13.2 链码的原理、接口与结构
在超级账本Fabric中，链码（chaincode）延伸自智能合约的概念（链码使用参见本书9.5节），支持采用主流高级编程语言编写。
链码会对Fabric应用程序发送的交易做出响应，执行代码逻辑，与账本进行交互。区块链网络中的成员商定业务逻辑后，可将业务逻辑编程到链码中，大家遵循合约执行。
链码会创建一些状态（state）并写入账本中。状态带有绑定到链码的命名空间，仅限于创建它的链码使用，不能被其他链 码直接访问。不过，在合适的许可范围内，一个链码也可以调用另一个链码，间接访问其状态。另外，在一些场景下，不仅需要访问状态的当前值，还需要能够查询 状态的所有历史值，这就对存放账本状态的数据库提出了更多的要求。
链码在Fabric节点上的隔离沙盒（目前为Docker容器）中执行，并通过gRPC协议来与节点进行交互。必要的交互包括调用链码、读写账本、返回响应结果等。
Fabric支持多种计算机语言实现的链码，包括Golang、JavaScript、Java等。下面以Golang为例介绍链码需要实现的接口和必要结构。
13.2.1 Chaincode接口
每个链码都需要实现以下Chaincode接口：
type Chaincode interface {
Init(stub ChaincodeStubInterface) pb.Response
Invoke(stub ChaincodeStubInterface) pb.Response
}
其中：
·Init：当链码收到实例化（instantiate）或升级（upgrade）类型的交易时，Init方法会被调用；
·Invoke：当链码收到调用（invoke）或查询（query）类型的交易时，Invoke方法会被调用。
13.2.2 链码结构
一个链码的必要结构如下所示：
package main
// 引入必要的包
import (
"github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim"
pb "github.com/hyperledger/fabric/protos/peer"
)
// 声明一个结构体
type SimpleChaincode struct {}
// 为结构体添加Init方法
func (t *SimpleChaincode) Init(stub shim.ChaincodeStubInterface) pb.Response {
// 在该方法中实现链码初始化或升级时的处理逻辑
// 编写时可灵活使用stub中的API
}
// 为结构体添加 Invoke 方法
func (t *SimpleChaincode) Invoke(stub shim.ChaincodeStubInterface) pb.Response {
// 在该方法中实现链码运行中被调用或查询时的处理逻辑
// 编写时可灵活使用stub中的API
}
// 主函数，需要调用 shim.Start() 方法
func main() {
err := shim.Start(new(SimpleChaincode))
if err != nil {
fmt.Printf("Error starting Simple chaincode: %s", err)
}
}
1.依赖包
从import代码段可以看到，链码需要引入如下的依赖包：
·"github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim"：shim包提供了链码与账本交互的中间层。链码通过shim.ChaincodeStub提供的方法来读取和修改账本状态；
·pb"github.com/hyperledger/fabric/protos/peer"：Init和Invoke方法需要返回pb.Response类型。
2.Init和Invoke方法
编写链码，关键是要实现Init和Invoke这两个方法。
当部署或升级链码时，Init方法会被调用。如同名字所描述的，该方法用来完成一些初始化的工作。当通过调用链码来做一些实际性的工作时，Invoke方法被调用，因此响应调用或查询的业务逻辑都需要在该方法中实现。
Init或Invoke方法以stub shim.ChaincodeStubInterface作为传入参数，pb.Response作为返回类型。其中，stub包含丰富的API，功能包括 对账本进行操作、读取交易参数、调用其他链码等，链码开发者最好能够熟练使用这些API。
stub中包含的API将在下一节详细介绍。
13.2.3 链码基本工作原理
在Fabric中，链码运行在节点上的沙盒（Docker容器）中，被调用时的基本工作流程如图13-2所示。
图13-2 链码工作流程
首先，用户通过客户端（SDK或CLI），向Fabric的背书节点（endorser）发出调用链码的交易提案（proposal）。节点对提案进行包括ACL权限检查在内的各种检验，通过后则创建模拟执行这一交易的环境。
之后，节点和链码容器之间通过gRPC消息来交互，模拟执行交易并给出背书结论。两者之间采用ChaincodeMessage消息，基本结构如下：
message ChaincodeMessage {
enum Type {
UNDEFINED = 0;
REGISTER = 1;
REGISTERED = 2;
INIT = 3;
READY = 4;
TRANSACTION = 5;
COMPLETED = 6;
ERROR = 7;
GET_STATE = 8;
PUT_STATE = 9;
DEL_STATE = 10;
INVOKE_CHAINCODE = 11;
RESPONSE = 13;
GET_STATE_BY_RANGE = 14;
GET_QUERY_RESULT = 15;
QUERY_STATE_NEXT = 16;
QUERY_STATE_CLOSE = 17;
KEEPALIVE = 18;
GET_HISTORY_FOR_KEY = 19;
}
Type type = 1;
google.protobuf.Timestamp timestamp = 2;
bytes payload = 3;
string txid = 4;
SignedProposal proposal = 5;
ChaincodeEvent chaincode_event = 6;
}
链码容器的shim层则是节点与链码交互的中间层。当链码的代码逻辑需要读写账本时，链码会通过shim层发送相应操作类型的ChaincodeMessage给节点，节点本地操作账本后返回响应消息。
客户端收到足够的背书节点的支持后，便可以将这笔交易发送给排序节点（orderer）进行排序，并最终写入区块链。
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