web3j教程：java和android如何使用web3j開發以太坊智能合約並進行交易

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從廣義上講，有web3j支援三種類型的以太坊交易：

• 1.以太幣從一方交易到另一方
• 2.建立一個智能合約
• 3.與智能合約交易

為了進行這些交易，必須有以太幣(以太坊區塊鏈的代幣)存在於交易發生的以太坊賬戶中。這是為了支付gas成本，這是為支付參與交易的以太坊用戶端的交易執行成本，支付了這個成本就能將結果提交到以太坊區塊鏈上。獲得以太幣的說明下文會說到。

此外，我們還可以查詢智能合約的狀態。

如何獲得以太幣Ether

要想獲得以太幣Ether你有兩種途徑可以選擇：

• 1.自己開採挖礦
• 2.從別人那裡擷取以太幣

在私人鏈中自己挖礦，或者公用測試鏈(testnet)是非常簡單直接的。但是，在主要的公有鏈(mainnet)中，它需要很多很明顯的專用GPU時間，除非你已經擁有多個專用GPU的礦機，否則基本上不太可行。如果你希望使用私人鏈，則在這個官方文檔中有一些指導。

要購買以太幣Ether，你需要通過證券交易所。由於不同的地區有不同的證券交易所，你還需要研究自己去哪兒合適。官方文檔中包含多個證券交易所，是一個很好的參考。

以太坊測試鏈(testnets)

針對Ethereum以太坊有許多專用測試網路或者叫測試鏈，他們由各種用戶端支援。

• 1.Rinkeby：只支援geth用戶端。
• 2.Kovan：只支援Parity用戶端。
• 3.Ropsten：支援geth和Parity用戶端。

對於開發，建議你使用Rinkeby或KoVan測試鏈。這是因為他們使用的工作量證明POA共識機制，確保交易和塊能夠一致並及時的建立。Ropsten測試鏈，雖然最接近公有鏈(Mainnet)，但是因為它使用的工作量證明是POW共識機制，過去已受到×××，對以太坊開發人員來說往往有更多的問題。

你可以通過Rinkeby測試鏈的Rinkeby Crypto Fauce請求以太坊幣，具體怎麼做可以看這裡https://www.rinkeby.io/。

有關如何請求Kovan測試鏈的細節可以在這裡找到。

如果你需要在Ropsten上的得到一些以太幣，將你的錢包地址的訊息發布到web3j gitter channel，然後會發送一些給你。

在testnet測試鏈或者私人鏈上挖掘

在ethereum以太坊測試鏈testnet中，挖掘難度低於公有鏈mainnet。這意味著你可以用普通的CPU，比如你的膝上型電腦來挖掘新的以太幣。你需要做的是運行一個以太坊用戶端，例如geth或Parity，開始做一些儲備。進一步的資料可在他們的官方網站上獲得。

• geth ：https://github.com/ethereum/go-ethereum/wiki/Mining
• Parity :https://github.com/paritytech/parity/wiki/Mining

一旦你開採了一些以太幣，你就可以開始使用以太坊區塊鏈了。

然而，如上所述，使用Kovan或者Rinkeby測試網路更簡單些。

gas

當在Ethereum以太坊發生交易時，必須為執行該交易的用戶端支付交易成本，將該交易的輸出提交到以太坊區塊鏈Ethereum blockchain。

此成本是通過gas來測量的，其中gas是用於在以太坊虛擬機器中執行交易指令的數量。請參閱官方文檔以擷取更多資訊。

當你使用以太坊用戶端時，這意味著，有兩個參數用來指示你希望花費多少以太來完成傳輸：

• gas price ：氣體價格，這是每單位gas中以太的消耗量。Web3j使用的預設價格為22000000000 wei(22×10-8 Ether)。這是在交易管理中定義的。
• gas limit：氣體最大量，這是你願意在交易執行上花費的gas的最大總量。單個交易在一個以太坊區塊中有多大的上限，通常將該值限制為小於6700000。當前的gas限制在這裡查https://ethstats.net/。

這兩個參數共同決定了你願意花費在交易成本上的最大量的以太幣Ether。也就是說，你花費的gas不會超過gas price * gas limit。gas價格也會影響交易發生的速度，這取決於其他交易是否能為礦工提供更有利的gas價格。

你可能需要調整這些參數以確保交易能及時進行。

交易機制

當你用一些以太幣Ether建立了一個有效帳戶時，你可以使用兩種機制來與以太坊進行交易。

• 通過以太坊ethereum用戶端進行認證簽名交易
• 離線交易簽名認證

這兩種機制都是Web3j所支援的。

通過以太坊ethereum用戶端進行認證簽名交易

為了通過以太坊用戶端進行交易，首先需要確保你正在使用的用戶端知道你的錢包地址。最好是運行自己的以太坊用戶端，比如geth/Parity，以便可以更方便的做到這一點。一旦你有一個用戶端運行，你可以建立一個以太坊錢包，通過：

• geth Wiki包含了geth支援的良好啟動並執行不同機制，例如匯入私人密鑰檔案，並通過控制台建立新的以太坊帳戶。
• 或者，你可以通過用戶端使用JSON-RPC管理命令，例如用personal_newAccount為geth/Parity建立新以太坊賬戶。

通過建立你的錢包檔案，你可以通過web3j開啟帳戶，首先建立支援geth/Parity管理命令的web3j執行個體：

Admin web3j = Admin.build(new HttpService());

然後，你可以解鎖帳戶，並如果是成功的，就可以發送一個交易：

PersonalUnlockAccount personalUnlockAccount = web3j.personalUnlockAccount("0x000...", "a password").send();if (personalUnlockAccount.accountUnlocked()) {    // send a transaction}

以這種方式發送的交易應該通過EthSendTransaction建立，使用Transaction類型：

Transaction transaction = Transaction.createContractTransaction(              <from address>,              <nonce>,              BigInteger.valueOf(<gas price>),  // we use default gas limit              "0x...<smart contract code to execute>"      );      org.web3j.protocol.core.methods.response.EthSendTransaction              transactionResponse = parity.ethSendTransaction(ethSendTransaction)              .send();      String transactionHash = transactionResponse.getTransactionHash();      // poll for transaction response via org.web3j.protocol.Web3j.ethGetTransactionReceipt(<txHash>)

其中nonce值獲得方式，下文會提到。
有關此交易工作流程的詳細資料，請參閱 DeployContractIT和Scenario。

web3j支援的各種管理命令的進一步細節在Management APIs中。

離線交易簽名認證Offline transaction signing

如果你不想管理自己的以太坊用戶端，或者不想向以太坊用戶端提供諸如密碼之類的錢包詳細資料，那麼就通過離線交易認證簽名。

離線交易簽名認證允許你在web3j中使用你的以太坊錢包簽署交易，允許你完全控制你的私人憑據。然後，離線建立的交易可以被發送到網路上的任何以太坊用戶端，只要它是一個有效交易，它會將交易傳播到其他節點。

如果需要，還可以執行進程外交易簽名認證。這可以通過重寫ECKeyPair的sign方法來實現。

建立和使用錢包檔案Ethereum wallet file

為了離線離線交易，你需要有你的錢包檔案或與私密錢包/賬戶相關的公用和私人密鑰。

web3j能夠為你產生一個新的安全的以太坊錢包檔案Ethereum wallet file，或者與也可以通過私密金鑰來和現有的錢包檔案一起工作。

建立新的錢包檔案:

String fileName = WalletUtils.generateNewWalletFile(        "your password",        new File("/path/to/destination"));

載入憑據從錢包檔案:

Credentials credentials = WalletUtils.loadCredentials(        "your password",        "/path/to/walletfile");

然後這些憑據會被用來簽署交易，請參閱Web3安全儲存定義錢包檔案規格Web3 Secret Storage Definition

簽署以太坊交易

要使離線簽名交易得到簽署，需要設定一個RawTransaction類型。RawTransaction類似於前面提到的Transaction類型，但是它不需要通過具體的帳號地址來請求，因為可以從簽名中推斷出來。

為了建立和簽署原生交易，交易的順序如下：

• 1.確定交易發起者帳戶的下一個可用隨機數nonce
• 2.建立RawTransaction對象
• 3.使用遞迴長度首碼編碼(RLP即Recursive Length Prefix)對RawTransaction對象進行編碼
• 4.簽署RawTransaction對象
• 5.將RawTransaction對象發送到節點進行處理

nonce是一個不斷增長的數值，用來唯一地標識交易。一個nonce只能使用一次，直到交易被挖掘完成，可以以相同的隨機數發送交易的多個版本，但是一旦其中一個被挖掘完成，其他後續提交的都將被拒絕。

一旦獲得下一個可用的nonce，該值就可以用來建立transaction對象：

RawTransaction rawTransaction  = RawTransaction.createEtherTransaction(             nonce, <gas price>, <gas limit>, <toAddress>, <value>);

然後可以對交易進行簽名和編碼：

byte[] signedMessage = TransactionEncoder.signMessage(rawTransaction, <credentials>);String hexValue = Numeric.toHexString(signedMessage);

其中憑據是根據建立和使用錢包檔案載入的。

然後使用eth_SendRawTransaction發送交易：

EthSendTransaction ethSendTransaction = web3j.ethSendRawTransaction(hexValue).sendAsync().get();String transactionHash = ethSendTransaction.getTransactionHash();// poll for transaction response via org.web3j.protocol.Web3j.ethGetTransactionReceipt(<txHash>)

有關建立和發送原始事務的完整樣本，請參閱 CreateRawTransactionIT。

交易隨機數nonce

nonce是一個不斷增長的數值，用來唯一地標識交易。一個nonce只能使用一次，直到交易被挖掘完成，可以以相同的隨機數發送交易的多個版本，但是一旦其中一個被挖掘完成，其他後續提交的都將被拒絕。

可以通過eth_getTransactionCount方法獲得下一個可用的nonce：

EthGetTransactionCount ethGetTransactionCount = web3j.ethGetTransactionCount(             address, DefaultBlockParameterName.LATEST).sendAsync().get();     BigInteger nonce = ethGetTransactionCount.getTransactionCount();

然後可以使用nonce建立你的交易對象：

RawTransaction rawTransaction  = RawTransaction.createEtherTransaction(             nonce, <gas price>, <gas limit>, <toAddress>, <value>);

交易類型

web3j中的不同類型的交易都使用Transaction和RawTransaction對象。關鍵的區別是交易對象必須始終有一個地址，以便處理eth_sendTransaction請求的以太坊用戶端知道要使用哪個錢包來代表訊息寄件者並發送該交易。如上所述，對於離線簽名認證簽署的原始交易而言，這不是必須的。

接下來的部分概述了不同交易類型所需的關鍵交易屬性。下列屬性對所有人都是不變：

• Gas price 天然氣氣體價格
• Gas limit 天然氣氣體限制
• Nonce 隨機數
• from 發送地址

Transaction和RawTransaction對象在所有後續樣本中都可互換使用。

以太幣從一方交易到另一方

在雙方之間發送以太幣Ether需要交易對象的最少量的資訊：

• to ：目的地錢包地址
• value：價值，希望發送到目的地的以太幣數量

BigInteger value = Convert.toWei("1.0", Convert.Unit.ETHER).toBigInteger();RawTransaction rawTransaction  = RawTransaction.createEtherTransaction(             <nonce>, <gas price>, <gas limit>, <toAddress>, value);// send...

但是，建議你使用TransferClass來發送以太幣Ether，它負責對nonce管理和通過不斷的輪詢為你提供響應：

Web3j web3 = Web3j.build(new HttpService());  // defaults to http://localhost:8545/Credentials credentials = WalletUtils.loadCredentials("password", "/path/to/walletfile");TransactionReceipt transactionReceipt = Transfer.sendFunds(        web3, credentials, "0x<address>|<ensName>",        BigDecimal.valueOf(1.0), Convert.Unit.ETHER).send();

使用智能合約打包器smart contract wrappers

當使用下面列出的智能合約打包器時，將不得不手動執行從Solidity到本機Java類型的所有轉換。使用Solidity smart contract wrappers是非常有效，它負責所有的代碼產生和轉換。

建立一個智能合約

要部署新的智能合約，需要提供以下屬性：

• value ：在智能合約中希望存放的以太坊Ether量(如果沒有提供預設為零)
• data ：十六進位格式化、編譯的智能合約建立代碼

// using a raw transactionRawTransaction rawTransaction = RawTransaction.createContractTransaction(        <nonce>,        <gasPrice>,        <gasLimit>,        <value>,        "0x <compiled smart contract code>");// send...// get contract addressEthGetTransactionReceipt transactionReceipt =             web3j.ethGetTransactionReceipt(transactionHash).send();if (transactionReceipt.getTransactionReceipt.isPresent()) {    String contractAddress = transactionReceipt.get().getContractAddress();} else {    // try again}

如果智能合約包含建構函式，則必須對關聯的建構函式欄位值進行編碼，並將其附加到編譯的智能合約代碼中compiled smart contract code：

String encodedConstructor =             FunctionEncoder.encodeConstructor(Arrays.asList(new Type(value), ...));// using a regular transactionTransaction transaction = Transaction.createContractTransaction(        <fromAddress>,        <nonce>,        <gasPrice>,        <gasLimit>,        <value>,        "0x <compiled smart contract code>" + encodedConstructor);// send...

與智能合約交易

要與現有的智能合約進行交易，需要提供以下屬性：

• to：智能合約地址
• value：在智能合約中你希望存放的以太幣Ether量(如果智能合約接受以太幣Ether的話)
• data: 已編碼的函數選取器和自變數參數

web3j負責函數編碼，有關實現的進一步細節，請參閱應用程式二進位介面部分Application Binary Interface。

Function function = new Function<>(             "functionName",  // function we‘re calling             Arrays.asList(new Type(value), ...),  // Parameters to pass as Solidity Types             Arrays.asList(new TypeReference<Type>() {}, ...));String encodedFunction = FunctionEncoder.encode(function)Transaction transaction = Transaction.createFunctionCallTransaction(             <from>, <gasPrice>, <gasLimit>, contractAddress, <funds>, encodedFunction);org.web3j.protocol.core.methods.response.EthSendTransaction transactionResponse =             web3j.ethSendTransaction(transaction).sendAsync().get();String transactionHash = transactionResponse.getTransactionHash();// wait for response using EthGetTransactionReceipt...

無論訊息簽名的傳回型別如何，都不可能從事務性函數調用傳回值。但是，使用過濾器捕獲函數返回的值是可能的。詳情請參閱過濾器和事件部分。

查詢智能合約狀態

這種功能是由eth_call通過JSON-RPC調用來實現的。

eth_call允許你調用智能合約上的方法來查詢某個值。此函數沒有關聯交易成本，這是因為它不改變任何智能合約方法的狀態，它只返回它們的值：

Function function = new Function<>(             "functionName",             Arrays.asList(new Type(value)),  // Solidity Types in smart contract functions             Arrays.asList(new TypeReference<Type>() {}, ...));String encodedFunction = FunctionEncoder.encode(function)org.web3j.protocol.core.methods.response.EthCall response = web3j.ethCall(             Transaction.createEthCallTransaction(<from>, contractAddress, encodedFunction),             DefaultBlockParameterName.LATEST)             .sendAsync().get();List<Type> someTypes = FunctionReturnDecoder.decode(             response.getValue(), function.getOutputParameters());

注意：如果一個無效的函數調用被執行，或者得到一個空null返回結果時，傳回值將是一個Collections.emptyList執行個體。

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