ETHEREUM PET SHOP

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ETHEREUM PET SHOP

个人博客：sulenn

本文翻译至：https://truffleframework.com/tutorials/pet-shop 版本为：2017-07-20

本教程将构建一个名为 “宠物商店追踪系统” 的 dapp

本教程需要对以太坊和智能合约有一定的基础，了解 Html 和 JavaScript

注意：关于以太坊基本内容，可以阅读 Ethereum Overview

本教程将会覆盖：

设置开发环境
使用 Truffle Box 创建 Truffle 项目
编写智能合约
编译和移植智能合约
测试智能合约
创建与智能合约交互的用户界面
在浏览器中与dapp交互

1. 背景

pete 的宠物商店想要用以太坊记录他们宠物的收养人。商店在一次可以容纳16只宠物，并且他们有一个宠物数据库。 pete 想要一个将已领养的宠物同以太坊地址联系起来的dapp。

网站结构和风格已经给出。我们的工作是编写智能合约和前端逻辑进行使用。

2. 设置开发环境

在开始之前需要一些技术依赖。请安装如下：

之后，输入命令安装Truffle：

npm install -g truffle

为了验证truffle是否正确安装，终端输入 truffle version。如果有错，请确保npm模块已添加至路径

我们也将使用 Ganache 。Ganache是用于以太坊开发的个人区块链，可以使用它部署合约、开发应用和运行测试。下载链接为 http://truffleframework.com/ganache

注意：如果你的开发环境中没有图形界面，你也可以使用Truffle Develop。Truffle内嵌有个人区块链。你需要修改一些设置，如区块链运行的端口，以适应Truffle Develop

3. 使用Truffle Box创建Truffle项目

初始化当前目录。首先在你当前文件夹下创建一个目录，然后移动到该目录

mkdir pet-shop-tutorial

cd pet-shop-tutorial

我们为了本教程已经创建了一个叫 pet-shop 的 Truffle Box, 它包括基本的项目结构以及用户界面代码。使用 truffle unbox 命令解包 Truffle Box

truffle unbox pet-shop

注意：Truffle有几种不同的初始化方法。另外一种使用命令 truffle init，它将创建一个空的没有样例合约在内的 Truffle 项目。获取更多消息，请参考 Creating a project

3.1 目录结构

Truffle默认目录结构如下：

contracts/：包含用于智能合约的 Solidity 资源文件。其中有一个非常重要的合约 Migrations.sol，我们之后会谈论到
migrations/：Truffle 使用移植系统来处理智能合约部署。移植是一个特殊的智能合约，用于追踪智能合约的变化
test/：包含用于测试智能合约的 JavaScript 和 Solidity 文件
truffle-config.js：Truffle 配置文件

pet-shop Truffle Box 中有其它的文件和文件夹，但是我们现阶段不用担心

4. 编写智能合约

我们将编写智能合约，用于扮演dapp的后端逻辑和存储

在 contracts/ 目录中创建 Adoption.sol 文件
文件中添加如下内容：

pragma solidity ^0.5.0;

contract Adoption {

}

代码解读：

pragma solidity ^0.5.0; 表示所需 Solidity 的最小版本。 pragma 指的是 “additional information that only the compiler cares about”，而符号 ^ 指的是 “the version indicated or higher”
类似 JavaScript 或者 PHP，以分号作为结尾

4.1 变量设置

Solidity 是静态类型语言，所以像 strings 、integers 和 arrays 等数据类型必须定义。 Solidity 有一个特殊的数据类型 address 。address 指的是以太坊地址，长度为20字节。以太坊区块链上的每一个帐号和智能合约都有一个地址，可以用来发送和接收以太。

在 contract Adoption { 后一行添加如下变量

address[16] public adopters;

代码解读：

我们定义单个变量：adopters。这是一个以太坊地址数组。数组类型 address ，长度 16 ，
你可以发现 adopters 有 public属性。 Public 属性对应的变量有自带的 getter 方法，但是在数组的情况下需要传入一个关键值(数组索引下标)，并且只能返回一个值。我们将写一个函数用于返回整个数组，以便在 UI 中使用。

4.2 第一个函数：Adopting a pet

用户可以提出收养宠物的请求

在变量声明的下面添加如下函数

// Adopting a pet
function adopt(uint petId) public returns (uint) {
  require(petId >= 0 && petId <= 15);

  adopters[petId] = msg.sender;

  return petId;
}

代码解读：

在 Solidity 中，函数参数和输出参数的类型都必须事先被指定。本例中，我们传入一个整型参数 petId ，并且返回一个整型数字。
我们需要确保 petId 在我们 adopters 数组的范围内。Solidity 中，数组索引从 0 开始，所以 ID 值为 0 — 15 。我们使用 require() 确保 ID 在范围内。
如果 ID 在范围内，我们使用 adopters 数组。调用当前函数的个人或者智能合约的地址将被作为 msg.sender 保存。
最后，我们返回 petId 作为确认。

4.3 第二个函数：Retrieving the adopters

从 4.1 部分我们可知，数组的 getters 方法将通过给定的数组下标返回数组的单个值。我们 UI 需要更新所有的宠物收养状态，但是进行 16 次 API 调用又不理想。所以我们下一步是编写返回整个数组的函数

在 adopt() 方法后添加 getAdopters 函数

// Retrieving the adopters
function getAdopters() public view returns (address[16] memory) {
  return adopters;
}

因为 adopters 已经声明过，所以我们可以直接返回它。注意明确返回类型为 address[16] memory 。memory 指定变量的数据位置。
函数中 view 关键字表明该函数不会修改当前合约的状态。关于 view 更多的详细信息可以参考此处

5. 编译和移植智能合约

当前我们已经编写完智能合约，下一步将对其进行编译和移植

Truffle 有一个叫 Truffle Develop 的内嵌式开发者控制台 (developer console) ，它可以生成一条用于开发的区块链，我们使用它进行测试和部署合约。它支持在控制台直接运行 Truffle 命令。本教程中，我们将使用 Truffle Develop 在合约上执行操作。

5.1 编译

Solidity 是一门编译型语言，意味着我们需要编译 Solidity 为字节码以供以太坊虚拟机执行 (EVM)。可以把它想象成将人类可读的 Solidity 翻译成 EVM 理解的东西

打开终端，并确保当前路径为 dapp 项目根路径：

truffle compile

注意：如果你在 Windows 中运行命令时出现问题，请查看文档 resolving naming conflicts on Windows

你应该会看到和下面相似的输出：

Compiling ./contracts/Migrations.sol...
Compiling ./contracts/Adoption.sol...
Writing artifacts to ./build/contracts

5.2 移植

现在我们已经成功的编译了合约，是时候将它们移植至区块链了

移植是一个部署脚本，用于更改应用合约的状态，将合约从一个状态移动至另一个状态。对于第一次移植，你或许只是部署新代码，但是随着时间的推移，其它移植可能会移动数据或用新代码替换合约

注意：阅读更多有关移植 Truffle documentation

当前 migrations/ 目录中已经有一个 JavaScript 文件：1_initial_migration.js。它用于部署 Migrations.sol 合约来观察随后其它智能合约的部署，并且确保未来我们不会二次移植无变化修改的合约。

现在我们准备创建我们自己的移植脚本。

在 migtations/ 目录中创建 2_deploy_contracts.js 文件
在 2_deploy_contracts.js 文件中添加如下内容：

var Adoption = artifacts.require("Adoption");

module.exports = function(deployer) {
  deployer.deploy(Adoption);
};

在我们移植合约至区块链之前，我们需要运行一个区块链。本教程我们会使用 Ganache，一个用于以太坊开发的个人区块链，利用它部署合约，开发应用和运行测试。如果你还没有安装，可以下载，然后双击图标运行软件。它将生成区块链，并运行在本地 7545 端口。

注意：阅读更多关于 Ganache Truffle documentation

第一次运行 Ganache 如下图：

返回终端，移植合约至区块链

truffle migrate

你应该看到如下相似输出：

1_initial_migration.js
  ======================

     Deploying 'Migrations'
     ----------------------
     > transaction hash:    0x3b558e9cdf1231d8ffb3445cb2f9fb01de9d0363e0b97a17f9517da318c2e5af
     > Blocks: 0            Seconds: 0
     > contract address:    0x5ccb4dc04600cffA8a67197d5b644ae71856aEE4
     > account:             0x8d9606F90B6CA5D856A9f0867a82a645e2DfFf37
     > balance:             99.99430184
     > gas used:            284908
     > gas price:           20 gwei
     > value sent:          0 ETH
     > total cost:          0.00569816 ETH


     > Saving migration to chain.
     > Saving artifacts
     -------------------------------------
     > Total cost:          0.00569816 ETH


  2_deploy_contracts.js
  =====================

     Deploying 'Adoption'
     .............................
     .............................

你可以看到移植按顺序被执行，以及每一个移植的信息

在 Ganache中，区块链的状态已经改变。现在区块链显示当前区块是 4 ，但之前是 0。此外，第一个账户初始化时有 100 个 ether，但是现在只有 99.99 。因为移植需要开销。我们将在之后谈论更多关于交易开销。

移植之后的 Ganache

当前，你已经编写了第一个智能合约，并且将其部署至本地运行的区块链。现在是时候与智能合约进行交互以确保它是我们所想要的。

6. 测试智能合约

Truffle 可以非常灵活的进行智能合约测试，支持 JavaScript 和 Solidity 。本教程，我们使用 Solidity 编写测试。

在 test/ 目录中创建 TestAdoption.sol 文件。
在 TestAdoption.sol 文件中添加如下内容：

pragma solidity ^0.5.0;

import "truffle/Assert.sol";
import "truffle/DeployedAddresses.sol";
import "../contracts/Adoption.sol";

contract TestAdoption {
 // The address of the adoption contract to be tested
 Adoption adoption = Adoption(DeployedAddresses.Adoption());

 // The id of the pet that will be used for testing
 uint expectedPetId = 8;

 //The expected owner of adopted pet is this contract
 address expectedAdopter = address(this);

}

我们用三个 import 开始合约：

Assert.sol ：提供各种测试断言。在测试中，断言检查诸如相等、不相等或空来返回通过/失败。这里是 Truffle 中包含的断言完整列表。
DeployedAddresses.sol ：当运行测试时，Truffle 将在被测试的区块链中部署新的合约实例。智能合约获得部署合约的地址。
Adoption.sol ：我们想测试的智能合约

注意：前两个输入是引入的全局 Truflle 文件，不是 truffle 目录。 test/ 目录中没有 truffle 目录。

然后我们定义三个合约范围的变量：

首先，一个包含要测试的智能合约，调用 DeployedAddresses 智能合约来获取其地址
第二，设置测试 adoption 函数的宠物 ID
第三，由于 TestAdoption 合约将发送交易，我们设置 expectedAdoption (预期的收养人) 地址为 This (就是 TestAdoption 合约部署时分配的地址)，一个合约范围的变量获取当前合约的地址

6.1 测试 adopt() 函数

为了测试 adopt() 函数，我们需要知道的是一旦它执行成功，它将返回给定的 petId 。我们可以比较 adopt() 方法的返回值与我们传入的 ID 值是否相等

在 TestAdoption.sol 智能合约的 adoption 变量声明之后添加如下函数

// Testing the adopt() function
function testUserCanAdoptPet() public {
  uint returnedId = adoption.adopt(expectedPetId);

  Assert.equal(returnedId, expectedPetId, "Adoption of the expected pet should match what is returned.");
}

代码讲解：

我们用 expectedPetId 调用函数
最后，我们传递真实值、预期值和一条失败信息至 Assert.equal()。其中失败信息是当真实值和预期值不相等时输出到控制台的消息。

6.2 测试检索单个宠物主人

之前我们说过 public 变量有自带的 getter 方法，我们可以检索 6.1 中 adoption 测试所存储的地址。在测试阶段已存储的数据都是有效的，所以宠物 expectedPetId 的收养数据可用于其它测试。

TestAdoption.sol 文件中，在 6.1 添加的函数后面添加如下函数

// Testing retrieval of a single pet's owner
function testGetAdopterAddressByPetId() public {
  address adopter = adoption.adopters(expectedPetId);

  Assert.equal(adopter, expectedAdopter, "Owner of the expected pet should be this contract");
}

获得 adoption 合约中存储的收养人地址后，我们按照 6.1 中同样的方法进行相等断言测试

6.3 测试检索所有宠物主人

因为数组可以由给定的单个键返回单个值，所以我们创建了获得整个数组的getter方法

在 6.2 添加的函数后面写入下面函数

// Testing retrieval of all pet owners
function testGetAdopterAddressByPetIdInArray() public {
  // Store adopters in memory rather than contract's storage
  address[16] memory adopters = adoption.getAdopters();

  Assert.equal(adopters[expectedPetId], expectedAdopter, "Owner of the expected pet should be this contract");
}

注意 adopters 变量的 memory 属性。 memory 属性告诉 Solidity 将值暂时存储在内存中，而不是将它保存至合约的存储中。因为 adopters 是一个数组，我们知道宠物 expectedPetId 的收养人地址，所以我们用宠物 expectedPetId 的收养人地址和数组中对应 expectedPetId 下标的值进行对比。

6.4 运行测试

回到终端，运行测试：

truffle test

如果所有测试通过，你将看到终端输出如下相似内容：

此时 ganache 的相关状态变为：

7. 创建与智能合约交互的用户界面

现在我们已经创建了智能合约，并在本地的测试链上进行了部署，而且通过控制台验证了可以和它进行交互，是时候创建一个 UI ，以便于 Pete 来使用他的宠物商店。

pet-shop Truffle Box 包含应用程序的前端代码。代码在 src/ 目录下

前端无法使用编译系统 (webpack，grunt 等) 来尽可能简单的启动。应用程序的结构已经存在，我们将补充特定于以太坊的函数。这样，你就可以掌握这些知识并将其应用到你自己的前端开发中。

7.1 实例化web3

在文本编辑器中打开 /src/js/app.js
检查该文件。注意这里有一个全局 App 对象管理我们的应用，在 init() 中加载 pet 数据，然后调用函数 initweb3()。web3 JavaScript library 同以太坊区块链进行交互。它可以检索用户账户、发送交易、同智能合约交互以及其它。
从 initweb3 中移除多行内容，并且替换成如下：

// Modern dapp browsers...
if (window.ethereum) {
  App.web3Provider = window.ethereum;
  try {
    // Request account access
    await window.ethereum.enable();
  } catch (error) {
    // User denied account access...
    console.error("User denied account access")
  }
}
// Legacy dapp browsers...
else if (window.web3) {
  App.web3Provider = window.web3.currentProvider;
}
// If no injected web3 instance is detected, fall back to Ganache
else {
  App.web3Provider = new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:7545');
}
web3 = new Web3(App.web3Provider);

代码解读：

首先，我们检查是否使用新版的 dapp 浏览器或 MetaMask，其中将 ethereum Provider 注入至 window 对象。如果是的话，我们使用它来创建我们 web3 对象，此外我们也需要 ethereum.enable() 显式请求访问帐户
如果 ethereum 对象不存在，我们将检查注入的 web3 实例。如果存在，则表示我们正在使用老版本的dapp 浏览器 (如 Mist 或 MetaMask 的老版本)。如果是这样的话，我们获得它的 provoder 并且使用它创建我们的 web3 对象。
如果没有注入的 web3 实例，我们可以基于本地的 provider 创建 web3 对象。(这种备用方案使用于开发环境，但不安全且不适合生产)

7.2 实例化合约

现在我们可以通过 web3 和以太坊交互，我们需要实例化智能合约以便于 web3 可以发现和调用它。Truffle 有一个 truffle-contract 可以帮助做到这一步。它使合同信息与移植保持同步，因此您无需手动更改合同的部署地址。

/src/js/app.js 文件，移除 initContract 中的多行内容并且替换成如下内容：

$.getJSON('Adoption.json', function(data) {
  // Get the necessary contract artifact file and instantiate it with truffle-contract
  var AdoptionArtifact = data;
  App.contracts.Adoption = TruffleContract(AdoptionArtifact);

  // Set the provider for our contract
  App.contracts.Adoption.setProvider(App.web3Provider);

  // Use our contract to retrieve and mark the adopted pets
  return App.markAdopted();
});

代码解读：

首先为智能合约检索生成文件。生成文件有大量关于合约的信息，如部署地址和程序应用二进制接口(ABI)。 ABI 是一个 JavaScript 对象，它定义如何同合约进行交互，包括合约变量、函数和相关参数
一旦我们回调中有生成文件，我们就将它传递给 TruffleContract() 函数。这会创建一个我们可以与之交互的合约实例。
合约实例化之后，我们使用 App.web3Provider 值设置它的 web3 provider。
然后调用应用程序的 markAdopted() 函数，以防宠物在之前已被领养。我们已经将它封装为一个独立的函数，因为我们需要在修改智能约合数据后更新 UI 。

7.3 获取已领养宠物，更新 UI

/src/js/app.js/ 文件，移除 markAdopted 文件中多行内容，替换成如下：

var adoptionInstance;

App.contracts.Adoption.deployed().then(function(instance) {
  adoptionInstance = instance;

  return adoptionInstance.getAdopters.call();
}).then(function(adopters) {
  for (i = 0; i < adopters.length; i++) {
    if (adopters[i] !== '0x0000000000000000000000000000000000000000') {
      $('.panel-pet').eq(i).find('button').text('Success').attr('disabled', true);
    }
  }
}).catch(function(err) {
  console.log(err.message);
});

代码解读：

我们访问已部署的 Adoption 合约，然后在这个实例上调用 getAdopters() 方法
首先我们在智能合约调用之外声明变量 adoptionInstance 变量。以便在最初检索它之后可以访问该实例
call() 方法允许不用发送完整交易就可以从区块链上读取数据，意味着我们不需要花费任何 ether
调用 getAdopters() 之后，我们循环遍历 adopters ，检查每个宠物是否已被领养。因为数组是 address 类型，以太坊初始化数组为16个空的 addresses。这就是为什么我们检查空地址串而不是 null 或其它 falsey 值
一旦发现 petId 对应的地址不为空地址，我们就 disable 它的收养按钮，并且修改按钮 text 为 “Success” ，以便于用户得到反馈
出现的任何错误会显示在控制台

7.4 处理 adopt() 函数

/src/js/app.js/ 文件，移除 handleAdopt 文件中多行内容，替换成如下：

var adoptionInstance;

web3.eth.getAccounts(function(error, accounts) {
  if (error) {
    console.log(error);
  }

  var account = accounts[0];

  App.contracts.Adoption.deployed().then(function(instance) {
    adoptionInstance = instance;

    // Execute adopt as a transaction by sending account
    return adoptionInstance.adopt(petId, {from: account});
  }).then(function(result) {
    return App.markAdopted();
  }).catch(function(err) {
    console.log(err.message);
  });
});

代码解读：

我们使用 web3 获取用户账号。在错误检测之后，我们选择账户的第一个账号
这里，我们像之前一样获取已部署的合约，并且将实例存储为 adoptionInstance。接下来，我们将发送一个交易而不是调用。交易需要一个 from" 地址，并且需要 cost 。 cost 就是指用 ether 交付，称作为 gas 。 gas 花费是在智能合约上执行计算或存储数据所需的费用。我们通过执行 adopt() 函数发送交易，该函数需要宠物 ID 和包含账号地址的对象，这个对象就是 account。
发送交易的结果是交易对象。如果没有错误，我们会调用 markAdopted() 函数将最新的存储数据同步至 UI

8. 在浏览器中和 dapp 交互

现在我们准备使用 dapp

8.1 安装和配置 MetaMask

浏览器中和 dapp 交互最简单的方式是通过 MetaMask，适用于 Chrome 和 Firefox 的扩展插件

在浏览器中安装 MetaMask
安好后，你可以在地址栏看见 MetaMask 狐狸图标。点击图标，出现如下：

点击 accept
然后你将看见使用细则。阅读之后，滚动至底端，然后点击 Accept

现在你将看见最初的 MetaMask 。点击 Import Existing DEN

在方框中标记 Wallet Seed，输入 Ganache 中出现的助记符

助记符如下：

警告：不要在 main Ethreum network 上使用此助记符。如果你发送 ETH 给任何由此助记符生成的账号，你将会失去它。

在下面输入密码，点击 OK

现在我们需要将 MetaMask 链接至由 Ganache 生成的区块链上。点击显示 “Main Network” 的菜单，选择 Custom RPC

在标题为 “New RPC URL” 的框中输入 http://127.0.0.1:7545 并单击 Sava

顶部的网络名将转换为 “Private Network”

点击 “Setting” 旁边的向左箭头关闭当前页面，返回到 Accounts 页面

每一个由 Ganache 创建的账号都有 100 ether。你会发现第一个账号略微少于 100 ，因为当合约部署和测试时消耗了一部分 gas

配置完成

8.3 安装和配置 lite-server

我们现在可以启动本地 web 服务器，使用 dapp。我们将使用 lite-server 包来服务我们的静态文件。

在文本编辑器中打开 bs-config.json ，检查内容：

{
  "server": {
    "baseDir": ["./src", "./build/contracts"]
  }
}

这告诉 lite-server 那些文件包含在我们基目录中。我们为我们网站文件添加 ./src 目录，为合约文件添加 ./build/contracts 目录

我们也在 package.json 文件中对 script 对象添加了 dev 命令。script 对象允许我们将控制台命令别名为单个 npm 命令。在这种情况下，我们只是执行一个命令，但可能有更复杂的配置。你应该看到如下：

"scripts": {
  "dev": "lite-server",
  "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
},

这告诉 npm 运行我们本地安装的 lite-server ，当我们从终端执行 npm run dev 时

8.4 使用 dapp

启动本地 web 服务：

npm run dev

dev 服务器将运行，自动打开包含 dapp 的新浏览器页面

使用 dapp，点击你所选择宠物对应的 Adopt 按钮
MetaMask 将会自动提示你批准该交易。点击 Submit 批准该交易

你将发现之前的 adopted 按钮变成了 “Success”，并且无法继续点击，因为该宠物已经被领养。

注意：如果按钮没有自动变为 “Success” ，请刷新浏览器

在 MetaMask 中，你将发现交易列表：

你也可以发现 Ganache 中有同样的交易列表

恭喜！你在成为全栈 dapp 开发师的路上迈出了一大步。对于本地开发，您拥有开始制作更高级 dapp 所需的所有工具。如果您想让其他人使用 dapp ，请继续关注我们将来部署到 Ropsten testnet 的教程。