Ethereum-ERC721智能合约和Dapp实践--以太猫CryptoKitties的简单实现

一、概述

设计一个基于以太坊ERC721合约的DAPP游戏。
源码：https://github.com/hello2mao/CryptoKitties

二、UI

三、设计目标

（1）交易系统：用户可使用帐号在商店里对产品进行买卖交易。
（2）繁育系统：用户可以使用已有的产品与繁殖中心的产品进行繁殖，产生新的产品。
（3）对战系统：用户可以使用已有的产品与对战心中的产品进行对战，赢了将升级并产生一个新产品，输了失败次数将加一。
（4）喂养系统：用户可以对已有的产品喂养以太坊公链上的以太猫，从而产生新的带以太猫基因的杂交品种。
（5）升级系统：用户可以对已有的产品花ETH进行升级，2级以后可以改名，20级后可以定制DNA，从而用户激励升级。

四、游戏系统设计

4.1 交易系统

4.1.1 帐号

注：所有帐号都默认设置好，不提供注册新账号功能。
（1）1个交易中心管理员帐号：对用户不可见，用于初始化交易中心内的默认摆放产品
（2）1个繁育中心管理员帐号：对用户不可见，用于初始化繁殖中心内的默认摆放产品
（3）1个对战中心管理员帐号：对用户不可见，用于初始化对战中心内的默认摆放产品
（4）几个测试用户帐号

4.1.2 产品

产品有名字、ID、价格、等级、代数、技能冷却、战斗记录和基因属性。所有数据都入链。
（1）名字：随机字符串
（2）ID：唯一ID
（3）价格：默认价格由出生时的基因决定
（4）等级：默认1级，在升级系统进行升级，需花费ETH
（5）代数：繁育代数，新生的为0代
（6）技能冷却：技能冷却剩余时间，所有技能默认冷却时间是1天
（7）战斗记录：战斗中心进行战斗后的记录
（8）属性：分为头部、眼部、皮肤、上身、下身五个部分，最终决定产品的外形

4.1.3 买卖交易

（1）用户默认拥有大约10000ETH
（2）用户花费ETH对产品进行买卖。
（3）买卖需以太坊确认后才入链生效。

4.2 繁育系统

（1）用户可以使用已有的产品与繁育中心的产品进行繁殖，产生新的产品。
（2）默认为第0代，繁育后代数加一。
（3）技能冷却时间为1天。
（4）繁育立马产生新产品。

4.3 对战系统

用户可以使用已有的产品与对战心中的产品进行对战，赢了将升级并产生一个新产品，输了失败次数将加一。
对战流程如下：
（1）选择一个自己的产品，然后选择一个对战中心的产品去攻击。
（2）如果你是攻击方，你将有70%的几率获胜，防守方将有30%的几率获胜。
（3）所有的产品（攻守双方）都将有一个 winCount 和一个 lossCount，这两个值都将根据战斗结果增长。
（4）若攻击方获胜，这个产品将升级并产生一个新产品。
（5）如果攻击方失败，除了失败次数将加一外，什么都不会发生。
（6）无论输赢，当前产品的冷却时间都将被激活。

4.4 喂养系统

（1）用户可以对已有的产品喂养以太坊公链上的以太猫，从而产生新的带以太猫基因的杂交品种。
（2）用户只需输入公链上以太猫的ID
（3）产生的杂交品种有特殊的标记，且基因也很特殊。

4.5 升级系统

（1）用户可以对已有的产品花ETH进行升级
（2）2级以后可以改名，20级后可以定制DNA，从而用户激励升级。

五、合约设计

5.1 产品数据结构

struct Thing {
    string name;       // 名字
    uint price;        // 价格
    uint dna;          // DNA
    uint32 level;      // 等级
    uint32 readyTime;  // 技能冷却
    uint32 generation; // 代数
    uint16 winCount;   // 战斗胜利次数
    uint16 lossCount;  // 战斗失败次数
}

5.2 DNA属性

DNA一共16位，会映射到UI上。
0~1位：头部基因
2~3位：眼部基因
4~5位：皮肤基因
6~7位：上身基因
8~9位：下身基因
10~13：空
14~15位：喂养后的杂交基因

5.3 繁育&喂养

繁育：两产品的DNA求和作为最终DNA
喂养：使用公链上的以太猫的id作为合成DNA来源，与目标产品的DNA求平均作为最终的DNA，并且设置最后两位为99来标记。
如下：

function feedAndMultiply(uint _thingId, uint _targetDna, string _species) internal onlyOwnerOf(_thingId) {
    Thing storage myThing = things[_thingId];
    require(_isReady(myThing));
    _targetDna = _targetDna % dnaModulus;
    uint newDna = (myThing.dna + _targetDna) / 2;
    // 吃了Kitty后，dna最后两个数字设定为99
    // 例如：7290459416715799
    if (keccak256(_species) == keccak256("kitty")) {
        newDna = newDna - newDna % 100 + 99;
    }
    _createThing(strConcat("n",myThing.name, "", "", ""), newDna, myThing.generation + 1);
    _triggerCooldown(myThing);
}

// 喂养
function feedOnKitty(uint _thingId, uint _kittyId) public {
    // 使用_kittyId作为kittyDna
    uint kittyDna = _kittyId;
    // (,,,,,,,,,kittyDna) = kittyContract.getKitty(_kittyId);
    feedAndMultiply(_thingId, kittyDna, "kitty");
}

// 繁育
function breed(uint _thingId, uint _targetThingId) public {
    uint _targetDna = things[_targetThingId].dna;
    feedAndMultiply(_thingId, _targetDna, "thing");
}

5.4 对战

对战流程详见：4.3 对战系统

function attack(uint _thingId, uint _targetId) external onlyOwnerOf(_thingId) {
    Thing storage myThing = things[_thingId];
    Thing storage enemyThing = things[_targetId];
    uint rand = randMod(100);
    if (rand <= attackVictoryProbability) {
        myThing.winCount++;
        myThing.level++;
        enemyThing.lossCount++;
        feedAndMultiply(_thingId, enemyThing.dna, "thing");
    } else {
        myThing.lossCount++;
        enemyThing.winCount++;
        _triggerCooldown(myThing);
    }
}

5.5 升级

消耗升级费用后升级产品

function levelUp(uint _thingId) external payable {
    require(msg.value == levelUpFee);
    things[_thingId].level++;
}