用Java为Hyperledger Fabric(超级账本)编写区块链智能合约链代码

编写第一个 Java 链代码程序

在上一节中，您已经熟悉了如何构建、运行、部署和调用链代码，但尚未编写任何 Java 代码。

在本节中，将会使用 Eclipse IDE、一个用于 Eclipse 的 Gradle 插件，以及一个名为 ChaincodeTutorial 的 Java 链代码框架项目，编写第一个 Java 链代码程序。您将从我为此教程创建的 GitHub 存储库中获取框架代码，将该代码导入 Eclipse 中，添加代码来让链代码智慧合同按要求生效，然后在 Eclipse IDE 内使用 Gradle 构建该代码。

您将执行的步骤如下：

• 安装适用于 Eclipse 的 Gradle Buildship 插件。
• 从 GitHub 克隆 ChaincodeTutorial 项目。
• 将该项目导入 Eclipse 中。
• 探索该链代码框架项目。
• 编写 Java 链代码。
• 构建 Java 链代码。
  完成本节后，您的链代码就可以在本地区块链网络上运行了。

1.安装适用于 Eclipse 的 Gradle Buildship 插件

您使用自己喜欢的任何 IDE，但本教程中的说明是针对 Eclipse 的。备注：Buildship Gradle 插件有助于将 Gradle 与 Eclipse 集成，但仍然需要将 Gradle 安装在计算机上。

如果您一直在按照教程进行操作，那么您应该已经将 Gradle 安装在计算机上；如果尚未安装它，请立即安装。请参阅 “安装构建软件” 部分，了解如何将 Gradle 安装在计算机上。

在 Buildship Gradle Integration 下，单击 Install 按钮并按照提示进行操作。单击 Finish 后，将安装适用于 Eclipse 的 Buildship Gradle 插件，而且会要求您重启 Eclipse。

重新打开 Eclipse 后，Gradle 应该已经与 Eclipse IDE 全面集成。您现在已准备好从 GItHub 克隆 ChaincodeTutorial 存储库。

从 GitHub 克隆 ChaincodeTutorial 项目

配置 Eclipse IDE 和 Gradle集成后，将从 GitHub 克隆 ChaincodeTutorial 代码并将其导入 Eclipse 中。打开一个命令提示符或终端窗口，导航到 $GOPATH 并执行以下命令：

git clone https://github.com/makotogo/ChaincodeTutorial.git

命令输出应类似于：

$ export GOPATH=/Users/sperry/home/mychaincode
$ cd $GOPATH
$ git clone https://github.com/makotogo/ChaincodeTutorial.git
Cloning into 'ChaincodeTutorial'...
remote: Counting objects: 133, done.
remote: Compressing objects: 100% (90/90), done.
remote: Total 133 (delta 16), reused 118 (delta 1), pack-reused 0
Receiving objects: 100% (133/133), 9.39 MiB | 1.95 MiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (16/16), done.
$ cd ChaincodeTutorial
$ pwd
/Users/sperry/home/mychaincode/ChaincodeTutorial

此命令将 Blockchain ChaincodeTutorial 存储库从 GitHub 克隆到 $GOPATH。它包含一个 Java 链代码框架项目，您可以在本地区块链网络中构建、运行和测试它。

但在执行所有这些操作之前，需要将该代码导入 Eclipse 中。

3.将该项目导入 Eclipse 中

在 Eclipse 中，转到 File > Import...> Gradle > Existing Gradle Project。这会打开一个向导对话框（参见图 9）。

单击 Next。在向导中随后出现的对话框中（参见图 10），浏览到 $GOPATH/ChaincodeTutorial，然后单击 Finish 导入该项目。

完成项目导入后，确保选择了 Java Perspective，您刚导入的 ChaincodeTutorial 项目会显示在 Project Explorer 视图中。

将代码导入 Eclipse 工作区后，就可以编写链代码了。

4.探索该链代码框架项目

在本节中，将探索该链代码项目，以便理解在编写任何 Java 代码前它应该如何运行。

作为开发人员，我们喜欢编写代码，所以我不想让您失去编写 Java 代码的机会。但是，项目设置可能很复杂，我不想让这些设置阻碍实现本教程的主要目的。为此，我提供了您所需的大部分代码。

首先让我们快速查看一下基类 AbstractChaincode，它位于 com.makotojava.learn.blockchain.chaincode 包中，如清单 1 所示。

清单 1. AbstractChaincode 类

package com.makotojava.learn.blockchain.chaincode;
 
import java.util.Arrays;
 
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.hyperledger.java.shim.ChaincodeBase;
import org.hyperledger.java.shim.ChaincodeStub;
 
public abstract class AbstractChaincode extends ChaincodeBase {
 
  private static final Log log = LogFactory.getLog(AbstractChaincode.class);
 
  public static final String FUNCTION_INIT = "init";
  public static final String FUNCTION_QUERY = "query";
 
  protected abstract String handleInit(ChaincodeStub stub, String[] args);
  protected abstract String handleQuery(ChaincodeStub stub, String[] args);
  protected abstract String handleOther(ChaincodeStub stub, String function, String[] args);
 
  @Override
  public String run(ChaincodeStub stub, String function, String[] args) {
    String ret;
    log.info("Greetings from run(): function -> " + function + " | args -> " + Arrays.toString(args));
    switch (function) {
    case FUNCTION_INIT:
      ret = handleInit(stub, args);
      break;
    case FUNCTION_QUERY:
      ret = handleQuery(stub, args);
    default:
      ret = handleOther(stub, function, args);
      break;
    }
    return ret;
  }
 
  @Override
  public String query(ChaincodeStub stub, String function, String[] args) {
    return handleQuery(stub, args);
  }
 
}

我想指出的第一点是，AbstractChaincode 是 ChaincodeBase 的子类，后者来自该结构的 shim 客户端（第 7、10 行）。

第 17-19 行显示了需要在 ChaincodeLog 类（AbstractChaincode 的子类）中实现的方法，这些方法分别用于实现初始化、账本查询和日志功能。

第 22-36 行显示了 ChaincodeBase 类（来自链代码 shim 客户端）的 run() 方法，我们可以在其中查看调用了哪个函数，以及该调用应委托给哪个处理函数。该类是可扩展的，因为 init 和 query 以外的其他任何函数（比如 log 函数）都由 handleOther() 处理，所以您还必须实现它。

现在打开 com.makotojava.learn.blockchain.chaincode 包中的 ChaincodeLog 类。

我只提供了一个框架供您填充 — 也就是说，我仅提供了编译它所需的代码。您需要编写剩余代码。您应该执行 JUnit 测试，然后会看到测试失败（因为还未编写实现）和失败的原因。换句话说，可以使用 JUnit 测试作为指导来正确地实现代码。

现在，如果感觉难以理解，不要担心；我在 com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.solution 中提供了解决方案，以防您遇到阻碍（或者想根据参考来帮助完成实现）。

编写 Java 链代码

首先介绍一下在 ChaincodeLog 中实现链代码方法需要了解的一些背景。Java 链代码通过 ChaincodeStub 类与 Hyperledger Fabric 框架进行通信，另外需要记住，账本是区块链技术的透明性方面的核心。让智能合约（责任性）发挥其作用的是账本的状态，而链代码是通过 ChaincodeStub 来评估账本的状态。通过访问账本状态，可以实现一个智能合约（也即链代码）。

ChaincodeStub 上有许多方法可用于在账本的当前状态中存储、检索和删除数据项，但本教程仅讨论两个方法，它们用于存储和检索账本状态：

putState(String key, String value)— 将指定的状态值存储在账本中，该值被相应映射到指定的键。

getState()— 获取与指定键关联的状态值，并以字符串形式返回它。

为本教程编写代码时，只需在账本中存储或检索状态值，就会使用 putState() 或 getState() 函数。ChaincodeLog 类仅在账本中存储和检索值来实现其智能合约，所以实现这些方法只需知道该值即可。更复杂的链代码将使用 ChaincodeStub 中的其他一些方法（但这些方法不属于本教程的介绍范畴）。

我非常喜欢测试驱动开发 (TDD)，所以按照 TDD 的方式，我首先编写单元测试。继续运行它们，并观察它们的失败过程。在这之后，编写符合规范的代码，直到单元测试得到通过。单元测试的工作是确保能够获得预期的行为，通过研究单元测试，您将获得实现这些方法所需的足够信息。

但是，我还在每个方法顶部编写了 javadoc 注释，这可能有所帮助（以防您不熟悉 TDD 或 JUnit）。在学完本节的内容后，在 JUnit 测试中的代码与框架 ChaincodeLog 中的 javadoc 注释之间，你应该知道有实现链代码所需的所有信息。

从 Project Explorer 视图（在 Java 透视图中），导航到 ChaincodeLogTest 类，右键单击它并选择 Run As > Gradle Test。在它运行时，您会看到如图 11 所示的结果，其中显示了运行的所有 Gradle 任务的树结构。成功完成的任务在旁边会用一个复选标记进行指示。

Gradle Executions 选项卡中的感叹号表示与失败的单元测试对应的 Gradle 任务（跟我们期望的一样，所有 4 个单元测试都失败了）。

由于我们编写 JUnit 测试案例的方式，每个测试方法对应于 ChaincodeLog 中的一个方法，您需要在本教程中正确实现它们。

实现 getChaincodeID()
首先，需要实现 getChaincodeID()。它的合约要求返回链代码的唯一标识符。我在 ChaincodeLog 类的顶部定义了一个名为 CHAINCODE_ID 的常量，您会用到它。可以自由更改它的值，但是，如果要更改 getChaincodeID() 返回的链代码 ID，请确保它在您的网络中是唯一的，而且不要忘记更改 JSON 消息的 ChaincodeID.name 属性。

/**
 * Returns the unique chaincode ID for this chaincode program.
 */
@Override
public String getChaincodeID() {
  return null;// ADD YOUR CODE HERE
}

练习：完成 getChaincodeID() 方法。如果需要一个参考，请参见 com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.solution 包。

实现 handleInit()

接下来将实现 handleInit() 方法。它的合约要求处理链代码程序的初始化，在本例中，这意味着它将向账本添加一条（由调用方指定的）消息，并在调用成功时将该消息返回给调用方。

/**
 * Handles initializing this chaincode program.
 *
 * Caller expects this method to:
 *
 * 1. Use args[0] as the key for logging.
 * 2. Use args[1] as the log message.
 * 3. Return the logged message.
 */
@Override
protected String handleInit(ChaincodeStub stub, String[] args) {
  return null;// ADD YOUR CODE HERE
}

练习：完成 handieInit() 方法。如果需要一个参考，请参见 com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.solution 包。

实现 handleQuery()

接下来将实现 handleQuery() 方法。它的合约要求查询账本，为此，它会获取指定的键，在账本中查询与这个（这些）键匹配的值，然后将该（这些）值返回给调用方。如果指定了多个键，应该使用逗号分隔返回的值。

/**
 * Handles querying the ledger.
 *
 * Caller expects this method to:
 * 
 * 1. Use args[0] as the key for ledger query.
 * 2. Return the ledger value matching the specified key
 *    (which should be the message that was logged using that key).
 */
@Override
protected String handleQuery(ChaincodeStub stub, String[] args) {
  return null;// ADD YOUR CODE HERE
}

确保编写了代码来输出查询调用的结果，以便可以在控制台输出中查看结果（如果想了解我是如何做的，请参阅解决方案）。

练习：完成 handleQuery() 方法。如果需要一个参考，请参见 com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.solution 包。

实现 handleOther()

最后需要实现 handleOther() 方法，它的合约要求处理其他消息（这是完全开放的，但正因如此它才是可扩展的）。您将在这里实现 log 函数，它的合同要求将调用方指定的一条消息添加到账本中，并在调用成功时将该消息返回给调用方。这看起来与 init 函数中发生的事非常相似，所以或许您可以在该实现中利用此函数。

/**
 * Handles other methods applied to the ledger.
 * Currently, that functionality is limited to these functions:
 * - log
 *
 * Caller expects this method to:
 * Use args[0] as the key for logging.
 * Use args[1] as the log message.
 * Return the logged message.
 */
@Override
protected String handleOther(ChaincodeStub stub, String function, String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  return null;// ADD YOUR CODE HERE
}

练习：完成 handleOther() 方法。如果需要一个参考，请参见 com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.solution 包。

如果您为前面的每个练习编写的代码满足本节（以及代码注释中）为它们设定的要求，JUnit 测试应该都能通过，而且将链代码部署在本地区块链网络中并运行时，它们应该能够正常工作。

请记住，如果遇到阻碍，我提供了一个解决方案（但是在查看解决方案之前，您必须自行实现这些方法）。

构建 Java 链代码

现在您已编写 Java 链代码且通过了所有 JUnit 测试，是时候使用 Eclipse 和用于 Eclipse 的 Gradle Buildship 插件构建链代码了。通过转到 Window > Show View > Other... 调出 Gradle Tasks 视图，然后搜索 gradle，选择 Gradle Tasks，并单击 OK。（参见图 12。）

Gradle Tasks 视图打开后，展开 ChaincodeTutorial > build 节点，选择 build 和 clean。（参见图 13。）

右键单击 build 和 clean，然后选择 Run Gradle Tasks（Gradle 将确定运行它们的正确顺序）。您的 Gradle Executions 视图应该显示一个干净的构建版本，如图 14 所示，其中每项的旁边仅有一个复选标记。

完成构建后，$GOPATH/ChaincodeTutorial 目录（您之前已从 GitHub 将代码克隆到这里）下有一个子目录 build/distributions，它包含您的链代码（这应该看起来很熟悉，因为本教程前面的 hello 示例中已经这么做过）。

构建 Java 链代码后，就可以在本地区块链网络中部署和运行它，并在它之上调用交易。

部署并运行 Java 链代码

在本节中，将会启动并注册您的链代码，部署它，并通过 Hyperledger Fabric REST 接口在链代码之上调用交易，就像本教程前面对 hello 示例所做的一样。确保本地区块链正在运行（如想温习一下相关内容，请参阅 “启动区块链网络” 部分）。

您将执行以下步骤：

• 注册 Java 链代码。
• 部署 Java 链代码。
• 在 Java 链代码上调用交易。

1.注册 Java 链代码

您需要提取 build/distributions/ChaincodeTutorial.zip 文件并运行链代码脚本，就像本教程前面运行 hello 示例时一样（参见 “注册示例” 部分）。

运行 ChaincodeTutorial 脚本时，输出应如下所示：

$ ./ChaincodeTutorial/bin/ChaincodeTutorial
Feb 28, 2017 4:18:16 PM org.hyperledger.java.shim.ChaincodeBase newPeerClientConnection
INFO: Inside newPeerCLientConnection
Feb 28, 2017 4:18:16 PM io.grpc.internal.TransportSet$1 call
INFO: Created transport io.grpc.netty.NettyClientTransport@10bf86d3(/127.0.0.1:7051) for /127.0.0.1:7051
Feb 28, 2017 4:18:21 PM io.grpc.internal.TransportSet$TransportListener transportReady
INFO: Transport io.grpc.netty.NettyClientTransport@10bf86d3(/127.0.0.1:7051) for /127.0.0.1:7051 is ready

现在您的 Java 链代码已向本地区块链网络注册，您已准备好部署和测试链代码了。

2.部署 Java 链代码

就像对 hello 示例链代码执行的操作一样，将会使用该结构的 REST 接口部署 Java 链代码，并在它之上调用交易。

打开 SoapUI。如果愿意的话，可以自行创建一个新 REST 项目和它的所有请求，或者可以导入我包含在之前克隆的 GitHub 项目中的 SoapUI REST 项目。该 SoapUI 项目位于 $GOPATH/ChaincodeTutorial 目录中。

要部署链代码，可以导航到 ChaincodeLog Deploy 请求（如图 15 所示）并提交该请求。

如果没有使用来自 GitHub 的 SoapUI 项目（或者使用不同的 HTTP 客户端），那么应该提交的 JSON 请求如下所示：

{
"jsonrpc": "2.0",
  "method": "deploy",
  "params": {
    "type": 4,
    "chaincodeID":{
        "name": "ChaincodeLogSmartContract"
    },
    "ctorMsg": {
        "args": ["init", "KEY-1", "Chaincode Initialized"]
    }
  },
  "id": 1
}

提交请求。如果请求被成功处理，您会获得以下 JSON 响应：

{
   "jsonrpc": "2.0",
   "result":    {
      "status": "OK",
      "message": "ChaincodeLogSmartContract"
   },
   "id": 1
}

现在您的链代码已部署并准备好运行。

3.在 Java 链代码上调用交易

部署并初始化 Java 链代码后，就可以在它之上调用交易了。在本节中，将会调用 log 和 query 函数作为交易。

要调用 log 函数，可以打开 ChaincodeLog Log 请求并提交它。（参见图 16。）

如果没有使用来自 GitHub 的 SoapUI 项目（或者使用不同的 HTTP 客户端），那么应该提交的 JSON 请求如下所示：

{
"jsonrpc": "2.0",
  "method": "invoke",
  "params": {
    "type": 1,
    "chaincodeID":{
        "name": "ChaincodeLogSmartContract"
    },
    "CtorMsg": {
        "args": ["log", "KEY-2", "This is a log message."]
    }
  },
  "id": 2
}

如果请求被成功处理，您会获得以下 JSON 响应：

{
   "jsonrpc": "2.0",
   "result":    {
      "status": "OK",
      "message": "a6f7a4fc-2980-4d95-9ec2-114dd9d0e4a5"
   },
   "id": 2
}

要调用 query 函数，可以打开 ChaincodeLog Query 请求并提交它。（参见图 17。）

如果没有使用来自 GitHub 的 SoapUI 项目（或者使用不同的 HTTP 客户端），那么应该提交的 JSON 请求如下所示：

{
"jsonrpc": "2.0",
  "method": "invoke",
  "params": {
    "type": 1,
    "chaincodeID":{
        "name": "ChaincodeLogSmartContract"
    },
    "ctorMsg": {
        "args": ["query", "KEY-1", "KEY-2"]
    }
  },
  "id": 3
}

如果请求被成功处理，您会获得以下 JSON 响应：

{
   "jsonrpc": "2.0",
   "result":    {
      "status": "OK",
      "message": "84cbe0e2-a83e-4edf-9ce9-71ae7289d390"
   },
   "id": 3
}

解决方案代码的终端窗口输出类似于：

$ ./ChaincodeTutorial/bin/ChaincodeTutorial
Feb 28, 2017 4:18:16 PM org.hyperledger.java.shim.ChaincodeBase newPeerClientConnection
INFO: Inside newPeerCLientConnection
Feb 28, 2017 4:18:16 PM io.grpc.internal.TransportSet$1 call
INFO: Created transport io.grpc.netty.NettyClientTransport@10bf86d3(/127.0.0.1:7051) for /127.0.0.1:7051
Feb 28, 2017 4:18:21 PM io.grpc.internal.TransportSet$TransportListener transportReady
INFO: Transport io.grpc.netty.NettyClientTransport@10bf86d3(/127.0.0.1:7051) for /127.0.0.1:7051 is ready
Feb 28, 2017 4:34:52 PM com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.AbstractChaincode run
INFO: Greetings from run(): function -> init | args -> [KEY-1, Chaincode Initialized]
Feb 28, 2017 4:34:52 PM com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.solution.ChaincodeLog handleLog
INFO: *** Storing log message (K,V) -> (ChaincodeLogSmartContract-CLSC-KEY-1,Chaincode Initialized) ***
Feb 28, 2017 4:50:27 PM com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.AbstractChaincode run
INFO: Greetings from run(): function -> log | args -> [KEY-2, This is a log message.]
Feb 28, 2017 4:50:27 PM com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.solution.ChaincodeLog handleLog
INFO: *** Storing log message (K,V) -> (ChaincodeLogSmartContract-CLSC-KEY-2,This is a log message.) ***
Feb 28, 2017 5:02:13 PM com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.AbstractChaincode run
INFO: Greetings from run(): function -> query | args -> [KEY-1, KEY-2]
Feb 28, 2017 5:02:13 PM com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.solution.ChaincodeLog handleQuery
INFO: *** Query: For key 'ChaincodeLogSmartContract-CLSC-KEY-1, value is 'Chaincode Initialized' ***
Feb 28, 2017 5:02:13 PM com.makotojava.learn.blockchain.chaincode.solution.ChaincodeLog handleQuery
INFO: *** Query: For key 'ChaincodeLogSmartContract-CLSC-KEY-2, value is 'This is a log message.' ***

恭喜您！您已向未来迈出了第一步。

鼓励您执行以下操作：修改 ChaincodeTutorial 项目，向它添加方法，更改实现，等等。您也可以自由地编写链代码。祝您好运，编码愉快！

结束语

本教程简要概述了区块链技术和智能合约（实现为链代码程序），以及最新的区块链技术的发展形势。

我们介绍了设置 Java 链代码开发环境的步骤，包括需要安装的软件，如何定义和运行本地区块链网络，以及如何部署来自 GitHub 中的 Hyperledger Fabric 项目的一个 Java 链代码示例程序并在它之上调用交易。

您学习了如何使用 Eclipse、JUnit 和 Gradle 编写和构建第一个 Java 链代码程序，然后部署该 Java 链代码程序并在它之上调用交易。

您亲自查看了区块链技术和智能合约，随着区块链技术发展日渐成熟和市场规模逐渐扩大，您会掌握更多的技巧来编写更复杂的 Java 链代码。

那么您接下来会怎么做？

后续行动

以下建议可帮助您在目前所学知识的基础上继续进行研究：

深入研究 Hyperledger Fabric 架构

致谢

非常感谢杜婧细心评审本文，提供建设性意见并进行校正。

顺便分享两个教程：
1.区块链新手以太坊DApp入门实战
2.区块链进阶以太坊电商平台实战

作者： J Steven Perry