1.智能合约开发整体介绍

1.1 星火链虚拟机简介

星火链设计了统一的抽象智能合约引擎适配器，可以支持多种智能合约引擎同时运行在星火链节点上，支持多种引擎同时加载，以适配不同的智能合约编程环境。主要包含以下部分:

语言层：可以支持多种语言：如JavaScript、Solidity、C/C++（暂未上线）；
编译层：针对不同的高级语言对接不同的不同类别的编译器，如solidity接入solc编译器、C/C++接入gcc编译器，编译单元将输入的高级智能合约语言通过编译适配器编译为字节码，不同高级智能合约语言输出不同后缀名的字节码文件，如solidity源文件.sol经过solc编译器接口编译后产生的字节码文件为sol的智能合约文件。编译适配接口接入不同的编译器单元，不同种类的智能合约经过适配接口后教育不同的编译器单元处理，输出不同的字节码文件。输出的字节码是编码后的数值常量、引用、指令等构成的序列，与特定机器代码无关，需要解释器转译后才能成为机器代码的中间代码。
引擎层：可以支持V8、EVM、WASM等智能合约引擎，以可插拔的方式实现，由于不同类型的合约包含了不同的字节码特征，可插拔虚拟机引擎接口通过对特征的识别，可以判断该段字节码需要使用哪种虚拟机进行执行，选择对应虚拟机后加载字节码，解析字节码，然后根据指令去执行对应的函数功能。
实现层：分为验证、注入、解释、执行等模块，以支撑不同的智能合约引擎的实现。

目前星火链线上支持两种智能合约：

Solidity智能合约。星火链的Solidity合约基本上和以太坊的Solidity合约保持一致，有一些地方由于“许可公有”的特性会和以太坊有一定的差异。
JavaScript智能合约。星火链的Javascript合约是执行在集成到星火链的优化的V8虚拟机引擎上的，基本支持Javascript的原生语法，有些语法特性为了适配区块链的特性做了增删。

Solidity合约的生态工具更加完善且性能更佳，官方推荐使用Solidity智能合约。

逻辑与数据分离。
- 从业务视角来看，智能合约只需要做两件事，一是定义数据的结果和读写方式，二是处理数据并对外提供服务接口。为了更好的做好模块抽象和合约结构分层，将业务控制逻辑和数据从合约代码层面做好分离，即将合约分为控制器合约与数据合约，被认为是比较好的设计模式。
- 控制器合约专注于对数据的逻辑处理和对外提供服务，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。
- 数据合约专注于数据结构定义与所存储数据的读写裸接口。
保持智能合约的简洁。
- 单个合约的行数建议控制在1000行以内。
- 确保合约逻辑简洁，只在系统中的去中心化部分使用智能合约实现。
对可能的错误有所准备。
- 可能存在交易执行超过1s甚至1分钟的情况。
- 合约可能存在bug或被攻击的情况，合约设计需要考虑冻结或暂停合约的开关。
- 合约可能会被其他人调用，如果合约的某个方法不希望其他人调用，需要在合约内做好权限控制。

星火链提供了合约升级方法，此方法是覆盖式升级，升级后合约地址不变，旧合约逻辑被覆盖。

如果需要保留旧合约的逻辑，可以参考以太坊的代理控制器合约模式，定义一个接口合约与应用程序交互，架构如下：

代理控制器合约定义智能合约对外接口，与应用程序交互。代理控制器合约调用控制器合约实现接口功能。

升级合约时，可以写一个新的合约，继承旧版本的控制器合约，并设置一个开关，调用升级后的控制器合约时，通过开关判断是执行新逻辑还是透传到旧的控制器合约。

在数据合约升级的场景，某些情况需要处理历史数据在新旧合约之间的迁移。新的数据合约中可以保持一个指向旧版本数据合约的合约地址，新版本数据合约保存的是增量的数据内容。这样设计简单灵活，但持续不断的版本升级会导致形成较长的链式逻辑关系，维护成本较高。