面向 Java 開發人員的鏈程式碼簡介
您或許聽說過區塊鏈，但可能不確定它對 Java™ 開發人員有何用。本教程將幫助大家解惑。我將分步展示如何使用 Hyperledger Fabric v0.6 來構建、執行和執行使用 Java 語言編寫的智慧合約或鏈程式碼。您將安裝一些工具，定義本地區塊鏈網路，構建並執行一個鏈程式碼智慧合約。
有關區塊鏈的概述，請參閱 developerWorks 部落格中的 “區塊鏈是什麼？分散式賬本技術入門”。
前提條件
本教程假設您滿足以下前提條件：
- 聽說過區塊鏈或 Hyperledger Fabric 框架
- 擁有中等水平的 Java 程式設計知識，以及使用該語言和平臺的經驗
- 熟悉或（最好）精通使用：
- Eclipse IDE
- Docker 和 Docker Compose
- Gradle
- Linux 命令列
- SoapUI 或另一種 HTTP 客戶端軟體，比如 Postman
您還應該能夠在最少的指導下在計算機上安裝軟體。由於篇幅所限，我不會介紹所有必要軟體的詳細安裝說明；為您提供軟體的網站應該提供了安裝說明。
深入介紹本教程之前，我想簡單說說區塊鏈。
區塊鏈基礎
儘管關於區塊鏈存在大量炒作，但它確實物有所值。該技術不僅本身很有趣，而且它是顛覆性的，有潛力徹底變革網際網路上的業務執行方式。
如何變革？讓我們來想想一次成功的業務交易的基本屬性：
- 信任：我們達成了協議，但我能夠真的相信您會遵守它（或尊重我）嗎？
- 透明性：允許檢視 “幕後情況”（這既能建立信任，又能減少對信任的需求）。
- 責任性：用來定義確定所有各方是否都認為該協議得以遵守的條件。 兩方或多方之間的任何業務關係的健康程度對應於上述 3 種屬性的不同級別（例如，更信任意味著需要的透明度更少，反之亦然），但其中一些屬性必須存在，否則就會出現問題。
“區塊鏈技術正被快速應用到您身邊的軟體開發專案中。您準備好了嗎？”
區塊鏈有何幫助？首先，通過使用通用框架，業務合作伙伴可以提前建立一個信任網路。然後，通過使用對所有交易方可見的賬本，區塊鏈提供了透明性。最後，通過採用所有各方的一致意見（使用智慧合約或鏈程式碼的形式），建立了責任制。
這對 Java 開發人員有何意義？
Hyperledger 社群和 Hyperledger Fabric 的快速發展，意味著區塊鏈技術正快速被應用到您身邊的軟體開發專案中。您準備好了嗎？
區塊鏈技術發展形勢
有時，開發技術可能會妨礙業務問題的解決。本教程的主要目的是展示如何編寫 Java 鏈程式碼，所以我選擇了最簡單的開發技術組合來實現此目的。
也就是說，該組合中的元件還有其他選擇。在本教程中，我將使用 Docker 作為網路容器環境，而另一個選擇是帶 VirtualBox 的 Vagrant。如果從未使用過 Vagrant，您至少應該嘗試一下。
Docker 是一個容器環境，而 Vagrant 使用了虛擬化。在與 VirtualBox 結合使用時，虛擬化環境對計算環境進行了不同程度的控制，這一點備受一些開發人員的青睞（使其成為 fabric 開發人員的理想選擇）。
如果想進一步瞭解容器化與虛擬化孰優孰劣，請參閱 developerWorks 部落格上的 “Docker 是什麼？容器對應用程式有哪些好處的簡介”。
如果開發人員只想編寫程式碼，而不必擔心容器、虛擬化或任何基礎架構，那麼可以選擇 IBM® Bluemix®。儘管 Bluemix 支援執行完整的 IBM 區塊鏈網路，但它目前還不支援使用 Java 語言開發鏈程式碼。預計此情況很快就會發生變化，所以請時刻關注。
如果在您的印象中，區塊鏈技術當時的發展情況非常不穩定，您是對的。但是，這意味著您在恰當的時機（從一開始）就開始接觸區塊鏈和鏈程式碼。隨著該技術發展成熟，您早期階段學習該技術的投資將會不斷得到豐厚的回報。
區塊鏈是能夠徹底改變每個人的業務執行方式的顛覆式技術之一。這類技術不僅包括 B2B，還包括 B2C，甚至還有 C2C。這的確是一個非常激動人心的時刻。
讓我們開始吧！
設定開發環境
要執行鏈程式碼，首先需要設定開發環境。
完成本節後，您就可以執行一個 Hyperledger Java 鏈程式碼示例了，在該示例中，您將在真實鏈程式碼上部署和呼叫交易。然後，我將展示如何（幾乎）從頭編寫一個新鏈程式碼程式。
在本節中，您將：
- 設定網路環境 — 用於執行您的本地區塊鏈網路。
- 安裝構建軟體 — 用於構建您的鏈程式碼。
- 安裝一個 HTTP 客戶端 — 用於在您的鏈程式碼上呼叫交易。
- 啟動區塊鏈網路。
- 構建 Java shim 客戶端 JAR。
實話說，要編寫鏈程式碼，有許多設定工作要做。但是，如果您按照這些說明進行操作並稍微勤奮一點，您的付出將是值得的。
1.設定網路環境
本教程將使用 Docker 以及來自 Docker Hub 的預構建區塊鏈網路元件映象來執行本地區塊鏈網路。如果願意的話，可以從頭構建 fabric（畢竟它是開源的），但在此階段，使用 Docker Hub 中提供的預構建的 Hyperledger Fabric 映象更容易一些。
我在介紹中已經提到過，另一個選擇（您可能在 Hyperledger 文件中看到過）是使用 Vagrant 和 VirtualBox。Vagrant 是 fabric 開發人員的一個不錯選擇，但作為鏈程式碼開發人員，與處理 fabric 本身相比，我們更關心鏈程式碼的構建、執行和測試。
如果已經安裝 Docker 1.12 版或更高版本，可以跳到下一節（“安裝構建軟體”）。在下面的操作說明中，假設您尚未安裝 Docker（也就是說，您不是從以前的 Docker 版本進行升級）。安裝 Docker 的過程中也會安裝 Docker Compose，該工具用於定義和執行需要多個容器的應用程式，比如本教程中將執行的本地 Hyperledger 區塊鏈網路。
安裝 Docker 可在這裡找到針對 Mac、Windows 和 Linux 的安裝說明：
將 Docker 安裝在 Mac、Windows 和 Linux 上
驗證 Docker 安裝 要測試 Docker 安裝，可開啟一個終端視窗（或 Windows 上的命令提示符）並鍵入以下命令：
docker -v
docker-compose -v
複製程式碼您會獲得以下輸出：
$ docker -v
Docker version 1.13.1, build 092cba3
$ docker-compose -v
docker-compose version 1.11.1, build 7c5d5e4
複製程式碼如果想檢視 Docker 的實際執行效果，您可執行 hello-world 映象，如下所示：
$ docker run hello-world
Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
78445dd45222: Pull complete
Digest: sha256:c5515758d4c5e1e838e9cd307f6c6a0d620b5e07e6f927b07d05f6d12a1ac8d7
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest
Hello from Docker! This message shows that your installation appears to be working correctly.
To generate this message, Docker took the following steps:
1. The Docker client contacted the Docker daemon.
2. The Docker daemon pulled the "hello-world" image from the Docker Hub.
3. The Docker daemon created a new container from that image which runs the
executable that produces the output you are currently reading.
4. The Docker daemon streamed that output to the Docker client, which sent it
to your terminal.
To try something more ambitious, you can run an Ubuntu container with:
$ docker run -it ubuntu bash
Share images, automate workflows, and more with a free Docker ID:
https://cloud.docker.com/
For more examples and ideas, visit:
https://docs.docker.com/engine/userguide/
複製程式碼2.安裝構建軟體
對於構建系統，Hyperledger Fabric 使用了 Gradle，本教程也將使用它。Gradle 是一個構建自動化系統，它結合使用了指定構建元件的簡單語法與 Apache Ant 和 Apache Maven 的最佳特性，建立了一個容易使用的強大構建系統。如此多開發人員正將他們的專案切換到 Gradle，這不足為奇。請注意，本文使用的是 Gradle 3.3 版本。使用其他版本的 Gradle 可能會導致專案搭建失敗。
可以在 Gradle 主頁 上進一步瞭解 Gradle（和它的一些知名度高的使用者）。
安裝 Gradle 要安裝 Gradle，請按照下面的說明進行操作：
將 Gradle 安裝在 Mac、Windows 和 Linux 上
驗證 Gradle 安裝 要驗證 Gradle 安裝，可開啟一個終端視窗並執行此命令：
gradle -v
複製程式碼您會看到以下輸出：
$ gradle -v
------------------------------------------------------------
Gradle 3.3
------------------------------------------------------------
Build time: 2017-01-03 15:31:04 UTC
Revision: 075893a3d0798c0c1f322899b41ceca82e4e134b
Groovy: 2.4.7
Ant: Apache Ant(TM) version 1.9.6 compiled on June 29 2015
JVM: 1.8.0_102 (Oracle Corporation 25.102-b14)
OS: Mac OS X 10.12.3 x86_64
複製程式碼####3.安裝 HTTP 客戶端
接下來安裝 HTTP 客戶端軟體，它允許鏈程式碼與 Hyperledger 區塊鏈結構的 REST 介面進行通訊。您的瀏覽器可以發出 HTTP GET，但要與 fabric 進行互動，您需要能夠通過 POST 發出訊息。這意味著您需要一個 HTTP 客戶端。
我為本教程選擇的 HTTP 客戶端是 SoapUI，它提供了一個強大的、容易使用的、包含許多功能的免費社群版本。
安裝 SoapUI 要安裝 SoapUI，請按照下面的說明進行操作：
為 Mac OS、Windows 和 Linux 安裝 SoapUI
驗證 SoapUI 安裝 要確認 SoapUI 已安裝，可在計算機上啟動該應用程式。在 Mac OS 上，開啟 SoapUI 後會顯示 SoapUI Starter Page，如圖 1 所示。
Mac OS X 上的 SoapUI
4.啟動區塊鏈網路
現在您已安裝開發和測試鏈程式碼所需的軟體，是時候啟動本地區塊鏈網路了。第一步是定義網路的配置。
首先，建立一個目錄，用它作為鏈程式碼開發過程中使用的所有原始碼的 root 目錄。在本教程中，我將使用 ~/home/mychaincode（或 Windows 上的 C:\home\chaincode）。
接下來，將 GOPATH 環境變數設定為此路徑。我們不會編譯任何 Go 程式碼，也不會構建 Golang 包或其他二進位制檔案，但 Golang 術語已融合到 Hyperledger 中，所以熟悉按 Go 語言和 GOPATH 的方式進行思考是一個不錯的主意。
在 Linux 上，執行以下命令：
export GOPATH=~/home/mychaincode
複製程式碼或者在 Windows 上，可以使用以下命令：
SET GOPATH=C:\home\mychaincode
複製程式碼接下來，必須告訴 Docker Compose 如何建立和執行區塊鏈對等網路。該網路是使用 YAML 定義的，應該將它命名為 docker-compose.yml。可以將檔案命名為其他名稱，但在啟動 Docker Compose 時，必須指定 -f 標誌。建議堅持使用預設名稱，也就是 docker-compose.yml。
在 GOPATH 的 root 目錄中建立 docker-compose.yml 檔案。貼上以下內容：
membersrvc:
image: hyperledger/fabric-membersrvc
ports:
- "7054:7054"
command: membersrvc
vp0:
image: hyperledger/fabric-peer:x86_64-0.6.0-preview
ports:
- "7050:7050"
- "7051:7051"
- "7053:7053"
environment:
- CORE_PEER_ADDRESSAUTODETECT=true
- CORE_VM_ENDPOINT=unix:///var/run/docker.sock
- CORE_LOGGING_LEVEL=DEBUG
- CORE_PEER_ID=vp0
- CORE_PEER_PKI_ECA_PADDR=membersrvc:7054
- CORE_PEER_PKI_TCA_PADDR=membersrvc:7054
- CORE_PEER_PKI_TLSCA_PADDR=membersrvc:7054
- CORE_SECURITY_ENABLED=false
- CORE_SECURITY_ENROLLID=test_vp0
- CORE_SECURITY_ENROLLSECRET=MwYpmSRjupbT
links:
- membersrvc
command: sh -c "sleep 5; peer node start --peer-chaincodedev"
複製程式碼這裡涉及許多內容，其中大部分內容都不屬於本教程的討論範圍，但我想稍微解釋一下。
- 此檔案告訴 Docker Compose 定義兩個服務：
- membersrvc：提供成員服務的成員服務節點，具體來講，它是一個證照籤發機構 (CA)，負責處理所有加密解密工作（比如頒發和撤銷證照）。將用於此目的的預構建 Docker 映象命名為 hyperledger/fabric-membersrvc。
- vp0：網路中的單獨驗證對等節點。對於開發目的，我們不需要奢侈地執行對等網路驗證，只需要一個對等節點即可。將用於此目的的預構建 Docker 映象命名為 hyperledger/fabric-peer： x86_64-0.6.0-preview。請注意，由於 Fabric 版本升級，如果省略掉冒號及之後的字元，會導致構建錯誤。此處指定使用 Fabric 0.6 版本。hyperledger/fabric-peer 等同於 hyperledger/fabric-peer：latest。
- 一些環境變數由 vp0 對等節點設定。請注意，CORE_LOGGING_LEVEL 變數被設定為 DEBUG。這會生成大量輸出，這些輸出有時很方便。但是，如果想要更少的輸出，可將該級別更改為 INFO。請參閱 Hyperledger 設定文件中的 “日誌控制” 瞭解日誌級別的更多資訊。 可以在 Docker 網站 上找到有關 Docker Compose YML 檔案定義的更多資訊。
接下來請注意，CORE_SECURITY_ENABLED 的值為 false。這意味著 fabric 不需要您傳送任何型別的終端使用者憑證。安全性不屬於本教程的討論範圍，但是如果您有興趣瞭解更多資訊，可以根據您的鏈程式碼請求來查閱這篇安全功能說明。
最後提醒一句：對任何這些值的預設設定（尤其是埠值）的任何改動都有可能導致本教程中的示例無法執行。區塊鏈網路是一組分散式軟體元件，它們需要經過精確協調的通訊。強烈建議在理解 fabric 的所有元件如何相互作用之前，不要更改埠值的預設值。
完成區塊鏈的定義後，就可以啟動本地區塊鏈網路了。為此，請執行 Docker Compose。導航到您的 $GOPATH 並執行此命令：
docker-compose up
複製程式碼您會在終端視窗中獲得以下輸出：
$ docker-compose up
.
.
Pulling membersrvc (hyperledger/fabric-membersrvc:latest)...
latest: Pulling from hyperledger/fabric-membersrvc
.
.
Status: Downloaded newer image for hyperledger/fabric-membersrvc:latest
Pulling vp0 (hyperledger/fabric-peer:latest)...
latest: Pulling from hyperledger/fabric-peer
.
.
Status: Downloaded newer image for hyperledger/fabric-peer:latest
Creating mychaincode_membersrvc_1
Creating mychaincode_vp0_1
Attaching to mychaincode_membersrvc_1, mychaincode_vp0_1
vp0_1 | 19:30:03.773 [logging] LoggingInit -> DEBU 001 Setting default logging level to DEBUG for command 'node'
vp0_1 | 19:30:03.773 [nodeCmd] serve -> INFO 002 Running in chaincode development mode
.
.
.
vp0_1 | 19:30:04.146 [peer] chatWithSomePeers -> DEBU 07c Starting up the first peer of a new network
vp0_1 | 19:30:04.146 [consensus/statetransfer] verifyAndRecoverBlockchain -> DEBU 07d Validating existing blockchain, highest validated block is 0, valid through 0
vp0_1 | 19:30:04.146 [consensus/statetransfer] blockThread -> INFO 07e Validated blockchain to the genesis block
vp0_1 | 19:30:04.146 [consensus/handler] 1 -> DEBU 07f Starting up message thread for consenter
vp0_1 | 19:30:04.146 [nodeCmd] serve -> INFO 080 Starting peer with ID=name:"vp0" , network ID=dev, address=172.17.0.3:7051, rootnodes=, validator=true
vp0_1 | 19:30:04.146 [rest] StartOpenchainRESTServer -> INFO 081 Initializing the REST service on 0.0.0.0:7050, TLS is disabled.
vp0_1 | 19:30:04.147 [peer] ensureConnected -> DEBU 082 Starting Peer reconnect service (touch service), with period = 6s
.
.
複製程式碼此輸出告訴您該網路在正常執行，已準備好接受鏈程式碼註冊請求。
備註：突出顯示的行應該僅在第一次執行區塊鏈網路時出現，因為 Docker 需要從 Docker Hub 下載映象。映象下載到計算機後，僅在來自 Docker Hub 的映象比您計算機上的映象更新時，Docker 才會拉入它們。
現在已準備好構建 Java shim 客戶端 JAR，它允許 Java 語言鏈程式碼與 Hyperledger Fabric 框架進行通訊。
5.構建 Java shim 客戶端 JAR
在執行鏈程式碼示例前，需要從 Hyperledger 的 GitHub 儲存庫獲取最新的原始碼。
首先，需要將 Hyperledger Fabric 克隆到本地機器上，以便構建鏈程式碼（備註：這是一項臨時措施；在以後某個時刻，應該能從主要的 Maven 儲存庫訪問 Java shim 客戶端 JAR）。
備註：回想一下，您之前已將 GOPATH 設定為 Linux（或 Mac）上的 ~/home/mychaincode 或 Windows 上的 C:\home\mychaincode。
執行此命令來建立結構構建指令碼所期望的目錄結構：
mkdir -p $GOPATH/src/github.com/hyperledger
複製程式碼接下來，導航到已建立的新目錄結構的底部：
cd $GOPATH/src/github.com/hyperledger
複製程式碼您需要從這裡獲取 Hyperledger 原始碼，以便構建 Java shim 客戶端 JAR。
可通過兩種方式獲得 Hyperledger 原始碼。
-
不使用 git： 導航到 Hyperledger GitHub 映象，選擇v0.6分支，並單擊 Clone or download 按鈕，然後單擊 Download ZIP（參見圖 2）。一個名為 fabric-master.zip 的 ZIP 檔案被下載到您的計算機，您可以將它解壓到 $GOPATH/src/github.com/hyperledger。備註：請確保在解壓該檔案時，將 root 目錄的名稱從 fabric-master 更改為 fabric。
-
使用 git： 導航到 $GOPATH/src/github.com/hyperledger，將文字欄位中的 URL 複製到 “Clone with HTTPS” 框中（參見圖 2 中的箭頭），然後使用複製的 URL 執行此命令：
git clone https://github.com/hyperledger/fabric.git
複製程式碼或
git clone –b v0.6
https://gerrit.hyperledger.org/r/fabric
複製程式碼您會看到 git 命令返回了以下終端視窗輸出：
$ git clone https://github.com/hyperledger/fabric.git
Cloning into 'fabric'...
remote: Counting objects: 26976, done.
remote: Compressing objects: 100% (406/406), done.
remote: Total 26976 (delta 172), reused 0 (delta 0), pack-reused 26558
Receiving objects: 100% (26976/26976), 43.68 MiB | 4.85 MiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (15114/15114), done.
複製程式碼現在您已準備好構建 Java 鏈程式碼 shim 客戶端 JAR。導航到 $GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim/java 並執行以下兩個命令：
gradle -b build.gradle clean
gradle -b build.gradle build
複製程式碼Gradle 構建輸出應如下所示：
$ cd $GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim/java
$ gradle -b build.gradle clean
Starting a Gradle Daemon (subsequent builds will be faster)
:core:chaincode:shim:java:clean
BUILD SUCCESSFUL
Total time: 5.422 secs
$ gradle -b build.gradle build
:core:chaincode:shim:java:copyProtos UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:extractIncludeProto
:core:chaincode:shim:java:extractProto UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:generateProto UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:compileJava
:core:chaincode:shim:java:processResources
:core:chaincode:shim:java:classes
:core:chaincode:shim:java:jar
:core:chaincode:shim:java:assemble
:core:chaincode:shim:java:extractIncludeTestProto
:core:chaincode:shim:java:extractTestProto UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:generateTestProto UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:compileTestJava UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:processTestResources UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:testClasses UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:test UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:check UP-TO-DATE
:core:chaincode:shim:java:build
:core:chaincode:shim:java:copyToLib
:core:chaincode:shim:java:generatePomFileForMavenJavaPublication
:core:chaincode:shim:java:publishMavenJavaPublicationToMavenLocal
:core:chaincode:shim:java:publishToMavenLocal
BUILD SUCCESSFUL
Total time: 4.521 secs
複製程式碼構建過程中執行的最後一件事是，將 shim 客戶端 JAR 新增到本地 Maven 儲存庫。現在您已準備好構建鏈程式碼。除非在未來某個時刻要更新結構原始碼，或者出於某種原因想要再次重新構建 shim 客戶端 JAR，否則不需要再次執行 Java shim 客戶端 JAR。
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