HyperLedger Fabric ChainCode开发——shim.ChaincodeStubInterface用法

深蓝前几篇博客讲了Fabric的环境搭建，在环境搭建好后，我们就可以进行Fabric的开发工作了。Fabric的开发主要分成2部分，ChainCode链上代码开发和基于SDK的Application开发。我们这里先讲ChainCode的开发。Fabric的链上代码支持Java或者Go语言进行开发，因为Fabric本身是Go开发的，所以深蓝建议还是用Go进行ChainCode的开发。

ChainCode的Go代码需要定义一个SimpleChaincode这样一个struct，然后在该struct上定义Init和Invoke两个函数，然后还要定义一个main函数，作为ChainCode的启动入口。以下是ChainCode的模板：

package main

import (
   "github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim"
   pb "github.com/hyperledger/fabric/protos/peer"
   "fmt"
)

type SimpleChaincode struct {
}

func main() {
   err := shim.Start(new(SimpleChaincode))
   if err != nil {
      fmt.Printf("Error starting Simple chaincode: %s", err)
   }
}
func (t *SimpleChaincode) Init(stub shim.ChaincodeStubInterface) pb.Response {
   return shim.Success(nil)
}


func (t *SimpleChaincode) Invoke(stub shim.ChaincodeStubInterface) pb.Response {
   function, args := stub.GetFunctionAndParameters()
   fmt.Println("invoke is running " + function)
   if function == "test1" {//自定义函数名称
      return t.test1(stub, args)//定义调用的函数
   }
   return shim.Error("Received unknown function invocation")
}
func (t *SimpleChaincode) test1(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) pb.Response{
   return shim.Success([]byte("Called test1"))
}

这里我们可以看到，在Init和Invoke的时候，都会传入参数stub shim.ChaincodeStubInterface，这个参数提供的接口为我们编写ChainCode的业务逻辑提供了大量实用的方法。下面一一讲解：

1.获得调用的参数

前面给出的ChainCode的模板中，我们已经可以看到，在Invoke的时候，由传入的参数来决定我们具体调用了哪个方法，所以需要先使用GetFunctionAndParameters解析调用的时候传入的参数。除了这个方法以外，接口还提供了另外几个方法，不过其本质都是一样的。

• GetArgs() [][]byte 以byte数组的数组的形式获得传入的参数列表
• GetStringArgs() []string 以字符串数组的形式获得传入的参数列表
• GetFunctionAndParameters() (string, []string) 将字符串数组的参数分为两部分，数组第一个字是Function，剩下的都是Parameter
• GetArgsSlice() ([]byte, error) 以byte切片的形式获得参数列表

2. 增删改查State DB

对于ChainCode来说，核心的操作就是对State Database的增删改查，对此Fabric接口提供了3个对State DB的操作方法。

2.1 增改数据PutState(key string, value []byte) error

对于State DB来说，增加和修改数据是统一的操作，因为State DB是一个Key Value数据库，如果我们指定的Key在数据库中已经存在，那么就是修改操作，如果Key不存在，那么就是插入操作。对于实际的系统来说，我们的Key可能是单据编号，或者系统分配的自增ID+实体类型作为前缀，而Value则是一个对象经过JSON序列号后的字符串。比如说我们定义一个Student的Struct，然后插入一个学生数据，对于的代码应该是这样的：

type Student struct {
   Id int
   Name string
}
func (t *SimpleChaincode) testStateOp(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) pb.Response{
   student1:=Student{1,"Devin Zeng"}
   key:="Student:"+strconv.Itoa(student1.Id)//Key格式为 Student:{Id}
   studentJsonBytes, err := json.Marshal(student1)//Json序列号
   if err != nil {
      return shim.Error(err.Error())
   }
   err= stub.PutState(key,studentJsonBytes)
   if(err!=nil){
      return shim.Error(err.Error())
   }
   return shim.Success([]byte("Saved Student!"))
}

2.2 删除数据DelState(key string) error

这个也很好理解，根据Key删除State DB的数据。如果根据Key找不到对于的数据，删除失败。

err= stub.DelState(key)
if err != nil {
   return shim.Error("Failed to delete Student from DB, key is: "+key)
}

2.3 查询数据GetState(key string) ([]byte, error)

因为我们是Key Value数据库，所以根据Key来对数据库进行查询，是一件很常见，很高效的操作。返回的数据是byte数组，我们需要转换为string，然后再Json反序列化，可以得到我们想要的对象。

dbStudentBytes,err:= stub.GetState(key)
var dbStudent Student;
err=json.Unmarshal(dbStudentBytes,&dbStudent)//反序列化
if err != nil {
   return shim.Error("{\"Error\":\"Failed to decode JSON of: " + string(dbStudentBytes)+ "\" to Student}")
}
fmt.Println("Read Student from DB, name:"+dbStudent.Name)

【注意：不能在一个ChainCode函数中PutState后又马上GetState，这个时候GetState是没有最新值的，因为在这时Transaction并没有完成，还没有提交到StateDB里面】

3. 复合键的处理

3.1 生成复合键CreateCompositeKey(objectType string, attributes []string) (string, error)

前面在进行数据库的增删改查的时候，都需要用到Key，而我们使用的是我们自己定义的Key格式：{StructName}:{Id}，这是有单主键Id还比较简单，如果我们有多个列做联合主键怎么办？实际上，ChainCode也为我们提供了生成Key的方法CreateCompositeKey，通过这个方法，我们可以将联合主键涉及到的属性都传进去，并声明了对象的类型即可。

以选课表为例，里面包含了以下属性：

type ChooseCourse struct {
   CourseNumber string //开课编号
   StudentId int //学生ID
   Confirm bool //是否确认
}

其中CourseNumber+StudentId构成了这个对象的联合主键，我们要获得生成的复核主键，那么可写为：

cc:=ChooseCourse{"CS101",123,true}  
var key1,_= stub.CreateCompositeKey("ChooseCourse",[]string{cc.CourseNumber,strconv.Itoa(cc.StudentId)})
fmt.Println(key1)

【注：其实Fabric就是用U+0000来把各个字段分割开的，因为这个字符太特殊，所以很适合做分割】

3.2 拆分复合键SplitCompositeKey(compositeKey string) (string, []string, error)

既然有组合那么就有拆分，当我们从数据库中获得了一个复合键的Key之后，怎么知道其具体是由哪些字段组成的呢。其实就是用U+0000把这个复合键再Split开，得到结果中第一个是objectType，剩下的就是复合键用到的列的值。

objType,attrArray,_:= stub.SplitCompositeKey(key1)
fmt.Println("Object:"+objType+" ,Attributes:"+strings.Join(attrArray,"|"))

3.3 部分复合键的查询GetStateByPartialCompositeKey(objectType string, keys []string) (StateQueryIteratorInterface, error)

这里其实是一种对Key进行前缀匹配的查询，也就是说，我们虽然是部分复合键的查询，但是不允许拿后面部分的复合键进行匹配，必须是前面部分。

4. 获得当前用户GetCreator() ([]byte, error)

这个方法可以获得调用这个ChainCode的客户端的用户的证书，这里虽然返回的是byte数组，但是其实是一个字符串，内容格式如下：

-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----

我们常见的需求是在ChainCode中获得当前用户的信息，方便进行权限管理。那么我们怎么获得当前用户呢？我们可以把这个证书的字符串转换为Certificate对象。一旦转换成这个对象，我们就可以通过Subject获得当前用户的名字。

func (t *SimpleChaincode) testCertificate(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) pb.Response{
   creatorByte,_:= stub.GetCreator()
   certStart := bytes.IndexAny(creatorByte, "-----BEGIN")
   if certStart == -1 {
      fmt.Errorf("No certificate found")
   }
   certText := creatorByte[certStart:]
   bl, _ := pem.Decode(certText)
   if bl == nil {
      fmt.Errorf("Could not decode the PEM structure")
   }

   cert, err := x509.ParseCertificate(bl.Bytes)
   if err != nil {
      fmt.Errorf("ParseCertificate failed")
   }
   uname:=cert.Subject.CommonName
   fmt.Println("Name:"+uname)
   return shim.Success([]byte("Called testCertificate "+uname))
}

5.高级查询

前面提到的GetState只是最基本的根据Key查询值的操作，但是对于很多时候，我们需要查询返回的是一个集合，比如我要知道某个区间的Key对于所有对象，或者我们需要对Value对象内部的属性进行查询。

5.1 Key区间查询GetStateByRange(startKey, endKey string) (StateQueryIteratorInterface, error)

提供了对某个区间的Key进行查询的接口，适用于任何State DB。由于返回的是一个StateQueryIteratorInterface接口，我们需要通过这个接口再做一个for循环，才能读取返回的信息，所有我们可以独立出一个方法，专门将该接口返回的数据以string的byte数组形式返回。这是我们的转换方法：

func getListResult(resultsIterator shim.StateQueryIteratorInterface) ([]byte,error){

   defer resultsIterator.Close()
   // buffer is a JSON array containing QueryRecords
   var buffer bytes.Buffer
   buffer.WriteString("[")

   bArrayMemberAlreadyWritten := false
   for resultsIterator.HasNext() {
      queryResponse, err := resultsIterator.Next()
      if err != nil {
         return nil, err
      }
      // Add a comma before array members, suppress it for the first array member
      if bArrayMemberAlreadyWritten == true {
         buffer.WriteString(",")
      }
      buffer.WriteString("{\"Key\":")
      buffer.WriteString("\"")
      buffer.WriteString(queryResponse.Key)
      buffer.WriteString("\"")

      buffer.WriteString(", \"Record\":")
      // Record is a JSON object, so we write as-is
      buffer.WriteString(string(queryResponse.Value))
      buffer.WriteString("}")
      bArrayMemberAlreadyWritten = true
   }
   buffer.WriteString("]")
   fmt.Printf("queryResult:\n%s\n", buffer.String())
   return buffer.Bytes(), nil
}

比如我们要查询编号从1号到3号的所有学生，那么我们的查询代码可以这么写：

func (t *SimpleChaincode) testRangeQuery(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) pb.Response{
   resultsIterator,err:= stub.GetStateByRange("Student:1","Student:3")
   if err!=nil{
      return shim.Error("Query by Range failed")
   }
   students,err:=getListResult(resultsIterator)
   if err!=nil{
      return shim.Error("getListResult failed")
   }
   return shim.Success(students)
}

5.2 富查询GetQueryResult(query string) (StateQueryIteratorInterface, error)

这是一个“富查询”，是对Value的内容进行查询，如果是LevelDB，那么是不支持，只有CouchDB时才能用这个方法。

关于传入的query这个字符串，其实是CouchDB所使用的Mango查询，我们可以在官方博客了解到一些信息：https://blog.couchdb.org/2016/08/03/feature-mango-query/ 其基本语法可以在https://github.com/cloudant/mango 这里看到。

比如我们仍然以前面的Student为例，我们要按Name来进行查询，那么我们的代码可以写为：

func (t *SimpleChaincode) testRichQuery(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) pb.Response{
   name:="Devin Zeng"//这里按理来说应该是参数传入
   queryString := fmt.Sprintf("{\"selector\":{\"Name\":\"%s\"}}", name)
   resultsIterator,err:= stub.GetQueryResult(queryString)//必须是CouchDB才行
   if err!=nil{
      return shim.Error("Rich query failed")
   }
   students,err:=getListResult(resultsIterator)
   if err!=nil{
      return shim.Error("Rich query failed")
   }
   return shim.Success(students)
}

5.3历史数据查询GetHistoryForKey(key string) (HistoryQueryIteratorInterface, error)

对同一个数据（也就是Key相同）的更改，会记录到区块链中，我们可以通过GetHistoryForKey方法获得这个对象在区块链中记录的更改历史，包括是在哪个TxId，修改的数据，修改的时间戳，以及是否是删除等。比如之前的Student:1这个对象，我们更改和删除过数据，现在要查询这个对象的更改记录，那么对应代码为：

func (t *SimpleChaincode) testHistoryQuery(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) pb.Response{
   student1:=Student{1,"Devin Zeng"}
   key:="Student:"+strconv.Itoa(student1.Id)
   it,err:= stub.GetHistoryForKey(key)
   if err!=nil{
      return shim.Error(err.Error())
   }
   var result,_= getHistoryListResult(it)
   return shim.Success(result)
}
func getHistoryListResult(resultsIterator shim.HistoryQueryIteratorInterface) ([]byte,error){

   defer resultsIterator.Close()
   // buffer is a JSON array containing QueryRecords
   var buffer bytes.Buffer
   buffer.WriteString("[")

   bArrayMemberAlreadyWritten := false
   for resultsIterator.HasNext() {
      queryResponse, err := resultsIterator.Next()
      if err != nil {
         return nil, err
      }
      // Add a comma before array members, suppress it for the first array member
      if bArrayMemberAlreadyWritten == true {
         buffer.WriteString(",")
      }
      item,_:= json.Marshal( queryResponse)
      buffer.Write(item)
      bArrayMemberAlreadyWritten = true
   }
   buffer.WriteString("]")
   fmt.Printf("queryResult:\n%s\n", buffer.String())
   return buffer.Bytes(), nil
}

5.4部分复合键查询GetStateByPartialCompositeKey(objectType string, keys []string) (StateQueryIteratorInterface, error)

这个我在前面3.3已经说过了，只是因为那个函数即是复合键的，也是高级查询的，所以我在这里给这个函数留了一个位置。

6.调用另外的链上代码 InvokeChaincode(chaincodeName string, args [][]byte, channel string) pb.Response

这个比较好理解，就是在我们的链上代码中调用别人已经部署好的链上代码。比如官方提供的example02，我们要在代码中去实现a->b的转账，那么我们的代码应该如下：

func (t *SimpleChaincode) testInvokeChainCode(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) pb.Response{
   trans:=[][]byte{[]byte("invoke"),[]byte("a"),[]byte("b"),[]byte("11")}
   response:= stub.InvokeChaincode("mycc",trans,"mychannel")
   fmt.Println(response.Message)
   return shim.Success([]byte( response.Message))
}

这里需要注意，我们使用的是example02的链上代码的实例名mycc，而不是代码的名字example02.

7.获得提案对象Proposal属性

7.1 获得签名的提案GetSignedProposal() (*pb.SignedProposal, error)

从客户端发现背书节点的Transaction或者Query都是一个提案，GetSignedProposal获得当前的提案对象包括客户端对这个提案的签名。提案的内容如果直接打印出来感觉就像是乱码，其内包含了提案Header，Payload和Extension，里面更包含了复杂的结构，这里不讲，以后可以写一篇博客专门研究提案对象。

7.2获得Transient对象 GetTransient() (map[string][]byte, error)

Transient是在提案中Payload对象中的一个属性，也就是ChaincodeProposalPayload.TransientMap

7.3获得交易时间戳GetTxTimestamp() (*timestamp.Timestamp, error)

交易时间戳也是在提案对象中获取的，提案对象的Header部分，也就是proposal.Header.ChannelHeader.Timestamp

7.4 获得Binding对象 GetBinding() ([]byte, error)

这个Binding对象也是从提案对象中提取并组合出来的，其中包含proposal.Header中的SignatureHeader.Nonce,SignatureHeader.Creator和ChannelHeader.Epoch。关于Proposal对象确实很8复杂，我目前了解的并不对，接下来得详细研究。

8.事件设置SetEvent(name string, payload []byte) error

当ChainCode提交完毕，会通过Event的方式通知Client。而通知的内容可以通过SetEvent设置。

func (t *SimpleChaincode) testEvent(stub shim.ChaincodeStubInterface, args []string) pb.Response{
   tosend := "Event send data is here!"
   err := stub.SetEvent("evtsender", []byte(tosend))
   if err != nil {
      return shim.Error(err.Error())
   }
   return shim.Success(nil)
}

事件设置完毕后，需要在客户端也做相应的修改。由于我现在还没有做Application的开发，所以了解的还不够。以后也需要写一篇博客探讨这个话题。

最后，大家如果想进一步探讨Fabric或者使用中遇到什么问题可以加入QQ群【494085548】大家一起讨论。