【干货】以太坊发布和调用智能合约实操

一、安装Web3.js

  Web3.js是一套用Javascript实现的API，用于与以太坊节点进行通信，并通过以太坊节点操作以太坊网络。Web.js内部使用JSON-RPC协议与以太坊节点（geth和其他类型的节点）进行通信。
  JSON-RPC是一个无状态且轻量级的远程过程调用（RPC）协议。该协议主要定义了一些数据结构及其相关的处理规则。允许运行在基于Socket、HTTP等诸多不同消息传输环境的同一进程中使用JSON作为数据格式。
  Web3.js将所有的JSON-RPC封装成Javascript API。Web3.js可以与所有种类的、支持JSON-RPC协议的以太坊节点通信。

  首先需要安装Node.js。

brew install node

  其次安装Web3.js。

brew install web3

  安装完Web3.js，在终端执行node命令进入Node.js交互环境（REPL），然后输入：

require("web3")

二、连接geth节点

  Web3.js不仅可以通过HTTP与以太坊节点连接，还可以通过IPC方式与以太坊节点连接。HTTP连接方式通过HttpProvider对象指定连接信息，IPC方式需要通过IPCProvider对象指定连接信息。
  IPCProvider类的构造方法需要一个IPC文件，在启动geth节点后，从日志输出中可以找到这个IPC文件，本例是geth.ipc。
  关于以太坊私有链的搭建参见【干货】Mac上搭建以太坊私有网络

  从日志信息可以看出，笔者的geth.ipc文件路径是/Users/andrewfeng/Documents/Ethereum/myeth/chaindata/geth.ipc，读者可将其替换为自己的目录。

  接下来我们测试同时使用HTTP和IPC方式与geth节点连接，并调用getAccount函数，用异步的方式获取geth节点的账户。

  编写javascript脚本文件connect_http_ipc.js如下：

var Web3 = require("web3");
var net = require('net');
var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:8545'));
web3.eth.getAccounts(
	function(error, response)
	{
		console.log(response)
	}
)

web3 = new Web3(new Web3.providers.IpcProvider('/Users/andrewfeng/Documents/Ethereum/myeth/chaindata/geth.ipc',net));
web3.eth.getAccounts(
	function(error, response)
	{
		console.log(response)
	}
)

  可见，两种方式都成功连接并打印出了geth节点的账户地址。

三、编写和编译智能合约

  如果通过geth节点或其他节点发布智能合约，不能通过Remix直接部署，而是需要使用相应的API发布智能合约。发布智能合约需要使用contract.new方法，而且必须先将智能合约源码文件（.sol文件）编译成二进制问价（.bin）才能发布。
  将.sol文件编译成EVM字节码的工作是在客户端完成的，而不是在以太坊节点或以太坊网络中完成的。

  用Solidity语言编写一个简单的计算阶乘的智能合约程序Factorial.sol.

pragma solidity ^0.6.3;

contract Factorial {
    function factorial(uint n) public returns(uint){
        if (n == 0 || n == 1)
            return 1;
        else
            return n * factorial(n-1);
    }
}

  这里可以使用强大的IDEA作为开发工具，安装插件Intellij-Solidity，即可编写Solidity代码。但还需要安装Solidity编译器。
  Solidity编译器是用于编译Solidity源代码文件的，可以将其编译为多种目标文件。因此需要安装solc，但命令行工具是solcjs。使用如下命令安装：

npm install -g solc

  例如，使用如下命令可将Factorial.sol文件编译生成abi文件。

solcjs --abi Factorial.sol

  但我们可以将其集成进IDEA的扩展工具中。打开Preferences，找到Tools > External Tools，点击”+“按钮，填入如下参数。

  通过执行Tools > External Tools > solidity即可编译执行。在项目的out/product目录下生成编译文件。

四、发布智能合约

  使用Web3.js API发布智能合约，首先要使用fs模块中的API装载Factorial_sol_Factorial.abi和Factorial_sol_Factorial.bin文件。
  装载完.bin和.abi文件后，在使用contract.new方法发布智能合约之前，要先使用web3.personal.unlockAccount函数解锁用于发布智能合约的账户，否则该账户不能用来发布智能合约，也不能用来转账。最后通过contract.new方法异步方式发布智能合约。

  编写javascript脚本文件install_contract.js如下：

var Web3 = require("web3");
var fs = require("fs");
var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:8545'));
var code = '0x' + fs.readFileSync("Factorial_sol_Factorial.bin").toString();
var abi = JSON.parse(fs.readFileSync("Factorial_sol_Factorial.abi").toString());
var contract = web3.eth.contract(abi);
console.log('account balance:' + web3.eth.getBalance(web3.eth.accounts[0]))
web3.personal.unlockAccount(web3.eth.accounts[0],"3336515")//第二个参数为账户密码
var contract = contract.new({from: web3.eth.accounts[0], data: code, gas: 500000},
		function(e, contract){
			
    		if(!contract.address) {
    		    console.log("已经发起交易，交易地址：" + contract.transactionHash + "\n正在等待挖矿");
 			} else {
    			console.log("智能合约部署成功，地址：" + contract.address);
    
            }
 		 
 		}  
)

  核心是contract.new方法。该方法通过异步方式发布智能合约，通过第一个参数传递与智能合约相关的信息。尤其要指明的是gas属性，该属性需要指定发布智能合约需要付出的代价，单位是gas，这时以太坊的内部计量单位。
  要想知道发布某个智能合约大概需要多少gas，可以使用web3.eth.estimateGas函数预估。

var gasValue = web3.eth.estimateGas({data:code})
console.log('gas:' + gasValue)

  要想将智能合约发布在以太坊上，还需要挖矿，挖出一个区块才执行。

miner.start(2);admin.sleepBlocks(1);miner.stop()

  挖出后可以看到智能合约部署成功。

五、调用智能合约

  调用智能合约并不需要装载Factorial_sol_Factorial.bin文件，秩序装载Factorial_sol_Factorial.abi文件即可。.abi文件是普通的文本文件，用于描述智能合约的名字、函数、参数类型等信息。
  调用智能合约有两种方式：本地方式和以太坊网络方式。通过本地方式调用智能合约API，会直接返回计算结果；通过以太坊网络方式调用智能合约，结果都保存在以太坊网络中。

  编写javascript脚本文件install_contract.js如下：

var Web3 = require("web3");
var fs = require("fs");
var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:8545'));
var abi = JSON.parse(fs.readFileSync("Factorial_sol_Factorial.abi").toString());
var contract = web3.eth.contract(abi);
var instance = contract.at('0x5c2a7ba57cd87fcf0918ab262a67caaf4bc9135e')
web3.personal.unlockAccount(web3.eth.accounts[0],"3336515")
console.log(instance.factorial.call(10).toString())
console.log(instance.factorial(10,{from:web3.eth.accounts[0],gas:8000000}))

六、自动编译智能合约

  可以直接使用Node.js的solc模块将编译智能合约的功能嵌入到程序中。

  首先安装solc模块:

npm install solc

  然后可以使用下面的代码引用solc模块：

var solc = require('solc');

  编写Greeter智能合约：

pragma solidity ^0.6.3;

contract Greeter {
    string public greeting;

    function Greeter(){
        greeting = "Hello World!";
    }

    function setGreeting(string _greeting) public {
        greeting = _greeting;
    }

    function getGreeting() constant returns (string) {
        return greeting;
    }
}

  编写javascript脚本文件greeter.js如下：

var Web3 = require("web3");
var solc = require('solc');
var fs = require("fs");
var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:8545'));
var code = fs.readFileSync("Greeter.sol").toString();
var input = {
	'Greeter.sol': code,
}
var output = solc.compile({ sources: input });
var abi = JSON.parse(output.contracts['Greeter.sol:Greeter'].metadata).output.abi;
web3.personal.unlockAccount(web3.eth.accounts[0],"3336515")

var contract = web3.eth.contract(abi);
contract.new({from: web3.eth.accounts[0], data: '0x' + output.contracts['Greeter.sol:Greeter'].bytecode, gas: 200000},
		function(e, contractData){
			
    		if(!contractData.address) {
    		    console.log("已经发起交易，交易地址：" + contractData.transactionHash + "\n正在等待挖矿");
 			} else {
    			console.log("智能合约部署成功，地址：" + contractData.address);
    			var instance = contract.at(contractData.address);
    			console.log(instance.greet())
    		    instance.setGreeting('你好', transact={'from': web3.eth.accounts[0]},
    		    	function(e,data)
    		    	{
    		    		console.log(instance.greet())
    		    	}
    		    )
            }
 		}  
)