Graph:Web3全棧開發指南_NFT幣

本文將詳細介紹Web3DApp開發的架構、技術，以及使用哪些工具，并給出完整示例。我們先介紹Web3用到的技術：區塊鏈，以以太坊為主流，也包括Solana、Aptos等其他非EVM鏈。區塊鏈本身是軟件，需要運行在一系列節點上，這些節點組成P2P網絡或者半中心化網絡。節點不僅負責接收新的輸入并生成新的區塊，還需要存儲區塊鏈運行時產生的所有數據，并負責同步、對外提供查詢等RPC服務。錢包：幫助用戶管理自己在區塊鏈上資產的軟件，加密存儲用戶的私鑰。當用戶需要和區塊鏈交互時，就需要用到私鑰簽名；智能合約：運行在區塊鏈上的一段托管程序，主要用來和外部賬戶交互；UI：這里特指前端頁面，因為直接通過RPC調用合約僅限個別高級用戶，普通用戶仍需要一個前端頁面，并通過JavaScript腳本配合錢包簽名與合約交互。因為區塊鏈上所有數據全透明，要查詢任意區塊的數據，可以通過EtherScan這個網站查。其他公鏈，無論是與Ethereum兼容的BSC、Polygon，還是不兼容的Solana、Aptos等，也提供類似XxxScan這樣的查詢網站。這些Scan能提供基本的讀寫合約的能力，有助于開發階段的測試。區塊鏈本身以及錢包、EtherScan等屬于基礎設施，如何基礎設施不在本文討論范圍之內。本文僅限定如何開發DApp。一個完整的DApp需要開發以下部分：智能合約：將邏輯寫入合約，并部署在鏈上；UI：為用戶提供一個交互式UI，配合錢包完成特定功能。此外，對后端開發有經驗的同學應該知道，通常來說，App數據會存儲在數據庫中，前端與后端交互，離不開后端對數據的查詢和修改。在DApp中，同樣需要一個查詢的“后端”，但這個后端通常不是數據庫。有的同學會認為，既然節點本身提供了查詢鏈上全部數據的PRC接口，那么，前端直接查詢節點是否可行？答案是不行。因為節點提供的數據，是用戶產生的原始日志。舉個例子，假設有個NFT合約，允許用戶創建NFT，那么，一段時間內，節點產生的日志如下：用戶A創建了NFT-1；用戶B創建了NFT-2；用戶B把NFT-2轉移給了用戶X；用戶C創建了NFT-3；...這些未經聚合處理的數據沒法生成一個不斷更新的數據庫表：OwnerNFTID用戶A1用戶X2用戶C3所以，一個DApp除了前端外，還需要一個后端服務，它主要功能是不斷聚合鏈上產生的數據，并根據DApp的業務需求設計表結構以方便查詢。一個直觀的想法是用Java或者Go語言等編寫一個后端服務，再配上一個數據庫，就可以為前端提供RESTAPI來實現查詢。只不過自己維護后端服務比較麻煩，還需要租用云端服務器、數據庫等資源，費時費力。我們推薦另一種后端服務：TheGraph。它本身也可看作是一個基礎設置。TheGraph可以讓我們部署一個Graph查詢服務，如何定義表結構以及如何更新則由我們提供一個預編譯的WASM。整個配置、WASM代碼以及查詢服務都托管在TheGraph中，無需自己搭建服務器，非常方便。因此，一個完整的DApp架構如下：┌───────┐┌───────────│DApp│───────────┐│└───────┘││read/writequery││contractdata│▼▼┌───────┐┌───────┐│Wallet││Graph│└───────┘└───────┘│▲│signindex││broadcastdata││││┌─────────────││┌────┐┌────┐┌────┐││└──┼?│Node││Node│...│Node│───┘└────┘└────┘└────┘││Ethereum─────────────┘我們看看開發各個組件所需的技能樹需求。由于本文僅討論ETH以及ETH兼容鏈的DApp開發，所以，以下技能樹僅適用于ETH系：合約開發：使用Solidity語言；合約部署工具：可以選擇Hardhat、Truffle或Foundry，建議使用Hardhat；數據聚合服務：選擇TheGraph提供的托管服務；數據聚合開發：TheGraph給出的模板代碼是TypeScript，因此這里使用TypeScript；前端頁面：HTML+JavaScript/TypeScript，也可配合任意前端框架如Vue、React等；合約交互框架：雖然理論上使用JSONRPC就可以讀寫合約，但使用Ethers.js可以大大簡化開發；錢包支持：如果僅支持MetaMask，則使用Ethers.js已足夠，如果要支持多種錢包，尤其是需要連接手機錢包，則需要使用Web3Modal。綜上所述，我們可以總結一個基本的Web3全棧開發技術需求：Solidity語言；JavaScript語言；TypeScript語言；HTML/CSS等前端技能。以及用到的服務：將所有源碼托管在GitHub；使用TheGraph提供的HostedService；使用GitHubPage實現靜態頁托管；可選：綁定一個域名。下面我們以一個具體的項目來演示Web3全棧開發的完整流程。該項目允許用戶在Polygon上創建屬于自己的NFT卡片，并可在頁面查看鏈上鑄造的所有NFT卡片：圖片Polygon是兼容以太坊的PoS鏈，特點是Gas便宜，速度快，領測試幣方便。編寫合約創建Web3DApp的第一步是編寫合約。我們使用Hardhat工具，它是Node.js開發的，確保本機安裝了Node.js和NPM，先安裝Solidity編譯器：$npminstall-gsolc$solc--versionsolc,thesoliditycompilercommandlineinterfaceVersion:0.8.17然后創建目錄web3stack并安裝Hardhat：$mkdirweb3stack$cdweb3stack$npminstall--save-devhardhat然后輸入命令npxhardhat開始創建一個新的合約項目：$npxhardhatHardhat提示選擇項目類型：?Whatdoyouwanttodo?…?CreateaJavaScriptprojectCreateaTypeScriptprojectCreateanemptyhardhat.config.jsQuit這里選擇JavaScript項目。后續接著提示項目根目錄、是否添加.gitignore、是否安裝相關依賴等：?Whatdoyouwanttodo?·CreateaJavaScriptproject?Hardhatprojectroot:·/path/to/web3stack?Doyouwanttoadda.gitignore?(Y/n)·y?Doyouwanttoinstallthissampleproject'sdependencieswithnpm(@nomicfoundation/hardhat-toolbox)?(Y/n)·y全部按默認值來。完成后查看package.json應該有兩個dev依賴：{"devDependencies":{"@nomicfoundation/hardhat-toolbox":"^2.0.1","hardhat":"^2.12.7"}}Hardhat默認創建了一個Lock合約，以及相關配置。我們可以自己再寫一個Card合約：//SPDX-License-Identifier:GPL-v3pragmasolidity=0.8.17;import"@openzeppelin/contracts/token/ERC721/ERC721.sol";contractCardisERC721{...}直接編譯：$npxhardhatcompileErrorHH411:Thelibrary@openzeppelin/contracts,importedfromcontracts/Card.sol,isnotinstalled.Tryinstallingitusingnpm.編譯提示找不到library報錯，因為我們引用了OpenZeppelin的庫，所以要先用NPM安裝一下：npminstall--save@openzeppelin/contracts這條命令會在package.json中添加一個新的依賴：{..."dependencies":{"@openzeppelin/contracts":"^4.8.1"}}再次編譯：npxhardhatcompile生成的合約存放在artifacts/contracts/Card.sol/Card.json，它包括了ABI接口、字節碼等所有信息。部署合約就是把字節碼部署到鏈上。Hardhat提供了一個示例代碼script/deploy.js用于部署Lock合約，我們可以仿照這個腳本，復制一份script/deploy-card.js來部署Card合約：consthre=require("hardhat");asyncfunctionmain(){//合約工廠:constCard=awaithre.ethers.getContractFactory("Card");//部署:constcard=awaitCard.deploy();awaitcard.deployed();//打印部署的地址:console.log(`Carddeployedto${card.address}`);}main().catch((error)=>{console.error(error);process.exitCode=1;});部署時，直接運行腳本：$npxhardhatrunscripts/deploy-card.js但是，我們并沒有在本地配置任何關于鏈的信息，也沒有配置私鑰等賬戶信息，這個合約是不可能部署到鏈上的，那它部署到哪了？實際上合約默認部署到Hardhat提供的“虛擬JavaScript環境”，它可以在本地用Node執行合約代碼，主要用于測試。要部署到真實的鏈上，我們首先要在hardhat.config.js中加一點關于鏈的配置：module.exports={...//定義所有的鏈:networks:{//定義名為testnet的鏈:testnet:{//配置私鑰:accounts:,//配置為PolygonTestnet節點的PRC:url:"https://matic-mumbai.chainstacklabs.com"}},...}這里為了方便我們把私鑰直接寫進配置里，實際開發可從環境變量讀取。在部署前，確保私鑰對應的地址有一點MATIC測試幣。可以從這里領測試幣。然后用帶--network參數的命令部署：$npxhardhatrunscripts/deploy-card.js--networktestnet如果部署成功，則顯示Card合約被部署的地址：Carddeployedto0x8131aa1B766966f9F8ec3E1132D9d29D92311AB0在PolygonScan上就能查看該合約。順便可以將合約源碼在PolygonScan上驗證，驗證后即可在PolygonScan對合約進行基本的讀寫操作。開發DAppUIDAppUI就是前端頁面，既可以手寫HTML+JavaScript，也可以使用React、Vue等任何前端框架與Webpack等前端工具。為了簡化開發流程，這里我們直接手寫一個index.html頁，讓用戶能在頁面創建一個NFT。頁面引入的第三方庫包括jQuery、BootstrapCSS、Vue，以及用于合約交互的Ethers.js：<scriptsrc="https://cdn.jsdelivr.net/npm/ethers@5.0.32/dist/ethers.umd.min.js"></script>安裝了MetaMask插件后，頁面會獲得一個注入的window.ethereum全局變量，通過此變量與錢包進行交互，例如，連接錢包：awaitwindow.ethereum.request({method:'eth_requestAccounts',});調用合約方法則使用Ethers.js。下面的代碼創建了Card合約并調用mint()方法創建NFT：asyncfunction(){//創建合約:letcontract=newethers.Contract(//合約地址:'0x8131aa1b766966f9f8ec3e1132d9d29d92311ab0',//合約的ABI接口'',//錢包簽名對象:newethers.providers.Web3Provider(window.ethereum,"any").getSigner());//調用mint()方法:lettx=awaitcontract.mint();//等待1個確認:awaittx.wait(1);//TODO:解析tx的日志并拿到TokenID}異步調用mint()方法時，會拉起MetaMask，提示用戶對交易進行簽名。簽名后返回tx對象代表已發送的交易。等待1個確認后，如果要獲取交易信息，則需要解析tx的日志以便拿到TokenID等信息。最后注意到合約的ABI接口包含了合約完整的讀寫方法以及輸入輸出，它是一個JSON對象，這里以字符串形式傳入。Card合約的ABI可以在Card.json中找到并復制出來，不過我們可以使用Hardhat的一個插件直接輸出ABI文件。我們先用NPM安裝插件：$npminstall--save-devhardhat-abi-exporter然后在hardhat.config.js中添加插件配置：//用require引入插件:require('hardhat-abi-exporter');...module.exports={...//使用ABIExporter插件:abiExporter:{//輸出到abi目錄:path:"./abi",clear:false,flat:true,pretty:false,//編譯時輸出:runOnCompile:true,}};再運行一次編譯，我們就可在abi目錄下看到若干.json文件。找到Card.json，整理下格式，變成一個字符串粘貼至HTML：...window.NFT_ABI=',"stateMutability":"nonpayable","type":"constructor"}...';...這樣，通過前端頁面，就可以調用合約方法。通過mint()方法寫入后，NFT已經生成，在PolygonScan查找對應的tx可查看詳細信息。通過PolygonScan的ReadContract頁面調用getImage()可獲得NFT圖片信息：圖片把返回的data:image/svg...復制到瀏覽器的地址欄，可查看圖片：圖片也可在OpenSea等第三方NFT市場看到該NFT的圖片。不過我們還有最后一個問題，就是如何在我們自己的頁面上展示用戶創建的NFT。有的同學會想到在頁面調用Card合約的讀方法，依次讀出每個NFT的信息，這種方式會非常慢，因為需要反復多次調用讀方法，且無法實現條件查詢，比如根據地址查詢該地址擁有的NFT，或者創建于一個月內的NFT。因此，我們還需要用到TheGraph提供的數據聚合服務。創建Graph查詢為了創建Graph查詢，我們需要使用TheGraph提供的托管服務。先注冊TheGraph，然后安裝全局命令行工具，只需運行一次：npminstall-g@graphprotocol/graph-cli安裝后可使用命令graph，例如查看版本：$graph--version0.38.0第二步是在TheGraph的HostedService-MyDashboard-AddSubgraph創建一個項目，創建成功后TheGraph顯示狀態為未部署。為了把Subgraph部署上去，我們在本地項目根目錄創建一個subgraph目錄，然后在此目錄下執行命令：$graphinit--producthosted-servicemichaelliao/web3stack注意將登錄名替換為你的GitHub用戶名，將項目名替換為TheGraph上創建的項目名。接下來依次輸入信息：選擇協議的類型：選ethereum；填寫subgraph名稱：用默認的名稱；填寫目錄名：用默認目錄名；選擇鏈：選mumbai；填寫合約地址：填入部署的地址0x8131...1ab0；嘗試自動獲取ABI，一般都能成功；填寫從指定的塊開始：查看合約部署的TX所在塊填入區塊高度；填寫合約名字：與合約代碼保持一致，此處必須為Card；是否索引事件：默認是。接下來會安裝一系列依賴。如果填寫的信息有問題，或者NPM運行出錯，刪掉subgraph目錄再來一遍即可。然后按照提示，先運行graphauth輸入TheGraph給的一個AccessToken，然后進入subgraph/web3stack目錄，運行：npmrundeploy幾秒鐘后，就可以在TheGraph提供的Playground輸入查詢并查看結果：圖片為什么我們可以直接查詢transfers？首先，我們查看schema.graphql，默認有3個Entity，把Entity看作是數據庫表，這3個Entity是TheGraph根據合約定義的Event自動生成的：typeApproval@entity(immutable:true){...}typeApprovalForAll@entity(immutable:true){...}typeTransfer@entity(immutable:true){...}但并不是我們的業務需要的。我們需要的是Card類型，包括owner、image等信息。因此，刪掉自動生成的代碼，換成我們自定義的Card：typeCard@entity(immutable:false){id:String!owner:Bytes!blockNumber:BigInt!blockTimestamp:BigInt!transactionHash:Bytes!image:String!}其中，id是唯一主鍵，這里用NFT的TokenID即可，但類型是String而不是BigInt。接下來，在subgraph.yaml中定義了如何處理事件，需要修改的有兩處，一是entities，刪除原有的3個Entity，換成我們定義的Card：dataSources:-kind:ethereum...mapping:...entities:-Card二是在eventHandlers中刪除我們不關心的Approval和ApprovalForAll事件，僅保留Transfer：dataSources:-kind:ethereum...mapping:...eventHandlers:-event:Transfer(indexedaddress,indexedaddress,indexeduint256)handler:handleTransfer當TheGraph的節點掃描到我們部署的合約產生了Transfer事件后，它將調用handleTransfer處理，這個函數定義在src/card.ts中，自動生成的代碼如下：exportfunctionhandleTransfer(event:TransferEvent):void{letentity=newTransfer(event.transaction.hash.concatI32(event.logIndex.toI32()))entity.from=event.params.fromentity.to=event.params.toentity.tokenId=event.params.tokenIdentity.blockNumber=event.block.numberentity.blockTimestamp=event.block.timestampentity.transactionHash=event.transaction.hashentity.save(。因此，每捕獲到一個Transfer事件，會保存一個Transfer的Entity，這就是我們前面在TheGraph的Playground中能查詢transfers的原因。現在我們不需要Transfer這個Entity，改成Card，先定義Card這個Entity：exportclassCardextendsEntity{...}再修改handleTransfer()的代碼：exportfunctionhandleTransfer(event:TransferEvent):void{lettokenId=event.params.tokenId;letcontract=CardContract.bind(event.address);if(event.params.from.equals(Address.zero())){//如果from=0，表示創建了新的NFT:letnft=newCard(tokenId.toString());nft.owner=event.params.to;nft.image=contract.getImage(tokenId);nft.blockNumber=event.block.number;nft.blockTimestamp=event.block.timestamp;nft.transactionHash=event.transaction.hash;nft.save();}else{//from!=0，表示NFT發生了轉移，需要更新owner和image:letnft=Card.load(tokenId.toString());if(nft===null){log.error('failedloadNFTbytoken:{}',);}else{nft.owner=event.params.to;nft.image=contract.getImage(tokenId);nft.save();}}}再次運行npmrundeploy，我們可以在TheGraph的Playground中查詢到cards：圖片這樣，支持頁面顯示的后端查詢服務就準備就緒。下一步，我們在頁面中添加一點查詢代碼：asyncfunctionquery(){letquery={"query"://輸入為Graph查詢字符串:`{cards(first:20,orderBy:blockTimestamp,orderDirection:desc){idownerimage}}`};//調用jQuery發送POST請求并獲得JSON結果:letopt={type:'POST',dataType:'json',contentType:'application/json',//與Graph服務接口保持一致:url:'https://api.thegraph.com/subgraphs/name/michaelliao/web3stack',data:JSON.stringify(query。;letresult=await$.ajax(opt);letcards=result.data.cards;}拿到查詢結果，我們就能直接在頁面展示：圖片最后一步就是把頁面發布到GitHubPages，然后綁一個域名，就可以讓用戶訪問了：https://web3stack.itranswarp.com至此，一個完整的DApp就開發完畢。FAQQ：可以不用TheGraph，自己寫后端服務嗎？A：可以，很多需求，例如用戶實名認證、發送Email是TheGraph服務無法支持的，必須自己編寫后端服務，配合數據庫實現。Q：可以同時支持多鏈嗎？A：可以，用戶在錢包切換鏈時，DApp可以通過chainChanged事件拿到鏈ID，提前配置好鏈ID與不同鏈的合約地址，就可以正常在不同鏈調用不同合約。Q：可以支持多種錢包嗎？A：可以，需要使用Web3Modal這個庫，能簡化連接多個錢包的代碼。小結從本文給出的完整示例來看，Web3全棧開發，最適合前端開發人員。當年國外有個前端開發叫Hayden，在17年失業了，他決定自學Solidity并花了幾個月的時間為以太坊開發了一個DeFi應用，后來這個應用火爆了，它叫Uniswap。

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Web3技術基礎設施項目Saito完成200萬美元戰略融資:3月25日消息，Web3 技術基礎設施項目 Saito 宣布完成 200 萬美元融資，領投方為 DFG、Candaq、Spark Digital 和 Block Dream Fund，參投方為 In Blockchain、NGC、Signum、Delean、PAKA、Kernel Ventures、Tripara Ventures、Infinity Labs、Waterdrip、Angel One、OnePiece Capital、Hotbit、 Lotus Capital、PhoenixVC、A195 (Four Seasons)、AU21、Master Ventures、Momtemum 6、BlockSync 等數十家投資機構。

Saito旨在通過Web3開放網絡層讓DApp可以在沒有封閉插件、沒有私有API或在開放基礎設施的情況下運行，同時可以為Saito和其他公鏈中提供路由和用戶基礎設施的節點提供資助。[2021/3/25 19:17:32]

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