Web工程師以太坊入門

以太坊開發 · 發表 2018-09-25 21:48:39

摘要：我經常構建使用以太坊的Web應用程式，我理所當然地認為每天都使用的是神奇的工具集。我們的生態系統正在迅速發展，我認為很多新人都感到不知所措。以太坊是一項了不起的技術，但它也是新生的，而且根本沒有足夠的時間讓專業知識充分滲透。我希望人們知道以太坊開發實際上與現代Web開發人員工作流程非常相容——...

我經常構建使用以太坊的Web應用程式，我理所當然地認為每天都使用的是神奇的工具集。我們的生態系統正在迅速發展，我認為很多新人都感到不知所措。以太坊是一項了不起的技術，但它也是新生的，而且根本沒有足夠的時間讓專業知識充分滲透。我希望人們知道以太坊開發實際上與現代Web開發人員工作流程非常相容——將以太坊功能整合到任何Web應用程式中相對容易，你可以從今天開始。

因為我認為自己是以太坊的高手，可以向主流開發者展示方向，我決定將一堆分散的知識放到一個地方（我知道不是非常去中心化）。你當然需要在每一步都查閱相應的文件，但我希望本文將向你展示如何將所有內容（或多或少）放在一起。

如果你準備好學習，請讓我為你提供方向和指南。加入以太坊生態系統，一起征服世界。

獲取區塊鏈

有很多客戶端可供選擇，但我建議不要擔心ofollow,noindex">geth 、parity 與pyethapp （即將到來的python客戶端代表！）。對於那些只想要一個可複用的區塊鏈以便可以開始構建東西（例如你）的人，我建議testrpc 滿足你的所有開發需求。安裝完成後，可以使用以下命令啟動它：

testrpc

恭喜你，這就有一個區塊鏈了。請注意，預設情況下，testrpc不會挖掘塊，但-b 標誌允許你指定塊間隔（例如1秒）。我喜歡這種配置有很多原因，我不會介入，但請記住它是可用的。

與區塊鏈互動

一旦你的區塊鏈旋轉，你需要一種與它交談的方法。你可能已經下載了web3.js 。如果你沒有，你必須下載新的。好吧，繼續並確保安裝了web3，然後開啟一個config.js 檔案並將其放入其中：

var web3 = require('web3');
var web3_provider = 'http://localhost:8545';
var _web3 = new web3();
_web3.setProvider(new web3.providers.HttpProvider(web3_provider));
exports.web3 = _web3;

任何時候你想與後端伺服器上的區塊鏈互動，只需要這樣做：

var config = require('./config.js');

config.web3.eth.X

可以在此處找到X（即你想要的任何web3 API函式）。

寫智慧合約

我會在這裡為你節省一些時間：你將使用solidity 來編寫智慧合約。如果你認為智慧合約是可怕的，沒必要。對於許多應用程式，只要遵循一條規則，它實際上非常簡單：保持合約簡單。

有兩個原因，你總是始終保持合約絕對簡單，因為必須這樣：

每次計算/儲存操作都需要gas，等於以太幣，等於貨幣。我們正在談論支付0.05美元和1.50美元之間的差異來呼叫你的合約。以太坊的觀點不是要替換你的資料庫（至少在我看來不是這樣），所以保持邏輯簡短和儲存最小化。
更復雜=更多地方出錯。當你的程式碼負責人們的錢並且無法回滾時，這很糟糕。請花一點時間只讓有用的話寫在其中。

好的，簡單的合約——得到它。讓我們繼續。

部署智慧合約

如果你還沒有聽說過truffle ，那麼現在一定要看一下。我喜歡在truffle目錄中管理我的測試者合約。關於這一點的巧妙之處在於，你可以輕鬆地將其用於測試框架。在package.json中考慮這個指令碼：

"scripts": {
"test": "cd truffle && truffle deploy && truffle test ./myTruffleTest.js && cd .. && npm run myOtherTests"
}

這樣做：1.部署合約，2.執行truffle測試，3.執行常規測試——所有這些都在同一個指令碼中！

請注意，你的truffle測試是“特殊的”，因為它們會在測試範圍內注入一堆很酷的區塊鏈內容。有多種方法可以將此資訊傳遞給你的測試套件的其餘部分。我個人使用truffle測試將合約地址儲存到配置檔案中，然後將該配置匯入到我常規mocha測試中。只要我有正確的地址，我就可以通過web3.js在任何測試中與我的合約進行互動。無論如何，你會發現什麼最適合你。

回到主要內容。你可以通過轉到truffle目錄並鍵入以下內容來部署智慧合約：

truffle deploy

請注意，testrpc必須在另一個視窗中執行！

這將列印你剛剛部署的合約的地址，稍後你將需要該地址。正如我所提到的，你總是可以在truffle測試中以程式設計方式儲存這個地址，但是現在你可以將它複製並貼上到你的config.js檔案中：

exports.contract_addr = '0xe73e8e0a4442e140aea87a4b150ef07b82492500'

進行智慧合約呼叫

既然我們有合約，我們需要呼叫它。好的，這個看起來很簡陋——我們將用純十六進位制字串呼叫合約。當然有libraries 可以讓這更容易，但是當涉及到合約呼叫時，我就開始要講課了。請記住，我是你的領路人。

首先要注意的是，所有內容都必須是十六進位制的。數字，字串等要注意的第二件事是以太坊中的words是256位。這意味著你需要用零填充所有內容到64個字元。需要注意的第三件事是必須在函式定義中規範地宣告型別。

好吧，這真的挺亂。我們來看一個例子，更好理解：

function add(uint x, uint y) public constant returns (uint) {
return x + y;
}

假設你要做個加法如1加2，以下是你呼叫此函式的方法：

1.獲取封裝好的規範函式定義的keccak 256雜湊的前4個位元組。

說什麼？好吧，我沒有做到這一點，但你可以在這個網站上輸入你的功能宣告並取前8個字元。規範是什麼意思？好吧，在以太坊中有規範型別和速記型別（例如uint256 是uint 的規範型別）。我實際上不知道它們的定義在哪裡，但是檢視以太坊ABI定義的例子以及這篇文章。

無論如何，這就是我們的定義：

add(uint256,uint256)

返回keccak256雜湊：

771602f7f25ce61b0d4f2430f7e4789bfd9e6e4029613fda01b7f2c89fbf44ad

其中前4個位元組（8個字元）是：

771602f7

2.將引數填充為256位

這個更容易掌握：

x = 1是：

y = 2是：

他們在一起是：

3.將所有內容打包在一起並新增0x 字首

自定義：

0x771602f700000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002

現在我們有了有效負載，我們可以通過web3呼叫合約：

var config = require('./config.js');

var call = '0x771602f700000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002'

var to = config.contract_addr;

var res = config.web3.eth.call({ to: to, data: call });

在那之後，你應該返回res=3。實際上，你會得到一個BigNumber 物件：

res.toString()
>'3'

你可能應該閱讀此內容以瞭解有關在整個應用中使用BigNumbers的原因。

好的，你可以使用我之前提到的庫。

等等，我們還沒有完成！我剛剛告訴你如何呼叫合約。但是，如果你想寫入些東西（即更新狀態）怎麼辦？以上的是不行的！你需要使用私鑰簽署一個交易，但在此之前，你需要一些以太。

設定帳戶

我們回到truffle吧。在我們的測試中，需要新增如下內容：

var keys = require(`${process.cwd()}/../test/keys.json`);

it('Should send me some ether.', function() {
assert.notEqual(keys.me.addr, null);

var eth = 1*Math.pow(10, 18);
var sendObj = {
from: accounts[0],
value: eth,
to: keys.me.addr
}

Promise.resolve(web3.eth.sendTransaction(sendObj))
.then(function(txHash) {
assert.notEqual(txHash, null);
return web3.eth.getBalance(keys.me.addr)
})
.then(function(balance) {
assert.notEqual(balance.toNumber(), 0);
})
})

重要提示：我們實際傳送1個以太，這與10^18 wei相同。我們總是使用wei值進行呼叫/交易。

現在，我在這裡跳過一步。你需要先獲得以太坊帳戶，該帳戶來自你生成的私人/公共金鑰對。我喜歡使用eth-lightwallet 在後端進行金鑰管理。

為了簡單起見，讓我假裝在不斷增長的config.js 中硬編碼這個變數：

exports.me = {
addr: "0x29f2f6405e6a307baded0b0672745691358e3ee6",
pkey: "8c2bcfce3d9c4f215fcae9b215eb7c95831da0219ebfe0bb909eb951c3134515"
}

強制性提醒：永遠不要共享你的私鑰，將其上傳到github，或者如果有任何資金就將其釋出在Medium上。

回到測試，你可以看到以太被從accounts[0] （預設情況下有一堆以太）移動到你的配置檔案中的me.addr 。

與智慧合約進行交易

現在你的帳戶已經有了一些以太，現在是時候花錢了。有三種方式可以用以太：

Value
Value

我們接下來要做的是第2種。假設我們有以下函式來跟蹤使用者的餘額：

function addUserBalance(uint balance)
public returns (bool) {
if (!accounts[msg.sender]) { throw; }
if (accounts[msg.sender].balance + balance < accounts[msg.sender].balance) { throw; }
accounts[msg.sender].balance += balance;
return true;
}

注意第二個if 語句，這是必要的，因為加和減在solidity會導致數值溢位和下溢——小心！還要注意在函式範圍內的未宣告的msg 物件。

當我們通過傳送交易呼叫此函式時，我們要求更新網路的全域性狀態以說明以下內容：

在合約範圍內，msg.sender 帳戶的餘額已經增加了balance 。

我們沒有權力自己更新狀態，所以需要一個礦工做這件事。我們用gas 向他或她支付這項服務，這意味著付出以太。

要正確呼叫此函式，我們需要再次使用ABI：

addUserBalance(uint256) --> 22526328 --> 0x225263280000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001

我們使用這些資料來形成一個未簽名的交易：

var data = '0x225263280000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001';
var nonce = config.web3.eth.getTransactionCount(keys.me.addr);
var gasPrice = 20 * Math.pow(10, 9);
var gasLimit = 100000;

var txn = {
from: config.me.addr,
to: config.contract_address,
gas: `0x${gasLimit.toString(16)}`,
gasPrice: `0x${gasPrice.toString(16)}`,
data: data,
nonce: `0x${nonce.toString(16)}`,
value: '0x0'
}

如上所述，需要gas進行交易（即更新狀態）。gas*gasPrice 是礦工執行交易可能花費的金額。如果操作成本高於你提供的成本，則交易將不會更新狀態，並且礦工將保留你的所有gas費用。如果使用的gas少於所用gas，則退還餘額。

如果我們將此物件提交給網路，它將失敗，因為沒有證據表明我實際上正在授權此交易。誰知道，有些陌生人可能會將我的餘額更新為10億（雖然目前還不清楚為什麼有人會這樣做）。

無論如何，我需要做的是用我的私鑰簽署交易。還記得你在配置檔案中內容，我告訴過你不要與任何人分享嗎？這樣做：

var Tx = require('ethereumjs-tx');

var privateKey = Buffer.from(config.me.pkey, 'hex')
var tx = new Tx(txn);
tx.sign(privateKey);
var serializedTx = tx.serialize();

在這裡，使用我最喜歡的庫之一，根據你的私鑰簽署一個交易物件。這應該返回如下內容：

0xf8aa808504a817c800830f424094a0f68379088f9aee95ba5c9d178693b874c4cd6880b844a9059cbb000000000000000000000000053b2188b0b100e68299708864e2ccecb62cdf0d000000000000000000000000000000000000000000000000000000746a5288001ca01f683f083c2d7c741a1218efc0144adc1749125a9ca53134b06353a8e4ef72afa07c50fb59647ff8b8895b75795b0f51de745fa5987b985f7d1025eb346755bca0

最後，我們可以通過web3將其提交給區塊鏈。它將返回一個交易雜湊，它只是提供的交易的雜湊值（這非常重要的是，不能證明交易是成功的！）

var txHash = config.web3.eth.sendRawTransaction(raw_txn);

看起來像這樣：

0xac8914ecb06b333a9e655a85a0cd0cccddb8ac627098e7c40877d27a130a7293

現在的這一步，嚴格來說是可選的，但對於驗證你的交易是否已被接受和處理非常重要：獲取你的交易收據。

var txReceipt = config.web3.eth.getTransactionReceipt(txHash);

如果返回null ，則你的交易未被提取（可能是你使用錯誤的私鑰進行了簽名？）。如果它不為null ，可能仍有各種其他失敗情況，來看看你的交易。

好的，有一條線索——如果你的gasUsed 等於傳送的gas ，則意味著你的函式呼叫失敗了。這意味著1.你沒有提供足夠的gas或者同時2.你的合約遇到了throw 。

總結

我知道，這是很多內容。

如果你感覺太多了，我建議你慢慢來，並使用這篇文章作為參考。你可能需要花費大量時間閱讀文件。

也就是說，我上面描述的是80％的內容。一旦你掌握了這些東西，我個人會認為你是一個有能力的以太坊開發者。

如果你有興趣，可以開始修修補補！這些工具變得越來越好，並且從未如此容易地進入。歡迎上岸。

更新：我已經為你建立了一個repo 來展示本文中介紹的大部分內容。

如果希望快速進行以太坊開發，那請看我們精心打造的教程：以太坊入門教程，主要介紹智慧合約與dapp應用開發，適合入門。

其他區塊鏈教程如下：

以太坊開發進階教程，主要是介紹使用node.js、mongodb、區塊鏈、ipfs實現去中心化電商DApp實戰，適合進階。
java以太坊開發教程，主要是針對java和android程式設計師進行區塊鏈以太坊開發的web3j詳解。
python以太坊，主要是針對python工程師使用web3.py進行區塊鏈以太坊開發的詳解。
php以太坊，主要是介紹使用php進行智慧合約開發互動，進行賬號建立、交易、轉賬、代幣開發以及過濾器和事件等內容。
C#以太坊，主要講解如何使用C#開發基於.Net的以太坊應用，包括賬戶管理、狀態與交易、智慧合約開發與互動、過濾器和事件等。
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