Web3.js 难学？新手如何快速入门以太坊 DApp 开发？

Web3.js难用吗？新手入门指南

对于初入区块链世界的开发者来说，Web3.js 常常被认为是一个难以掌握的工具。一方面，它连接着复杂的区块链底层逻辑，另一方面，其异步特性和庞大的API文档也增加了学习曲线的陡峭程度。本文旨在帮助新手理解 Web3.js，并提供一个清晰的入门指南，力求缓解初学者的焦虑。

什么是 Web3.js？

Web3.js 是一个强大的 JavaScript 库集合，它为开发者提供了与以太坊区块链及其生态系统进行交互的必要工具。 它的核心作用是充当一个桥梁，使得基于浏览器的去中心化应用程序 (DApps) 能够与本地或远程的以太坊节点进行无缝通信。 通过 Web3.js，开发者可以构建功能丰富的 DApp，实现对以太坊区块链的深度利用。

更具体地说，Web3.js 允许 DApp 执行以下关键操作：

• 读取区块链数据: 从区块链中检索各种信息，例如以太坊账户的余额、智能合约的状态变量、历史交易记录、以及区块的详细信息。 这使得 DApp 能够展示动态的、与区块链数据同步的用户界面。
• 发起交易: 向以太坊网络提交新的交易，包括发送以太币 (ETH) 到其他账户、部署新的智能合约、以及调用现有智能合约中的函数。 交易的发起需要用户授权，确保用户对资金和数据拥有完全的控制权。
• 与智能合约交互: Web3.js 提供了与智能合约交互的便捷方式。 开发者可以使用 Web3.js 来创建智能合约实例，并调用合约中的各种方法。 这包括读取合约的状态、执行写操作以改变合约的状态，以及监听合约发出的事件。
• 监听区块链事件: DApp 可以使用 Web3.js 来监听区块链上发生的特定事件，例如智能合约发出的日志、新的区块产生、或者特定交易的发生。 这使得 DApp 能够实时响应区块链上的变化，提供更加动态和交互式的用户体验。

Web3.js 简化了 DApp 开发的复杂性，使得开发者能够专注于构建用户体验，而无需深入了解底层区块链技术的细节。 它可以被看作是连接前端应用和以太坊区块链的关键桥梁，是 DApp 开发生态系统中不可或缺的一部分。

安装 Web3.js

在使用 Web3.js 之前，需要将其安装到你的项目中。Web3.js 是一个 JavaScript 库，允许你与以太坊区块链进行交互。安装过程相对简单，以下是推荐的安装方法：

使用 npm 安装

npm (Node Package Manager) 是 Node.js 的默认包管理器。如果你已经安装了 Node.js，那么 npm 也应该已经安装了。

打开你的命令行终端，导航到你的项目目录，然后运行以下命令：

npm install web3

这个命令会从 npm 仓库下载 Web3.js 及其依赖项，并将它们安装到你的项目目录的 node_modules 文件夹中。

使用 yarn 安装

Yarn 是另一个流行的 JavaScript 包管理器，由 Facebook 开发。它旨在提供更快的速度、更高的可靠性和更好的安全性。

如果你还没有安装 Yarn，可以从 Yarn 的官方网站 (https://yarnpkg.com/) 下载并安装。

安装 Yarn 后，打开你的命令行终端，导航到你的项目目录，然后运行以下命令：

yarn add web3

与 npm 类似，这个命令会从 Yarn 仓库下载 Web3.js 及其依赖项，并将它们安装到你的项目目录中。

验证安装

安装完成后，你可以通过在你的 JavaScript 代码中导入 Web3.js 来验证安装是否成功。例如：

const Web3 = require('web3');

如果你使用的是 ES 模块，你可以使用 import 语句：

import Web3 from 'web3';

如果导入过程中没有报错，那么说明 Web3.js 已经成功安装。

不同版本的 Web3.js

需要注意的是，不同版本的 Web3.js 可能会有不同的 API 和功能。建议查阅官方文档 (https://web3js.readthedocs.io/) 以了解你正在使用的版本的具体用法。

使用 npm 安装 Web3.js：

通过 Node.js 的包管理器 npm，你可以轻松地将 Web3.js 集成到你的项目中。 npm 使得依赖管理变得简单高效。

安装命令:

bash
npm install web3

这条命令会将 Web3.js 及其所有依赖项下载并安装到你的项目的 node_modules 目录中。 同时，它也会更新你的 package. 文件，将 Web3.js 添加为项目依赖。 安装完成后，你就可以在你的 JavaScript 代码中引入并使用 Web3.js 了。 确保你的项目目录下存在 package. 文件，如果不存在，可以使用 npm init 命令创建一个。

安装指定版本:

bash
npm install web3@版本号

通过指定版本号，可以安装特定版本的Web3.js。例如， npm install [email protected] 将安装1.0.0-beta.36版本。这有助于保持项目依赖的稳定性和兼容性。

使用 Yarn 安装 Web3.js:

通过 Yarn 包管理器，你可以轻松地将 Web3.js 集成到你的项目中。在你的项目根目录下，打开终端并执行以下命令：

yarn add web3

这条命令会自动从 Yarn 的软件包仓库下载 Web3.js 及其依赖项，并将其添加到你的 node_modules 目录和 package. 文件中，以便于项目依赖管理。

安装完成后，你就可以在你的 JavaScript 代码中引入 Web3.js 库，开始与以太坊区块链进行交互了。在你的 JavaScript 文件中，使用 require 语句引入 Web3.js 模块：

const Web3 = require('web3');

上述代码假定你正在使用 Node.js 环境。如果你的目标环境是浏览器，则需要使用模块打包工具，例如 Webpack、Parcel 或 Browserify，将 Web3.js 打包到你的应用程序中，以便浏览器可以正确加载和执行。这些工具能够处理模块依赖关系，并将你的代码和所有必要的库（包括 Web3.js）捆绑到一个或多个浏览器可识别的 JavaScript 文件中。

使用 Webpack 或 Parcel 等工具进行打包，通常涉及配置相应的构建流程，例如定义入口文件、配置 loaders 和 plugins，以及指定输出目录。具体的配置方法取决于你的项目结构和需求，但通常都需要安装并配置相应的 Webpack 或 Parcel 插件，以便正确处理 JavaScript 模块和依赖项。

连接到以太坊节点

在能够与以太坊区块链进行交互之前，建立与以太坊节点的连接至关重要。此连接允许你的应用程序读取区块链数据、发送交易以及参与智能合约的执行。连接以太坊节点的方式多种多样，取决于你的开发需求和资源。

一种选择是连接到本地节点。本地节点是指在你自己的计算机上运行的以太坊节点软件。Ganache 是一个流行的本地以太坊节点，它提供了一个快速、私有的以太坊区块链，非常适合开发和测试。使用本地节点的主要优点是完全控制，并且不需要依赖第三方服务。它允许开发者在隔离的环境中快速迭代和调试代码。

另一种选择是连接到远程节点。远程节点是由第三方提供的以太坊节点服务。Infura 和 Alchemy 是两个广泛使用的远程节点服务提供商。这些服务允许你通过 API 连接到以太坊区块链，而无需自己维护节点。远程节点服务的优势在于便捷性和可扩展性。它们处理节点维护、同步和基础设施，使开发者能够专注于应用程序的开发。这些服务通常提供免费层级，使得开发者可以以较低的成本开始使用。

选择哪种连接方式取决于具体的应用场景。对于快速原型设计、单元测试和需要完全控制的开发环境，本地节点是理想选择。而对于生产环境、高流量应用程序和需要可靠基础设施的场景，远程节点服务通常更为合适。无论选择哪种方式，都需要配置你的应用程序以连接到正确的节点地址和端口，并确保使用适当的 API 密钥（如果需要）。

连接到本地 Ganache 节点：

对于本地 DApp 开发和测试，Ganache 是一个极其便利的工具。它提供了一个私有的、模拟的以太坊区块链环境，允许开发者在无需真实资金的情况下部署和交互智能合约，从而加速开发迭代周期。

配置 Ganache 的第一步是下载并安装 Ganache 桌面应用程序。安装完毕后，启动 Ganache。默认情况下，Ganache 会在本地的 http://127.0.0.1:7545 地址上启动并运行一个以太坊节点。此地址包含了默认的端口号，开发者可以通过 Ganache 的用户界面进行配置，例如修改端口号以避免与其他服务冲突。

连接到 Ganache 节点，在你的 JavaScript 代码中，实例化 Web3 对象并指定 Ganache 节点的 URL 作为 provider。以下代码展示了如何使用 Web3.js 连接到本地 Ganache 节点：

const Web3 = require('web3');
const web3 = new Web3('http://127.0.0.1:7545');

这段代码首先引入 Web3.js 库，然后创建一个 Web3 实例，并将 Ganache 节点的 URL 作为参数传递给 Web3 的构造函数。此后， web3 对象即可用于与 Ganache 节点进行交互，例如查询账户余额、发送交易和调用智能合约方法。开发者可以利用 Ganache 提供的便捷功能，比如一键生成多个测试账户，快速挖矿，以及交易历史记录等，来高效地进行 DApp 开发。

连接到远程 Infura 节点：

对于需要连接到以太坊主网或测试网的用户来说，Infura 是一个可靠且便捷的选择。它提供了一套易于使用的 API 服务，允许开发者无需运行自己的以太坊节点即可与区块链进行交互。Infura 提供了免费层级的 API 密钥，方便开发者快速上手并进行原型设计。

要使用 Infura，首先需要在其官网上注册一个账户。注册完成后，创建一个新的项目。创建项目后，Infura 会为你生成一个唯一的 API 密钥，该密钥用于身份验证和访问其提供的以太坊节点服务。

在你的代码中，你可以通过以下方式连接到 Infura 提供的以太坊节点。下面的 JavaScript 代码示例展示了如何使用 Web3.js 库连接到 Infura 的主网节点：

const Web3 = require('web3');

// 将 'YOUR_INFURA_API_KEY' 替换成你自己的 Infura API 密钥
const web3 = new Web3('https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_INFURA_API_KEY');

// 示例：获取当前区块高度
web3.eth.getBlockNumber()
  .then(blockNumber => {
    console.log('当前区块高度:', blockNumber);
  })
  .catch(error => {
    console.error('连接 Infura 失败:', error);
  });

务必将代码中的 YOUR_INFURA_API_KEY 替换为你自己在 Infura 控制面板中生成的 API 密钥。 除了主网，Infura 也支持连接到其他测试网络，例如 Ropsten, Kovan, Rinkeby 和 Goerli。只需将 URL 中的 'mainnet' 替换为相应的网络名称，例如 https://ropsten.infura.io/v3/YOUR_INFURA_API_KEY 。

请注意妥善保管你的 Infura API 密钥，避免泄露。泄漏的密钥可能被恶意使用，导致你的 Infura 配额被耗尽，甚至产生不必要的费用。 可以考虑将 API 密钥存储在环境变量中，而不是直接硬编码在代码中，以提高安全性。

常用 Web3.js 方法

连接到以太坊节点后，即可利用 Web3.js 提供的丰富方法与区块链进行深度交互。以下列举了一些常用的 Web3.js 方法，帮助开发者快速上手：

• web3.eth.getBlockNumber() : 获取区块链上最新的区块高度。这个方法可以让你实时了解区块链的同步状态。

  javascript web3.eth.getBlockNumber().then(console.log);

• web3.eth.getBalance(address) : 查询指定以太坊地址的账户余额。余额通常以 Wei 为单位返回，可以使用 web3.utils.fromWei 转换为 Ether。

  javascript web3.eth.getBalance('0xYOUR_ADDRESS').then(balance => { console.log( 余额: ${web3.utils.fromWei(balance, 'ether')} ETH ); });

  请将 0xYOUR_ADDRESS 替换为你需要查询余额的以太坊地址。 web3.utils.fromWei(balance, 'ether') 函数的作用是将以 Wei 为单位的余额转换为 Ether，使其更易于阅读和理解。Wei 是以太坊中的最小货币单位，1 Ether 等于 10^18 Wei。

• web3.eth.sendTransaction(transactionObject) : 向区块链网络发送一笔以太坊交易。需要构造一个包含交易各项参数的 transactionObject。

  javascript const transactionObject = { from: '0xYOUR_ADDRESS', to: '0xRECIPIENT_ADDRESS', value: web3.utils.toWei('0.1', 'ether'), gas: 21000, gasPrice: web3.utils.toWei('10', 'gwei') };

  web3.eth.sendTransaction(transactionObject) .on('transactionHash', hash => { console.log( 交易哈希: ${hash} ); }) .on('receipt', receipt => { console.log( 交易收据: , receipt); }) .on('error', console.error); // 如果交易失败，会触发 error 事件

  务必将 0xYOUR_ADDRESS 替换为你的发送者账户地址， 0xRECIPIENT_ADDRESS 替换为接收者账户地址。 web3.utils.toWei('0.1', 'ether') 函数将 0.1 Ether 转换为 Wei，因为以太坊虚拟机 (EVM) 内部以 Wei 作为基本单位进行计算。 gas 字段指定了交易执行的最大 gas 消耗量， gasPrice 字段指定了你愿意为每个 gas 支付的价格 (以 Gwei 为单位)。Gas 用于衡量执行以太坊交易所需的计算量。较高的 gasPrice 通常意味着更快的交易确认速度。发送交易前，需要解锁你的账户或使用私钥对交易进行签名，否则交易将无法被广播到网络中。

• web3.eth.Contract(abi, address) : 创建一个与指定地址的智能合约交互的实例。你需要提供合约的 ABI (Application Binary Interface) 和合约地址。

  javascript const abi = [...] // 合约的 ABI const contractAddress = '0xYOUR_CONTRACT_ADDRESS'; // 合约地址

  const myContract = new web3.eth.Contract(abi, contractAddress);

  // 调用合约方法 myContract.methods.myMethod().call().then(console.log);

  // 发送交易调用合约方法 myContract.methods.myMethod().send({ from: '0xYOUR_ADDRESS' }) .on('transactionHash', hash => { console.log( 交易哈希: ${hash} ); }) .on('receipt', receipt => { console.log( 交易收据: , receipt); }) .on('error', console.error);

  abi (Application Binary Interface) 定义了智能合约的接口，包括合约中可调用的函数、事件以及数据结构。 contractAddress 指定了智能合约部署在以太坊区块链上的具体地址。 使用 myContract.methods.myMethod().call() 可以调用合约中的只读 (view/pure) 方法，这些方法不会改变合约的状态，并允许你在本地模拟执行合约逻辑。 使用 myContract.methods.myMethod().send({ from: '0xYOUR_ADDRESS' }) 可以发送一笔交易来调用合约中修改状态的方法。 from 字段指定了交易的发送者地址。 调用 send 方法会触发状态变更，需要在以太坊网络上花费 gas。 建议在调用 send 方法前，先使用 estimateGas 方法来预估所需的 gas 量，以避免交易失败。

Web3.js 的异步特性

Web3.js 是一个与以太坊区块链交互的 JavaScript 库。其核心设计理念之一是异步操作，这意味着许多方法调用不会立即返回结果。相反，它们会启动一个后台进程，并在完成后通过 Promise 对象通知调用者。这种异步特性对于构建响应迅速的 Web3 应用至关重要，因为区块链操作通常需要较长时间才能完成。

当 Web3.js 函数返回 Promise 对象时，你可以使用 .then() 方法来处理异步操作的结果。 .then() 方法接受一个回调函数作为参数，该回调函数将在 Promise 对象成功 resolve 时被调用，并接收 resolve 的值作为参数。如果 Promise 对象 rejected，你可以使用 .catch() 方法来捕获错误。

例如，以下代码演示了如何使用 .then() 方法获取指定以太坊地址的余额：

web3.eth.getBalance('0xYOUR_ADDRESS')
  .then(balance => {
    console.log(`余额: ${web3.utils.fromWei(balance, 'ether')} ETH`);
  })
  .catch(error => {
    console.error('获取余额时出错:', error);
  });

这段代码首先调用 web3.eth.getBalance() 方法，传入要查询余额的以太坊地址。该方法返回一个 Promise 对象。 .then() 方法用于处理余额获取成功的情况，它接收一个回调函数，该函数将余额转换为以太币 (ETH) 单位并打印到控制台。 .catch() 方法用于处理余额获取失败的情况，它接收一个回调函数，该函数将错误信息打印到控制台。

除了 .then() 方法，还可以使用 async/await 语法来处理 Web3.js 中的异步操作。 async/await 语法是一种更简洁、更易于理解的异步编程方式。使用 async 关键字声明的函数会自动返回一个 Promise 对象。在 async 函数中，可以使用 await 关键字来暂停函数的执行，直到 Promise 对象 resolve 或 reject。

以下代码演示了如何使用 async/await 语法获取指定以太坊地址的余额：

async function getBalance() {
  try {
    const balance = await web3.eth.getBalance('0xYOUR_ADDRESS');
    console.log(`余额: ${web3.utils.fromWei(balance, 'ether')} ETH`);
  } catch (error) {
    console.error('获取余额时出错:', error);
  }
}

getBalance();

这段代码定义了一个名为 getBalance() 的 async 函数。在该函数中，使用 await 关键字等待 web3.eth.getBalance() 方法返回的 Promise 对象 resolve。如果 Promise 对象成功 resolve，则将余额转换为以太币 (ETH) 单位并打印到控制台。如果 Promise 对象 rejected，则使用 try/catch 语句捕获错误并打印到控制台。调用 getBalance() 函数来执行异步操作。

理解 Web3.js 的异步特性对于编写高效、可靠的 Web3 应用至关重要。无论是使用 .then() 方法还是 async/await 语法，都需要正确处理异步操作的结果和错误，以确保应用能够正常运行。

常见问题

• 交易 Pending： 当你发起一笔加密货币交易后，它可能会进入“Pending（待处理）”状态，并持续一段时间才被确认。 造成这种情况的常见原因是当前区块链网络拥堵，大量交易同时等待处理。 交易手续费（Gas）设置过低也可能导致交易长时间处于Pending状态，因为矿工/验证者会优先处理Gas费用较高的交易，以获得更高的收益。 你可以使用像 Etherscan.io、Blockchair.com 或 BscScan.com 等区块链浏览器，输入你的交易哈希（Transaction Hash）来实时追踪交易状态，查看是否已被矿工/验证者打包确认。 区块链浏览器会显示交易的当前状态（Pending/Success/Failed），以及预计的确认时间。
• Gas 费用： 在以太坊等区块链网络上发送交易，你需要支付一笔称为 “Gas” 的费用，用于补偿矿工/验证者验证交易并将其添加到区块链中的计算资源。 Gas 费用的高低受到多种因素影响，包括交易的复杂程度（例如，简单的转账比调用复杂的智能合约需要的Gas更少）和当前网络的拥堵程度（拥堵时Gas费用会升高）。 为了优化Gas费用，你可以使用像 GasNow.org、ETH Gas Station 或 Blocknative Gas Platform 等Gas费用估算工具，它们会根据当前的区块链网络状况，提供实时的 Gas 费用建议，帮助你在合理的时间内完成交易，同时避免支付过高的Gas费用。 你也可以在钱包或交易所中手动调整 Gas Limit (Gas上限) 和 Gas Price (Gas价格)，但务必谨慎操作，避免因设置过低导致交易失败，或设置过高导致浪费。
• ABI 错误： 当你尝试与智能合约进行交互（例如，调用合约中的函数）时，你需要提供智能合约的应用程序二进制接口 (ABI)。 ABI 相当于合约的接口说明，它定义了合约中可用的函数、输入参数和输出类型。 如果你提供的 ABI 与智能合约的实际代码不匹配，就会导致 “ABI 错误”，使你的交易无法正确执行。 出现 ABI 错误通常是因为使用了过时、不完整或错误的ABI。 为了避免 ABI 错误，请务必从可靠的来源获取ABI，例如智能合约的官方文档、经验证的区块链浏览器（例如 Etherscan）或合约开发者的官方GitHub仓库。 请确保你使用的ABI版本与你想要交互的智能合约版本相对应。

希望本文能够帮助你入门 Web3.js。 Web3.js 是一个强大的工具，它可以让你与以太坊区块链进行交互。 虽然学习曲线可能比较陡峭，但只要你掌握了基础知识，就可以使用 Web3.js 构建强大的 DApp。