以太坊开发极简入门

胡键 Posted at — Jul 1, 2018 阅读

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：

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"
}

初始化

geth --datadir "your dir" init genesis.json

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

准备IDE插件：https://github.com/juanfranblanco/vscode-solidity，进入“扩展”，搜索“solidity”，第一个就是。

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：

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。
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

Truffle
solidity
区块链开发实战:以太坊关键技术与案例分析，部分内容过时，比如TestRPC目前已经被Ganache替代。

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