Hyperledger Fabric 中智慧合約的基本元件概述

作者：Matt Zand and Navil Rodrigues

譯者 宋丹陽

Hyperledger Fabric 的架構在設計上，就包含了對執行企業級區塊鏈應用的，至關重要的基本元件。事實上，隨著大型專案開始大規模的安全、實時地管理大量交易，Hyperledger Fabric 的能力得到了充分的理解和讚賞。

正如此，與以太坊等公共區塊鏈平臺不同，Hyperledger Fabric 的學習曲線會相對陡峭；但是，當您的應用投入生產環境或是當您負責擴充套件它的運營時，這些耐心學習將得到回報。

智慧合約，或者叫鏈碼，在 Hyperledger Fabric 中發揮著比其他元件更重要的作用。的確，作為一名專業的 Hyperledger Fabric 開發者，你應該逐漸掌握鏈碼從邏輯設計到開發、測試和部署的方方面面。與以太坊不同，在一個鏈碼中，您可以同時執行多個智慧合約。實際上，在聯盟模型中，每個成員都可以在其節點中擁有自己的智慧合約。這包括了在私有通道內與其他成員通訊的智慧合約，以及連線到 Orderer節點 和系統管理節點的系統智慧合約。正是因為鏈碼如此重要，在本文中我們將簡要介紹其中的關鍵部分。

作為開發人員，您需要知道使用 JavaScript 程式語言，是在鏈碼中編碼和為 Hyperledger Fabric 開發智慧合約的最簡單方法（儘管您也可以使用 Java、Python 或 Go）。同時，您可以選擇任意的文字編輯器來開發。當您完成基本的設定之後，您應該瞭解以下用於開發 Fabric 鏈碼的基本概念：

• Contract 類

• Contract 結構

• ChaincodeStub 介面

• 分散式賬本資料表示

• 鏈碼中的日誌

在接下來的部分中，我們將向您簡要介紹這些概念，並向您展示如何以及在何處使用它們。

I - 鏈碼中的Contract類

在 Hyperledger Fabric 中，智慧合約需要繼承Contract類的所有方法，這個類包含在 fabric-contract-api npm 包中。這些不同的方法被呼叫以響應在鏈上的交易。下面是一個從合約 API 繼承 Contract 類的例子，下面是對其關鍵方法的簡要說明：

建構函式

Contract類中的建構函式有一個name變數作為可選輸入引數，用於為您的智慧合約命名。如果未提供該引數，則建構函式會使用類名。

isContract 方法

該函式用於識別作為輸入傳遞的物件是否為合約型別。它在成功檢查時返回 true。

beforeTransaction 方法

該函式會在呼叫智慧合約中的任何交易函式之前被呼叫。您可以覆蓋預設方法並替換成您自己的邏輯。

afterTransaction 方法

該函式在呼叫特定的交易函式之後呼叫此函式。您可以覆蓋預設方法並替換成您自己的邏輯。

unknownTransaction 方法

當智慧合約中不存在請求交易函式時，將呼叫此功能。您可以覆蓋預設方法並改用您自己的邏輯。

createContext 方法

此函式用於建立您自己的自定義交易物件，在呼叫事務函式時可以訪問該物件以進行額外處理。

getName 方法

這是一個簡單的 getter 函式，它返回合約名稱

II - 鏈碼中的Contract結構

Fabric-contract-api 和 fabric-shim 是在 Hyperledger 結構中編寫鏈碼所需的兩個重要依賴項。當我們使用 node.js 開發鏈碼時，我們需要在 package.json 檔案中新增依賴項，如下所示：

網路中的peer節點，使用啟動命令 fabric-chaincode-node start 來啟動使用。這條啟動鏈碼的指令匯出在 index.js 檔案中，該檔案也是應用的主入口點。

lib 目錄可以包含一個或多個從 Contract 類派生的智慧合約。此外，我們還可以有一個測試目錄，其中將包含測試合同的測試用例。鏈碼資料夾結構如下：

III - 鏈碼中的ChaincodeStub 介面

在 Hyperledger Fabric 中，每個鏈碼都實現了在 Shim 包中定義的鏈碼介面，並定義了兩個在交易被請求時呼叫的重要方法：

如您所見，該介面實現了兩個方法：Init 和 Invoke。當鏈碼首次部署在 Docker 容器中時，會呼叫 Init 來初始化鏈碼的內部資料。但是，Invoke 方法被後續交易用於修改或讀取賬本；請注意，由於事務操作而修改的狀態變數只有在事務提交時才會提交到賬本。

這兩種方法都接受一個型別為 chaincodeStubInterface 的 stub 引數。在鏈碼中，每個函式都有一個 ctx 物件。該物件包含 chaincodeStubInterface 實現的上下文物件，它提供了與世界狀態、私有集合、發出事件、跨鏈碼呼叫等互動的基本API。

IV - 分散式賬本資料

在 Hyperledger Fabric 中，Ledger 是一個不可或缺的元件。透過參與網路的節點的共識來向Ledger中新增或修改資料。它有兩個不同但相關的組成——世界狀態（World State）和區塊鏈（Blockchain）。

世界狀態（World State） —— 是一個儲存當前和最新值的資料庫。世界狀態有助於鏈碼快速獲取資料的當前資料，而不用遍歷整個交易日誌然後再計算得出。賬本中記錄的資料或狀態用鍵值對錶達。有兩種可用的資料庫選項——Leveldb 和 Couchdb

區塊鏈（Blockchain）—— 當前世界狀態發生的所有變化都被記錄為交易日誌。形成的交易被收集在區塊內並附加到區塊鏈，允許任何人檢視所儲存資產狀態的歷史記錄。區塊鏈資料結構是不可變的；這意味著一旦進行了修改，區塊鏈上的內容就無法變更；如果進行了變更，它將會形成一個新的狀態。

與賬本資料的簡單互動-putState, getState 和 delState

正如前文所述，賬本的狀態表示為鍵值對。與它們互動的最簡單方法就是使用 chaincodeStub 介面提供的 API。我們將展示最重要的，也是最基礎的，用於查詢、修改和刪除賬本狀態的 API。

putState – API 需要一個鍵（字串）和一個值（位元組陣列）。用於形成要提交到賬本上的資料寫入請求；請注意，只有在網路中的對等方驗證併成功提交交易後，賬本才會受到影響。鍵不應為空，也不應以空字元開頭。

getState – API 需要一個鍵（字串）。它將返回該鍵在賬本中對應的值。如果狀態資料庫中不存在該鍵，則返回空陣列。

delState – API 需要一個鍵（字串）。它會形成一個從分類帳狀態中刪除記錄的請求。操作成功後，鍵及其對應的值從世界狀態中被標記為刪除。但是，該記錄仍將在區塊鏈中可用並且可以重新取回。

V - 鏈碼中的日誌

日誌是軟體開發過程中最重要的部分。它透過分析資料、解決錯誤和及早發現問題來幫助您做出重要決策。鏈碼日誌記錄是鏈碼開發人員的最終責任。

任意能夠將訊息列印到stdout或者stderr的日誌工具，都可以被應用於檢視相關的Docker容器，Docker容器的日誌可以透過以下命令來輸出：

總結

在本文中，我們學習了鏈碼在透過 Hyperledger Fabric 構建私有區塊鏈應用程式中的重要性。我們還回顧了鏈碼的所有必須的元件，包括它的Contract類、結構等。

如果您正在準備認證 Hyperledger Fabric 開發人員 (CHFD) 考試，那麼本文是一個很好的起點。作為本文的後續內容，您需要探索鏈碼的生命週期，並對帳本資料執行一些從簡單到複雜的查詢。此外，還可以透過 Node.JS SDK 探索 Hyperledger Fabric V2 中引入的鏈碼外部啟動器。

關於 Matt Zand

Matt 是一位連續創業者，也是五家科技初創公司的創始人：RealBig、DC Web Makers、HashFlow、Coding Bootcamps 和 High School Technology Services。他是 O'Reilly Media 的 Hyperledger Fabric 實踐智慧合約開發一書的主要作者。他在 IBM、SAP、阿里雲、Hyperledger、Linux 基金會等網站上為 Hyperledger、Ethereum 和 Corda R3 平臺撰寫了 100 多篇關於區塊鏈開發的技術文章和教程。在 RealBig，他帶領一個區塊鏈專家團隊建立了一個虛擬聯盟，將 NFT 與 DeFi 相結合，同時透過 ICO 籌集資金。 nd-64047871

關於 Navil Rodrigues

Navil 是來自 Linux 基金會認證的 Hyperledger Fabric 開發人員 (CHFD)。目前，他在 Mckinley Rice 擔任區塊鏈開發人員，負責為以太坊和側鏈（如 Binance Smart Chain、Polygon 等）編寫和實施智慧合約。他還涉足開發和設計 ICO 合約和橋接解決方案以連線不同的鏈。此外，他還擁有從頭到尾構建全棧和去中心化應用程式的經驗。 odrigues-295784a4/

文章來源：Hyperledger超級賬本

文章原標題：《Hyperledger Fabric 中智慧合約的基本元件概述》

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