0x59322f0c1235719b4c0044b0c67f2437674b8c69

剩下的就是合约调用了(其中from账户直接使用ganache启动时初始化的账户,to为合约地址):

  • get方法
curl -X POST -i http://localhost:8545 --data '{
  "jsonrpc":"2.0",
  "method":"eth_call",
  "params":[
     {
       "from":"0x2fe84a7fb107ade77adfeb351b92615597b68f52",
       "to":"0x59322f0c1235719b4c0044b0c67f2437674b8c69",
       "data":"0x6d4ce63c0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
     },
     "latest"
  ],
  "id":1
}'
  • set方法
curl -X POST -i http://localhost:8545 --data '{
  "jsonrpc":"2.0",
  "method":"eth_sendTransaction",
  "params":[
     {
       "from":"0x2fe84a7fb107ade77adfeb351b92615597b68f52",
       "to":"0x59322f0c1235719b4c0044b0c67f2437674b8c69",
       "gas":"0xc350",
       "gaslimit":"0xc350",
       "data":"0x60fe47b10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000005"
     }
  ],
  "id":1
}'

注意两次调用的“method”的不同。同时,“data”参数中的0x后的前8位为对应的方法签名,后面则为实际传入到对应方法的数据。

编程接口

如果要在js文件中与智能合约交互,则需要相应的包:

  • web3.js,其封装了json-rpc接口
  • truffle-contract模块,truffle的合约抽象

自动化测试

truffle支持两类自动化测试:使用javascript和使用solidity,都相当简单,这里不再赘述。测试文件统一放在test目录下,测试命令:

truffle test  // 全部测试
truffle test 文件  // 单个测试

包管理

  • js包用普通的npm,略
  • 智能合约的包用ethpm
truffle install 包名
truffle publish 包名

参考


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