使用以太坊开发智能合约

以前公司有个业务线专门搞区块链，虽然大家都很熟，随时沟通，但是由于当时专注与Data & AI所以对区块链本身仅仅停留在理论和概念的层面，直至离开也没有机会加入搞一个实际的区块链项目去体验体验。

但是说回来，我自己对区块链的感觉一直是觉得缺少实际的业务场景，现在大家提到区块链似乎第一想到的就是：币。就像目前一提到元宇宙最容易让人有感官认识的就是：游戏。

无论区块链的实践者如何解释场景，最终都会导向币，就像目前无论元宇宙如何强调虚拟世界，最后出来的东西还是游戏或者泛娱乐，何其相似。

我之前提过元宇宙的一些概念：https://baifachuan.com/posts/4b3975cc.html 一个真正的元宇宙产品应该具备八大要素，分别是：身份、朋友、沉浸感、低延迟、多元化、随地、经济系统、文明。

但是这里有个问题就是如果是虚拟世界，那么数据怎么存，交易怎么进行？显然好像区块链的思想更符合，做一个分布式的账本系统用来记录元宇宙的数据，于是似乎元宇宙+区块链这两东西结合在一起又大有可为了，这难道就是负负得正。

说回来区块链下的智能合约，首先需要理解一下什么是智能合约：

智能合约（Smart contract ）是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。智能合约概念于1995年由Nick Szabo首次提出。
智能合约的目的是提供优于传统合约的安全方法，并减少与合约相关的其他交易成本。

也就是相比目前已经存在的集中交易机制下驱动的合约来说，区块链下的智能合约有如下优点：

不需要中间人
费用低
代码就是规则
区块链网络中有多个备份，不用担心丢失
避免人工错误
无需信任，就可履行协议
匿名履行协议

如果想开发一个智能合约的dem，目前使用以太坊Ethereum作为底层设施是一种使用比较多的方案，以太坊(Ethereum)虚拟机是执行智能合约代码的引擎。也就是Solidity语言，开发智能合约程序，编译成以太坊(Ethereum)虚拟机支持的字节码/bytecode，然后该程序就可以在虚拟机中执行。

环境搭建

开发智能合约需要依赖以下模块：

Node 与 NPM
Truffle 框架
Ganache
Metamask
VScode 与 Solidity插件

通过npm install -g truffle安装truffle，Truffle是以太坊开发框架，内置了智能合约编译、链接、部署等功能，安装完后通过truffle --version检查是否安装成功。

Ganache则需要在 http://trufflesuite.com/ganache/ 这里下载，上面的模块之间大概的关系就是：node不说了，基本编程环境，Truffle负责把写的合约翻译成虚拟机支持的字节码，Ganache可以在本地创建区块链网络来测试我们的程序，也就是提供了一个本地的区块链网络环境，它会创建一个本地区块链网络，给我们分配10个外部账号，每个帐户都有100个假的以太币。
主页面是这个样子：

Metamask是一个Chrome插件形式的以太坊节点/钱包，使用Metamask连接到本地区块链网络或实际的以太坊网络，并与我们的智能合约交，把这些环境都准备好，开发智能合约的环境也就差不多了。

开发合约

首先创建项目目录：

mkdir mydapp
$ cd mydapp

然后使用truffle init初始化项目，将生成项目模板文件：

$ truffle init

可以查看一下生成的项目目录：

└> tree -L 3
.
├── contracts
│   └── Migrations.sol
├── migrations
│   └── 1_initial_migration.js
├── test
└── truffle-config.js

contracts 目录智能合约源文件目录，现在已经有了一个Migrations.sol源文件，功能是迁移/部署/升级智能合约。
migrations 目录迁移文件目录，迁移文件都是javascript脚本，帮助我们把智能合约部署到以太坊。
test 目录测试代码目录。
truffle-config.js 文件 Truffle项目配置文件，例如可以在里面配置网络。

创建package.json文件：

{
  "name": "ethereum-demo",
  "version": "1.0.0",
  "description": "以太坊demo",
  "main": "truffle-config.js",
  "directories": {
    "test": "test"
  },
  "scripts": {
    "dev": "lite-server",
    "test": "echo \"Error: no test specified\" && sexit 1"
  },
  "author": "fcbai@fcbai.com",
  "license": "ISC",
  "devDependencies": {
    "@truffle/contract": "^4.0.33",
    "dotenv": "^8.1.0",
    "lite-server": "^2.5.4",
    "truffle-hdwallet-provider": "^1.0.17"
  }
}

创建智能合约文件MyContract.sol：

// 声明solidity版本
pragma solidity ^0.5.0;

// 声明智能合约MyContract，合约的所有代码都包含在花括号中。
contract MyContract {

    // 声明一个名为value的状态变量
    string value;

    // 合约构造函数，每当将合约部署到网络时都会调用它。
    // 此函数具有public函数修饰符，以确保它对公共接口可用。
    // 在这个函数中，我们将公共变量value的值设置为“myValue”。
    constructor() public {
        value = "myValue";
    }

    // 本函数读取值状态变量的值。可见性设置为public，以便外部帐户可以访问它。
    // 它还包含view修饰符并指定一个字符串返回值。
    function get() public view returns(string memory ) {
        return value;
    }

    // 本函数设置值状态变量的值。可见性设置为public，以便外部帐户可以访问它。
    function set(string memory _value) public {
        value = _value;
    }
}

执行truffle compile编译项目后可以看到多了一个build目录，该目录下生成了新文件：./build/contract/MyContract.json ，这个文件是智能合约编译后的文件。

部署合约

修改项目根目录下的truffle-config.js文件：

module.exports = {
  networks: {
    development: {
      host: "127.0.0.1",
      port: 7545,
      network_id: "*" // Match any network id
    }
  },
  solc: {
    optimizer: {
      enabled: true,
      runs: 200
    }
  }
}

这些网络配置，包括ip地址、端口等，也就是Ganache的网络配置。然后在migrations目录中创建迁移脚本，告诉Truffle如何部署智能合约，在该目录中创建文件2_deploy_contracts.js：

var MyContract = artifacts.require("./MyContract.sol");

module.exports = function(deployer) {
  deployer.deploy(MyContract);
};

执行truffle migrate将智能合约部署到本地的Ganache区块链网络。

使用 truffle console 访问智能合约

truffle console 是区块链开发人员的强大工具，这是一个命令行工具，可以在命令行中执行javascript代码，与智能合约进行交互：

$ truffle console

执行：

MyContract.deployed().then((instance) => { app = instance } )
app.get()
// => 'myValue'
app.set('New Value')
app.get()
// => 'New Value'

可以成功触发合约。

智能合约测试(truffle test)

命令行去测试显然不是最好的方式，在项目根目录下的test目录中，添加测试脚本文件: MyContract.js：

// 首先，`require`合约并将其分配给一个变量`MyContract`
const MyContract = artifacts.require('./MyContract.sol');

// 调用“contract”函数，并在回调函数中编写所有测试
// 回调函数提供一个“accounts”变量，表示本地区块链上的所有帐户。
contract('MyContract', (accounts) => {

    // 第1个测试：调用get()函数，检查返回值，测试合约中value初始值是否是: 'myValue'
    it('initializes with the correct value', async () => {
        // 获取合约实例
        const myContract = await MyContract.deployed()
        const value = await myContract.get()
        // 使用断言测试value的值
        assert.equal(value, 'myValue')
    })

    // 第2个测试: 调用set()函数来设置value值，然后调用get()函数来确保更新了值
    it('can update the value', async () => {
        const myContract = await MyContract.deployed()
        myContract.set('New Value');
        const value = await myContract.get()
        assert.equal(value, 'New Value')
    })
})

运行：

$ truffle test

可以完成整个测试，可以看到以太坊提供了一个合约的运行环境，但是执行合约是需要消费币的，所以本质上区块链如何去使用，真的还得看实际的场景。

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