以太坊实战——从nodejs终端使用web3模块

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1. 写在前面

一直觉得Ethereum相关的开发工具挺繁杂的，网上关于怎么“编写、部署和调用智能合约”的教程也比较多，但这些教程基本上都是基于truffle框架、geth终端等工具进行合约的部署的调用。既然web3只是nodejs环境下的一个JavaScript模块，我一直想通过最简单、纯粹的nodejs环境去直接使用web3，这样能够对web3模块有个比较立体的认识。于是，便有了这篇博文。

为形成一个完整的合约开发和部署流程，本文按照“编译合约”、“部署合约”和“调用合约”三个步骤来进行讲述。为使得文章讲述更清晰，我们使用一个简单的合约，内容如下所示：

pragma solidity ^0.4.19;

contract Book {
    mapping(uint => string) books;
    event printBookName(string bookName);
    
    function registerBook(uint _bookId, string _bookName) public {
        books[_bookId] = _bookName;
        emit printBookName("Registered successfully!");
    }
    
    function getBook(uint _bookId) public view returns (string) {
        return books[_bookId];
    }
}

2. 实验环境

很多读者在按照网上的教程进行实验时，会出现各种各样的bug，主要是因为软件包版本不同，所以在以后的博客中，我都会列明实验的环境配置。

  • 操作系统： ubuntu16.04
  • node 版本：v8.12.0
  • npm 版本：6.4.1
  • solc 版本：0.4.25
  • ganache-cli 版本：v6.1.8
  • web3 版本：0.20.7

需要注意的是，我们需要部署一条私有链供web3连接，可以采用上一篇博客中介绍的方法从头开始部署。这里我们采用一个更简单的方法，直接借助于ganache-cli工具。

3. 编译合约

编译合约的目的是为了得到abi和bin，其中abi是个json文件，bin是二进制文件。
编译合约的方式有很多种，比较常见的是通过在线IDE remix和终端工具solc编译。

3.1 常见的编译错误

早期，solc是被集成到web3模块和geth中的，但后来被移除了。所以一些旧的教程上的合约编译步骤可能会出现问题。
具体而言，

  • 在nodejs console中按照以下命令来编译以上的合约，会出现以下的错误：
    odejs console中编译合约
  • 在geth中按照以下命令来编译合约，会出现以下的错误：
    geth中编译合约

3.2 推荐的编译方式

3.2.1 Remix编译

比较简单，省略。

3.2.2 solc命令编译

假设我们之前的合约文件名为Book.sol。

solc --abi --bin Book.sol

生成的bin和abi如下图所示：
solc命令编译

4. 部署合约

以下的操作都是在nodejs终端下完成，所以在进行操作之前，需要安装nodejs，并通过命令node进入nodejs终端中。需要注意的是，web3模块的版本必须是0.20.x左右的，如果是1.0.x版本，在创建智能合约及以下步骤都会报错。安装0.20.7版本的脚本为npm install web3@0.20.7。
部署合约的脚本如下所示

//使用web3模块
var Web3 = require('web3')

//创建web3实例，并连接私有链（假设私有链监听8545端口）
var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider("http://localhost:8545"));

//创建智能合约，参数为solc编译后生成的abi
var bookContract = web3.eth.contract(/*abi*/)

//创建一个变量用于指代主账户，方便后续的操作
var account_0 = web3.eth.accounts[0]

//创建initializer，内同填充合约编译生成的bin，主要用于下一步的合约部署
var initializer = {from: account_0, data: '0x' + /*bin*/, gas: 300000}

//部署合约
var book = bookContract.new(initializer)

5.调用合约

根据是否会更改链上数据，合约的调用分为以下两种：

5.1 更改链上数据

举例来说，上述合约中的registerBook方法会修改books变量中的数据，其调用命令如下所示

book.registerSchoolsendTransaction(1, "Thinking in Java", {from: acount_0, gas: 300000})

函数的调用结果如下图所示：
registerBook调用结果
此种方法一般对应于合约中的非pure非view函数，需要消耗gas，无法直接得到函数的return结果。关于如何返回非pure非view函数的return结果，将在第6节中进行介绍。该方法只会返回一个交易的id。

5.2 不更改链上数据

举例来说，上述智能合约中的getBook方法只是做查询工作，而不更改链上数据，其调用命令如下所示

book.getBook.call(1)

函数的调用结果如下图所示：
getBook调用结果
此种方法一般对应合约中的view或者pure函数，不消耗gas，可以直接返回函数的return结果。
补充一点，任何不更改链上数据的调用也可以通过第一种方法(sendTransaction)来实现。但通过sendTransaction来调用函数（即使是pure或者view函数），也只会返回transaction的id，如下图所示：
getBook的sendTransaction调用

6. 返回“非pure非view函数”的结果

这种情况一般只能通过监视event来实现，event的定义和调用已经在合约中展示。以下介绍event的监视命令：

// 定义event变量
var printBookNameEvent = book.printBookName()

// 监视event的发生
printBookNameEvent.watch(function(error, result){if(!error){process.stdout.write(result.args.bookName)}})

// 调用相应的函数即可触发该event，打印出相应的值
book.registerBook.sendTransaction(2, "Introduction to Algorithms", {from: account_0, gas: 300000})

以上三个步骤的执行结果分别如下图所示，其中第三张截图中的"Registered Successfully"即是event返回的结果。
定义event变量
监视event的发生
触发event

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