通过Java Chaincode实例学习交易系统中基于Hyperledger Fabric帐户的钱包模型

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这是Hyperledger Fabric Java Chaincode的教程。还有Go和NodeJS Chaincodes，我们将来可能会讨论它们。此外，我采用基于帐户的钱包模型作为示例，我们将使用Hyperledger Fabric构建你的第一个网络（BYFN，build your first network），作为我们的测试环境（v1.4网络）。

如果你不知道如何启动BYFN网络，我也会提供步骤，不用担心。但是如果你想了解BYFN是如何工作的，你可以参考：

• 1.Hyperledger Fabric官方BYFN教程
• 2.我之前关于BYFN的文章

基于帐户的钱包模型

基于帐户的钱包模型是交易系统的实现之一，一般而言系统中存在一些钱包，并且每个钱包包含可用于转账的一些值或代币。当然，实现的细节有很多变化，例如代币交换和多代币功能。

特征

在Java Chaincode中，我们将实现：

• 1.用户钱包创建。
• 2.用户钱包查询。
• 3.钱包代币转账（即从一个钱包发送钱或代币到另一个钱包）。
• [可选] Hyperledger Fabric中有两个数据库选项用于保存超级账本的world state：LevelDB和CouchDB，在本教程中，为了简单起见，我将使用LevelDB。
• [可选]在上面，world state（或全局状态）不是超级账本本身，而是与超级账本分开，虽然它是派生的，可以随时从超级账本中恢复。此外，世界状态存储在数据库中以表示超级账本，使得这些节点不需要总是搜索超级账本以进行数据检索，并且可以更快地从数据库中检索数据（状态）。
• [可选]在我的负载测试和一些关于Hyperledger Fabric性能的论文中，LevelDB的性能优于CouchDB。但与LevelDB中的简单键值查询相比，CouchDB可以支持可用于构建更复杂查询的丰富查询。

IDE——Java Chaincode开发工具

我们使用IntelliJ IDEA。此外，你需要JDK。请安装它们。

当然，如果你有自己的Java IDE，也可以使用它。但在本教程中，我们使用IntelliJ。

第1步，准备开发

让我们打开IntelliJ。

在IntelliJ中创建新项目Create New Project：

选择左边的Gradle，然后:

输入你的GroupId和ArtifactId。就我而言，我使用java_account_model_cc。接下来：

然后现在，你应该配置自己的项目位置。就我而言，我使用/Desktop/java_account_model_cc。单击完成Finish。

1.1 settings.gradle

在左侧的项目文件中，你应该看到settings.gradle。让我们双击打开它：

输入以下内容：

rootProject.name = 'fabric-chaincode-gradle'

1.2 build.gradle

在左侧的项目文件面板中，可以看到build.gradle。让我们双击打开它：

然后，输入以下内容：

plugins {
    id 'com.github.johnrengelman.shadow' version '2.0.3'
    id 'java'
}

group 'org.hyperledger.fabric-chaincode-java'
version '1.0-SNAPSHOT'

sourceCompatibility = 1.8

repositories {
    mavenLocal()
    mavenCentral()
}

dependencies {
    compile group: 'org.hyperledger.fabric-chaincode-java', name: 'fabric-chaincode-shim', version: '1.+'
    compile group: 'com.fasterxml.jackson.core', name: 'jackson-databind', version: '2.9.6'
    testCompile group: 'junit', name: 'junit', version: '4.12'
}

shadowJar {
    baseName = 'chaincode'
    version = null
    classifier = null

    manifest {
        attributes 'Main-Class': 'org.hyperledger.fabric.chaincode.AccountBasedChaincode'
    }
}

如果IntelliJ右下角有一个需要导入的Gradle项目Gradle project needs to be imported的弹出窗口，请选择导入更改Import Changes。

1.3 Chaincode文件

在左侧的项目文件面板中，在src>main>java下，右键单击它并选择New>Java Class：

在Name字段中输入org.hyperledger.fabric.chaincode.AccountBasedChaincode：

然后，应该看到以下内容：

上面的AccountBasedChaincode(.java)是我们在Java中编写Chaincode的地方。

第2步——需求分析

在我们开始编码之前，让我们组织我们需要编码的内容。

如特性部分所述，在Java Chaincode中，我们将实现：

• 1.用户钱包创建
• 2.用户钱包查询
• 3.钱包代币转账（即从一个钱包向另一个钱包汇款）

从上面这个简单的要求，我们需要有以下类：

• 1.钱包类
• 2.Chaincode类——拥有Chaincode

我们的Chaincode应该提供以下功能：

• 1.创建一个钱包。
• 2.将代币从一个钱包转账到另一个钱包。
• 3.获取（查询）钱包。
• 4.Init函数，在实例化Chaincode时调用。
• 5.Invoke函数，当用户想要调用函数(1)(2)或(3)时调用。

Init函数必须在Chaincode中实现，并且每当我们实例化或升级Chaincode时都会自动调用。通常，它用于初始化区块链中的一些数据。
Invoke函数用于接收所有用户函数调用，然后根据Invoke调用（调用）相应的函数(1)(2)或(3)。它就像一个路由器 ，将传入的请求路由到不同的路径。

第3步——钱包类

现在，我们创建并编写Wallet类。

在org.hyperledger.fabric.chaincode下创建一个新包：

调用模型包Models，然后确定：

应该可以看到：

在Models包下，创建一个新的Java类并将其命名为Wallet。（这次我没有详细说明，让大家自己尝试）

现在我们为wallet类编码：

package org.hyperledger.fabric.chaincode.Models;

public class Wallet {
    private String walletId;
    private Double tokenAmount;

    public Wallet(String walletId, Double tokenAmount) {
        this.walletId = walletId;
        this.tokenAmount = tokenAmount;
    }
    
    private Wallet() {}

    public String getWalletId() {
        return walletId;
    }

    public Double getTokenAmount() {
        return tokenAmount;
    }

    public void setWalletId(String walletId) {
        this.walletId = walletId;
    }

    public void setTokenAmount(Double tokenAmount) {
        this.tokenAmount = tokenAmount;
    }
}

钱包具有用于识别特定钱包的wallet id和用于指定钱包拥有多少代币的数量。

请注意，在生产案例中，Wallet类应该更复杂。例如，你可能对tokenAmount使用BigDecimal数据类型而不是Double。此外，在我们的例子中，我们在整个交易系统中只支持一种代币类型（即只有一种代币）。

第4步——Chaincode类

package org.hyperledger.fabric.chaincode;
import java.util.List;
import org.hyperledger.fabric.chaincode.Models.Wallet;
import org.hyperledger.fabric.shim.ChaincodeBase;
import org.hyperledger.fabric.shim.ChaincodeStub;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;

public class AccountBasedChaincode extends ChaincodeBase {
    private class ChaincodeResponse {
        public String message;
        public String code;
        public boolean OK;

        public ChaincodeResponse(String message, String code, boolean OK) {
            this.code = code;
            this.message = message;
            this.OK = OK;
        }
    }

    private String responseError(String errorMessage, String code) {
        try {
            return (new ObjectMapper()).writeValueAsString(new ChaincodeResponse(errorMessage, code, false));
        } catch (Throwable e) {
            return "{\"code\":'" + code + "', \"message\":'" + e.getMessage() + " AND " + errorMessage + "', \"OK\":" + false + "}";
        }
    }

    private String responseSuccess(String successMessage) {
        try {
            return (new ObjectMapper()).writeValueAsString(new ChaincodeResponse(successMessage, "", true));
        } catch (Throwable e) {
            return "{\"message\":'" + e.getMessage() + " BUT " + successMessage + " (NO COMMIT)', \"OK\":" + false + "}";
        }
    }

    private String responseSuccessObject(String object) {
        return "{\"message\":" + object + ", \"OK\":" + true + "}";
    }

    private boolean checkString(String str) {
        if (str.trim().length() <= 0 || str == null)
            return false;
        return true;
    }

    @Override
    public Response init(ChaincodeStub stub) {
        return newSuccessResponse(responseSuccess("Init"));
    }

    @Override
    public Response invoke(ChaincodeStub stub) {
        String func = stub.getFunction();
        List params = stub.getParameters();
        if (func.equals("createWallet"))
            return createWallet(stub, params);
        else if (func.equals("getWallet"))
            return getWallet(stub, params);
        else if (func.equals("transfer"))
            return transfer(stub, params);
        return newErrorResponse(responseError("Unsupported method", ""));
    }

    private Response createWallet(ChaincodeStub stub, List args) {
        if (args.size() != 2)
            return newErrorResponse(responseError("Incorrect number of arguments, expecting 2", ""));
        String walletId = args.get(0);
        String tokenAmount = args.get(1);
        if (!checkString(walletId) || !checkString(tokenAmount))
            return newErrorResponse(responseError("Invalid argument(s)", ""));

        double tokenAmountDouble = 0.0;
        try {
            tokenAmountDouble = Double.parseDouble(tokenAmount);
            if(tokenAmountDouble < 0.0)
                return newErrorResponse(responseError("Invalid token amount", ""));
        } catch (NumberFormatException e) {
            return newErrorResponse(responseError("parseInt error", ""));
        }

        Wallet wallet = new Wallet(walletId, tokenAmountDouble);
        try {
            if(checkString(stub.getStringState(walletId)))
                return newErrorResponse(responseError("Existent wallet", ""));
            stub.putState(walletId, (new ObjectMapper()).writeValueAsBytes(wallet));
            return newSuccessResponse(responseSuccess("Wallet created"));
        } catch (Throwable e) {
            return newErrorResponse(responseError(e.getMessage(), ""));
        }
    }

    private Response getWallet(ChaincodeStub stub, List args) {
        if (args.size() != 1)
            return newErrorResponse(responseError("Incorrect number of arguments, expecting 1", ""));
        String walletId = args.get(0);
        if (!checkString(walletId))
            return newErrorResponse(responseError("Invalid argument", ""));
        try {
            String walletString = stub.getStringState(walletId);
            if(!checkString(walletString))
                return newErrorResponse(responseError("Nonexistent wallet", ""));
            return newSuccessResponse((new ObjectMapper()).writeValueAsBytes(responseSuccessObject(walletString)));
        } catch(Throwable e){
            return newErrorResponse(responseError(e.getMessage(), ""));
        }
    }

    private Response transfer(ChaincodeStub stub, List args) {
        if (args.size() != 3)
            return newErrorResponse(responseError("Incorrect number of arguments, expecting 3", ""));
        String fromWalletId = args.get(0);
        String toWalletId = args.get(1);
        String tokenAmount = args.get(2);
        if (!checkString(fromWalletId) || !checkString(toWalletId) || !checkString(tokenAmount))
            return newErrorResponse(responseError("Invalid argument(s)", ""));
        if(fromWalletId.equals(toWalletId))
            return newErrorResponse(responseError("From-wallet is same as to-wallet", ""));

        double tokenAmountDouble = 0.0;
        try {
            tokenAmountDouble = Double.parseDouble(tokenAmount);
            if(tokenAmountDouble < 0.0)
                return newErrorResponse(responseError("Invalid token amount", ""));
        } catch (NumberFormatException e) {
            return newErrorResponse(responseError("parseDouble error", ""));
        }

        try {
            String fromWalletString = stub.getStringState(fromWalletId);
            if(!checkString(fromWalletString))
                return newErrorResponse(responseError("Nonexistent from-wallet", ""));
            String toWalletString = stub.getStringState(toWalletId);
            if(!checkString(toWalletString))
                return newErrorResponse(responseError("Nonexistent to-wallet", ""));

            ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
            Wallet fromWallet = objectMapper.readValue(fromWalletString, Wallet.class);
            Wallet toWallet = objectMapper.readValue(toWalletString, Wallet.class);

            if(fromWallet.getTokenAmount() < tokenAmountDouble)
                return newErrorResponse(responseError("Token amount not enough", ""));

            fromWallet.setTokenAmount(fromWallet.getTokenAmount() - tokenAmountDouble);
            toWallet.setTokenAmount(toWallet.getTokenAmount() + tokenAmountDouble);
            stub.putState(fromWalletId, objectMapper.writeValueAsBytes(fromWallet));
            stub.putState(toWalletId, objectMapper.writeValueAsBytes(toWallet));

            return newSuccessResponse(responseSuccess("Transferred"));
        } catch(Throwable e){
            return newErrorResponse(responseError(e.getMessage(), ""));
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new AccountBasedChaincode().start(args);
    }
}

请注意，在生产案例中，代码应与我的不同。这些代码主要用于演示或教程目的。

第5步——在BYFN中运行Chaincode

5.1 安装相关项目

我们在本教程中使用Hyperledger Fabric v1.4。

首先，你可以按照官方说明安装相关项目：

• 1.安装依赖项目
• 2.从Hyperledger Fabric安装示例，程序和docker镜像

5.2 Chaincode准备

然后，让我们切换到这个目录（假设你完成了上面安装相关项目部分，你应该拥有所有需要的文件和目录）：

cd fabric-samples/chaincode/chaincode_example02/
mv java java_01
mkdir java

现在，将项目目录中的以下突出显示的文件复制到fabric-samples/chaincode/chaincode_example02/java/：

5.3 建立网络

cd ../../first-network
./byfn.sh up -l java

运行此脚本后，可能需要等待片刻…

如果你看到以下错误（而不是其他错误），那就OKAY，继续执行下一步骤

!!!!!!!!!!!!!!! Query result on peer0.org1 is INVALID !!!!!!!!!!!!!!!!
================== ERROR !!! FAILED to execute End-2-End Scenario ==================

另外，在运行上面的命令之前，请记住启动Docker。如果你做错了什么，可以运行以下命令关闭网络，然后重新启动：

./byfn.sh down
./byfn.sh up -l java

现在，我们测试我们的Chaincode是否有效。

5.4 访问Cli

有一个自动创建的cli Docker容器，它是一个控制节点的命令行界面。

让我们访问cli：

docker exec -it cli bash

然后，设置某些程序使用的环境变量：

export CHANNEL_NAME=mychannel
export CORE_PEER_MSPCONFIGPATH=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org1.example.com/users/[email protected]/msp
export CORE_PEER_ADDRESS=peer0.org1.example.com:7051
export CORE_PEER_LOCALMSPID="Org1MSP"
export CORE_PEER_TLS_ROOTCERT_FILE=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org1.example.com/peers/peer0.org1.example.com/tls/ca.crt

你可以复制所有这些，然后粘贴到你的终端并按enter。这些环境变量用于让一些Hyperledger Fabric程序知道我们需要使用peer0.org1.example.com:7051来调用Chaincode函数。现在，我们创建了两个带有钱包ID的钱包，tom和sam：

peer chaincode invoke -o orderer.example.com:7050 --tls true --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem -C $CHANNEL_NAME -n mycc --peerAddresses peer0.org1.example.com:7051 --tlsRootCertFiles /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org1.example.com/peers/peer0.org1.example.com/tls/ca.crt --peerAddresses peer0.org2.example.com:7051 --tlsRootCertFiles /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org2.example.com/peers/peer0.org2.example.com/tls/ca.crt -c '{"Args":["createWallet","tom","100"]}'
peer chaincode invoke -o orderer.example.com:7050 --tls true --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem -C $CHANNEL_NAME -n mycc --peerAddresses peer0.org1.example.com:7051 --tlsRootCertFiles /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org1.example.com/peers/peer0.org1.example.com/tls/ca.crt --peerAddresses peer0.org2.example.com:7051 --tlsRootCertFiles /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org2.example.com/peers/peer0.org2.example.com/tls/ca.crt -c '{"Args":["createWallet","sam","100"]}'

运行上面的每个命令后，你应该在终端中看到类似的内容：

2019-02-09 16:56:55.617 UTC [chaincodeCmd] chaincodeInvokeOrQuery -> INFO 001 Chaincode invoke successful. result: status:200 message:"{\"message\":\"Wallet created\",\"code\":\"\",\"OK\":true}" 

现在，我们获得上面创建的两个钱包来验证它们是否存在于区块链中：

peer chaincode query -C $CHANNEL_NAME -n mycc -c '{"Args":["getWallet","tom"]}'
peer chaincode query -C $CHANNEL_NAME -n mycc -c '{"Args":["getWallet","sam"]}'

运行上面的每个命令后，您应该在终端中看到类似的内容：

"{\"message\":{\"walletId\":\"tom\",\"tokenAmount\":100.0}, \"OK\":true}"
"{\"message\":{\"walletId\":\"sam\",\"tokenAmount\":100.0}, \"OK\":true}"

在上面，我们可以看到之前创建的两个钱包可以被查询。他们都有100个代币。

接下来，我们进行转账交易，让我们将10个代币从tom钱包转移到sam钱包：

peer chaincode invoke -o orderer.example.com:7050 --tls true --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem -C $CHANNEL_NAME -n mycc --peerAddresses peer0.org1.example.com:7051 --tlsRootCertFiles /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org1.example.com/peers/peer0.org1.example.com/tls/ca.crt -c '{"Args":["transfer","tom","sam","10"]}'

最后，让我们再次验证两个钱包：

peer chaincode query -C $CHANNEL_NAME -n mycc -c '{"Args":["getWallet","tom"]}'
peer chaincode query -C $CHANNEL_NAME -n mycc -c '{"Args":["getWallet","sam"]}'

你能看到下面的结果：

"{\"message\":{\"walletId\":\"tom\",\"tokenAmount\":90.0}, \"OK\":true}"
"{\"message\":{\"walletId\":\"sam\",\"tokenAmount\":110.0}, \"OK\":true}"

请注意，现在Tom的钱包仍然是90个令牌，而Sam的钱包有110个令牌，交易已完成并写入区块链超级账本中。

第6步——清理

exit
./byfn.sh down

然后，删除目录fabric-samples/chaincode/chaincode_example02/java并将目录java_01重命名为java。

谢谢！如果你喜欢我的内容，请关注我学习最新内容！

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