以太坊智能合約DAPP區塊鏈開發

作者也是剛入坑的小白,查看了網上很多示例也踩了很多坑,現將自己實際部署的情況總結如下,親測有效:

機器環境爲:

    Ubuntu 14.04.5

    Node (v9.0.0)     

    Truffle 

    Ganache

    npm (5.3.0)

在搭建智能合約之前需要提前安裝好Node、Truffle 、Ganache、npm等需要的軟件。

展示效果

部署好之後就可以領養狗狗,效果圖如下:


項目背景

    Pete有一個寵物店,他想開發一個去中心化應用,讓大家來領養寵物。在truffle box中,已經提供了pet-shop的網站部分的代碼,我們只需要編寫合約及交互部分。有關truffle box可在github上可以找到相應的相應的源代碼信息https://github.com/truffle-box/pet-shop-box

環境搭建

  1. 安裝Node

  2. 安裝 Truffle :npm install -g truffle

  3. 安裝Ganache

Ganache(或Ganache CLI)已經取代了 testrpc。

創建項目

  1. 建立項目目錄並進入

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    > mkdir pet-shop-tutorial
    > cd pet-shop-tutorial
  2. 使用truffle unbox 創建項目

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     > truffle unbox pet-shop
    Downloading...
    Unpacking...
    Setting up...
    Unbox successful. Sweet!

    Commands:

     Compile:        truffle compile
     Migrate:        truffle migrate
     Test contracts: truffle test
     Run dev server: npm run dev

這一步需要等待一會

也可以使用truffle init 來創建一個全新的項目。

項目目錄結構

contracts/ 智能合約的文件夾,所有的智能合約文件都放置在這裏,裏面包含一個重要的合約Migrations.sol(稍後再講)
migrations/ 用來處理部署(遷移)智能合約 ,遷移是一個額外特別的合約用來保存合約的變化。
test/ 智能合約測試用例文件夾
truffle.js/ 配置文件

其他代碼可以暫時不用管

編寫智能合約

智能合約承擔着分佈式應用的後臺邏輯和存儲。智能合約使用solidity編寫,可閱讀
[solidity系列文章](https://learnblockchain.cn/categories/ethereum/Solidity/)

在contracts目錄下,添加合約文件Adoption.sol

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pragma solidity ^0.4.17;

contract Adoption {

 address[16] public adopters;  // 保存領養者的地址

   // 領養寵物
 function adopt(uint petId) public returns (uint) {
   require(petId >= 0 && petId <= 15);  // 確保id在數組長度內

   adopters[petId] = msg.sender;        // 保存調用這地址
   return petId;
 }

 // 返回領養者
 function getAdopters() public view returns (address[16]) {
   return adopters;
 }

}

編譯部署智能合約

Truffle集成了一個開發者控制檯,可用來生成一個開發鏈用來測試和部署智能合約。

編譯

Solidity是編譯型語言,需要把可讀的Solidity代碼編譯爲EVM字節碼才能運行。
dapp的根目錄pet-shop-tutorial下,

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> truffle compile

輸出

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Compiling ./contracts/Adoption.sol...
Writing artifacts to ./build/contracts

部署

編譯之後,就可以部署到區塊鏈上。
在migrations文件夾下已經有一個1_initial_migration.js部署腳本,用來部署Migrations.sol合約。
Migrations.sol 用來確保不會部署相同的合約。

現在我們來創建一個自己的部署腳本2_deploy_contracts.js

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var Adoption = artifacts.require("Adoption");

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

在執行部署之前,需要確保有一個區塊鏈運行, 可以使用

Ganache來開啓一個私鏈來進行開發測試,默認會在7545端口上運行一個開發鏈。

Ganache 啓動之後是這樣:


接下來執行部署命令:

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> truffle  migrate

執行後,有一下類似的輸出,

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Using network 'develop'.

Running migration: 1_initial_migration.js
 Deploying Migrations...
 ... 0x3076b7dac65afc44ec51508bf6f2b6894f833f0f9560ecad2d6d41ed98a4679f
 Migrations: 0x8cdaf0cd259887258bc13a92c0a6da92698644c0
Saving successful migration to network...
 ... 0xd7bc86d31bee32fa3988f1c1eabce403a1b5d570340a3a9cdba53a472ee8c956
Saving artifacts...
Running migration: 2_deploy_contracts.js
 Deploying Adoption...
 ... 0x2c6ab4471c225b5473f2079ee42ca1356007e51d5bb57eb80bfeb406acc35cd4
 Adoption: 0x345ca3e014aaf5dca488057592ee47305d9b3e10
Saving successful migration to network...
 ... 0xf36163615f41ef7ed8f4a8f192149a0bf633fe1a2398ce001bf44c43dc7bdda0
Saving artifacts...

在打開的Ganache裏可以看到區塊鏈狀態的變化,現在產生了4個區塊。

這時說明已經智能合約已經部署好了。

也可以直接下載liunx版本的ganache-cli ,直接啓動ganache-cli,會生成10個賬戶,爲私有鏈,賬戶中有100ETH的餘額。執行界面如下:


接下來執行部署命令:

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> truffle  migrate

執行結果和上面相同,生成4個區塊。

測試

現在我們來測試一下智能合約,測試用例可以用 JavaScript or Solidity來編寫,這裏使用Solidity。

test目錄下新建一個TestAdoption.sol,編寫測試合約

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pragma solidity ^0.4.17;

import "truffle/Assert.sol";   // 引入的斷言
import "truffle/DeployedAddresses.sol";  // 用來獲取被測試合約的地址
import "../contracts/Adoption.sol";      // 被測試合約

contract TestAdoption {
 Adoption adoption = Adoption(DeployedAddresses.Adoption());

 // 領養測試用例
 function testUserCanAdoptPet() public {
   uint returnedId = adoption.adopt(8);

   uint expected = 8;
   Assert.equal(returnedId, expected, "Adoption of pet ID 8 should be recorded.");
 }

 // 寵物所有者測試用例
 function testGetAdopterAddressByPetId() public {
   // 期望領養者的地址就是本合約地址,因爲交易是由測試合約發起交易,
   address expected = this;
   address adopter = adoption.adopters(8);
   Assert.equal(adopter, expected, "Owner of pet ID 8 should be recorded.");
 }

   // 測試所有領養者
 function testGetAdopterAddressByPetIdInArray() public {
 // 領養者的地址就是本合約地址
   address expected = this;
   address[16] memory adopters = adoption.getAdopters();
   Assert.equal(adopters[8], expected, "Owner of pet ID 8 should be recorded.");
 }
}


Assert.sol 及 DeployedAddresses.sol是Truffle框架提供,在test目錄下並不提供truffle目錄。

TestAdoption合約中添加adopt的測試用例

運行測試用例

在終端中,執行

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truffle test


如果測試通過,則終端輸出:

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Using network 'develop'.

Compiling ./contracts/Adoption.sol...
Compiling ./test/TestAdoption.sol...
Compiling truffle/Assert.sol...
Compiling truffle/DeployedAddresses.sol...


 TestAdoption
   ✓ testUserCanAdoptPet (62ms)
   ✓ testGetAdopterAddressByPetId (53ms)
   ✓ testGetAdopterAddressByPetIdInArray (73ms)


 3 passing (554ms)


創建用戶接口和智能合約交互

我們已經編寫和部署及測試好了我們的合約,接下我們爲合約編寫UI,讓合約真正可以用起來。

在Truffle Box pet-shop裏,已經包含了應用的前端代碼,代碼在src/文件夾下。

在編輯器中打開src/js/app.js
可以看到用來管理整個應用的App對象,init函數加載寵物信息,就初始化web3.
web3是一個實現了與以太坊節點通信的庫,我們利用web3來和合約進行交互。

初始化web3

接下來,我們來編輯app.js修改initWeb3():
刪除註釋,修改爲:

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initWeb3: function() {
 // Is there an injected web3 instance?
 if (typeof web3 !== 'undefined') {
   App.web3Provider = web3.currentProvider;
 } else {
   // If no injected web3 instance is detected, fall back to Ganache
   App.web3Provider = new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:7545');
 }
 web3 = new Web3(App.web3Provider);

 return App.initContract();
}


代碼中優先使用Mist 或 MetaMask提供的web3實例,如果沒有則從本地環境創建一個。

實例化合約

使用truffle-contract會幫我們保存合約部署的信息,就不需要我們手動修改合約地址,修改initContract()代碼如下:

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initContract: function() {
 // 加載Adoption.json,保存了Adoption的ABI(接口說明)信息及部署後的網絡(地址)信息,它在編譯合約的時候生成ABI,在部署的時候追加網絡信息
 $.getJSON('Adoption.json', function(data) {
   // 用Adoption.json數據創建一個可交互的TruffleContract合約實例。
   var AdoptionArtifact = data;
   App.contracts.Adoption = TruffleContract(AdoptionArtifact);

   // Set the provider for our contract
   App.contracts.Adoption.setProvider(App.web3Provider);

   // Use our contract to retrieve and mark the adopted pets
   return App.markAdopted();
 });
 return App.bindEvents();
}


處理領養

修改markAdopted()代碼:

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markAdopted: function(adopters, account) {
 var adoptionInstance;

 App.contracts.Adoption.deployed().then(function(instance) {
   adoptionInstance = instance;

   // 調用合約的getAdopters(), 用call讀取信息不用消耗gas
   return adoptionInstance.getAdopters.call();
 }).then(function(adopters) {
   for (i = 0; i < adopters.length; i++) {
     if (adopters[i] !== '0x0000000000000000000000000000000000000000') {
       $('.panel-pet').eq(i).find('button').text('Success').attr('disabled', true);
     }
   }
 }).catch(function(err) {
   console.log(err.message);
 });
}


修改handleAdopt()代碼:

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handleAdopt: function(event) {
 event.preventDefault();

 var petId = parseInt($(event.target).data('id'));

 var adoptionInstance;

 // 獲取用戶賬號
 web3.eth.getAccounts(function(error, accounts) {
   if (error) {
     console.log(error);
   }
 
   var account = accounts[0];
 
   App.contracts.Adoption.deployed().then(function(instance) {
     adoptionInstance = instance;
 
     // 發送交易領養寵物
     return adoptionInstance.adopt(petId, {from: account});
   }).then(function(result) {
     return App.markAdopted();
   }).catch(function(err) {
     console.log(err.message);
   });
 });
}


在瀏覽器中運行

安裝 MetaMask

MetaMask 是一款插件形式的以太坊輕客戶端,開發過程中使用MetaMask和我們的dapp進行交互是個很好的選擇,通過此鏈接安裝,安裝完成後,瀏覽器工具條會顯示一個小狐狸圖標。

配置錢包

在接受隱私說明後,會出現頁面如下:
                                     

這裏我們通過還原一個Ganache爲我們創建好的錢包,作爲我們的開發測試錢包。點擊頁面的Import Existing DEN,輸入Ganache顯示的助記詞。

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candy maple cake sugar pudding cream honey rich smooth crumble sweet treat

然後自己想要的密碼,點擊OK。
如圖:
                                       

連接開發區塊鏈網絡

默認連接的是以太坊主網(左上角顯示),選擇Custom RPC,添加一個網絡:http://127.0.0.1:7545 (這裏替換成自己的IP的端口)點返回後,顯示如下:
                                        

這是左上角顯示爲Private Network,賬號是Ganache中默認的第一個賬號。

如要替換賬號點擊右上角的圓圈,然後點擊Import Account ,將Ganache生成的私鑰(Private Keys)填寫即可。

                                        

至此MetaMask的安裝,配置已經完成。

安裝和配置lite-server

接下來需要本地的web 服務器提供服務的訪問, Truffle Box pet-shop裏提供了一個lite-server可以直接使用,我們看看它是如何工作的。
bs-config.json指示了lite-server的工作目錄。

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{
 "server": {
   "baseDir": ["./src", "./build/contracts"]
 }
}

./src 是網站文件目錄
./build/contracts 是合約輸出目錄

以此同時,在package.json文件的scripts中添加了dev命令:

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"scripts": {
 "dev": "lite-server",
 "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
},

當運行npm run dev的時候,就會啓動lite-server

啓動服務

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> npm run dev

會自動打開瀏覽器顯示我們的dapp,如本文的第一張圖。

現在領養一直寵物看看,當我們點擊Adopt時,MetaMask會提示我們交易的確認,如圖:

                                

點擊Submit確認後,就可以看到成功領養了這次寵物。

在MetaMask中,也可以看到交易的清單:
                                   

到這一步,智能合約已經部署完成。
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