智能合约的可升级改造实践

近期开发基于以太坊的智能合约，为实验室的分布式电商系统提供可信的“第三方信用担保”功能。

由于初期项目需求变动会比较频繁，并且智能合约一经发布于区块链上就无法修改，即使智能合约中有Bug需要修复或者业务逻辑变更，它也不能直接在原有的合约上直接修改再重新发布。因此在即将发布第一版之前，需要结合业务场景考虑合理的升级改造机制。

初版的智能合约主要包括如下功能：

1. 买家创建订单，合约记录订单基本信息并且需要买方向合约支付交易费用
2. 卖家取消订单，卖家在发货前可以取消订单，合约自动将交易费用退回给买家
3. 卖家发货，合约记录相应订单的物流信息，修改订单状态
4. 买家确认收货，合约将交易费用转移至卖家，并且修改订单状态为已完成
5. 基本的订单查询功能

通过简单的需求介绍，可以看出合约中会保存着交易费用，订单数据以及基本的电商交易流程动作。

设计方案

起初写的智能合约全部集中在一个contract，里面会保存交易费用，订单数据以及电商交易的全部流程。一旦发布就不能修改（哪怕是添加一个方法，修改方法逻辑以及数据中添加新的字段，，，），因为重新发布新的合约之后，之前的订单数据以及交易费用全部在旧的合约中，从工程的角度来看，同时维护新旧合约（也许好多个旧合约，，，，）简直不能更糟糕。

因此决定将业务逻辑和数据从合约代码层面就做好分离，即合约分为了两类：逻辑合约以及数据合约。逻辑合约通过访问数据合约获得数据，并对数据做逻辑处理，然后写回数据合约，专注于对数据的逻辑处理和对外提供服务。逻辑合约不存储任何状态；数据合约专注于数据结构定义与所存储数据的读写接口。

逻辑合约与数据合约存在操作关系，逻辑上分为四类：

1. 逻辑合约与数据合约 1对1
2. 逻辑合约与数据合约 1对多
3. 逻辑合约与数据合约 多对1
4. 逻辑合约与数据合约 多对多

根据本项目的业务场景，采取逻辑合约与数据合约1对1的关系（后续业务复杂，可以改造为多对1），综上，初期的设计图如下：

实践

首先进行数据与逻辑的分离。

数据合约

数据合约包括状态，以及每个状态对应读写方法（set&&get），部分代码如下：

逻辑合约

逻辑合约因为仅包含业务逻辑，不会存储任何的数据状态，因此使用Solidity的library进行编写。

Solidity的library

library的好处是它是单实例，只会更新一个library文件，不会像contract那样因为各种依赖产生‘涟漪’效应，对于经常变动的业务逻辑代码，使用library每次更新会节省大量gas消耗。

library是需要被合约调用才能执行的，调用library的contract（下面简称A），使用的delegatecall方法，因此library执行的上下文环境在A中，也就是library的msg.sender是A，并且可以直接修改A中的storage。直白说，A调用library，就是把library的代码import到自己的内部执行了。

入口合约

因为业务逻辑合约使用了library编写，library的调用是需要合约触发的，因此需要一个入口合约，来去调用library操作数据合约，而且对于本项目的实际需求，上面将数据以及逻辑进行分离后，忘记了一个重要的方面，就是资金存储，引入入口合约后，正好解决了这个问题，客户端调用入口合约代码，将资金充入入口合约，并且由入口合约进行资金的转移过程。