从零到一,构建一个去中心化投票应用—以太坊完整应用实例解析

以太坊作为全球领先的智能合约平台，不仅仅是一种加密货币，更是一个强大的去中心化应用（DApp）开发平台，其图灵完备的智能合约功能，使得开发者能够构建无需信任第三方、自动执行、公开透明的复杂应用，本文将以一个“去中心化投票应用”为例，详细阐述以太坊完整应用实例的构建过程，涵盖从智能合约设计、前端交互到整体部署与使用的全流程。

应用场景与需求分析

场景： 假设我们需要为一个社区选举或重要决策构建一个投票系统。

核心需求：

1. 唯一性投票： 每个地址只能投一票。
2. 透明性： 投票结果公开可查,且无法被篡改。
3. 自主性： 投票过程无需中心化机构干预,由智能合约自动执行。
4. 时限性： 投票有明确的开始和结束时间。

智能合约设计：投票合约的核心

智能合约是DApp的后端逻辑，部署在以太坊区块链上，对于投票应用，我们需要设计一个能够管理候选人、记录投票、统计结果的合约。

开发环境准备：

• Solidity： 智能合约编程语言。
• Remix IDE： 在线Solidity开发环境,适合初学者快速开发和测试合约。
• MetaMask： 浏览器插件钱包,用于与以太坊网络交互和管理账户。

合约主要功能与状态变量：

• 状态变量：

  • string public votingName; // 投票名称
  • uint256 public votingStartTime; // 投票开始时间戳
  • uint256 public votingEndTime; // 投票结束时间戳
  • address public owner; // 合约部署者，拥有某些管理权限
  • mapping(address => bool) public hasVoted; // 记录地址是否已投票
  • mapping(string => uint256) public voteCounts; // 记录每个候选人的票数
  • string[] public candidates; // 候选人列表

• 函数：

  • constructor(string memory _votingName, string[] memory _candidates, uint256 _startTime, uint256 _endTime) public：构造函数，初始化投票名称、候选人列表、开始和结束时间,部署者自动成为owner。
  • function vote(string memory candidateName) public：投票函数，调用者需满足：投票在有效时间内、尚未投票、候选人存在，投票成功后，标记该地址已投票,并增加候选人票数。
  • function addCandidate(string memory candidateName) public onlyOwner：添加候选人函数,仅owner可调用。
  • function getVoteCount(string memory candidateName) public view returns (uint256)：获取某候选人票数。
  • function getTotalVotes() public view returns (uint256)：获取总投票数。
  • modifier onlyOwner() { require(msg.sender == owner, "Only owner can perform this action"); _; }：修饰符,限制仅owner可执行某些函数。

合约编写示例（简化版）：

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
contract Voting {
    string public votingName;
    uint256 public votingStartTime;
    uint256 public votingEndTime;
    address public owner;
    mapping(address => bool) public hasVoted;
    mapping(string => uint256) public voteCounts;
    string[] public candidates;
    modifier onlyOwner() {
        require(msg.sender == owner, "Only owner can perform this action");
        _;
    }
    modifier votingActive() {
        require(block.timestamp >= votingStartTime && block.timestamp <= votingEndTime, "Voting is not active");
        _;
    }
    constructor(string memory _votingName, string[] memory _candidates, uint256 _startTime, uint256 _endTime) {
        votingName = _votingName;
        candidates = _candidates;
        votingStartTime = _startTime;
        votingEndTime = _endTime;
        owner = msg.sender;
    }
    function vote(string memory candidateName) public votingActive {
        require(!hasVoted[msg.sender], "You have already voted&quo
t;);
        bool candidateExists = false;
        for (uint i = 0; i < candidates.length; i++) {
            if (keccak256(bytes(candidates[i])) == keccak256(bytes(candidateName))) {
                candidateExists = true;
                break;
            }
        }
        require(candidateExists, "Candidate does not exist");
        hasVoted[msg.sender] = true;
        voteCounts[candidateName]++;
    }
    function addCandidate(string memory candidateName) public onlyOwner {
        candidates.push(candidateName);
    }
    function getVoteCount(string memory candidateName) public view returns (uint256) {
        return voteCounts[candidateName];
    }
    function getTotalVotes() public view returns (uint256) {
        uint total = 0;
        for (uint i = 0; i < candidates.length; i++) {
            total += voteCounts[candidates[i]];
        }
        return total;
    }
}

前端开发：用户交互界面

智能合约本身无法直接与用户交互,需要前端应用来调用合约函数并展示数据。

技术栈选择：

• HTML/CSS/JavaScript： 基础前端技术。
• Ethers.js： 一个流行的JavaScript库,用于与以太坊网络和智能合约进行交互。
• Web3.js： 另一个常用的库，功能类似，本文以Ethers.js为例。

前端主要功能：

• 连接MetaMask钱包。
• 显示投票信息（名称、时间、候选人列表）。
• 用户选择候选人并进行投票。
• 实时显示投票结果。
• 检查投票状态（是否已投票、投票是否有效）。

前端核心逻辑（伪代码/片段）：

• 连接钱包：

  let provider;
  let signer;
  let contract;
  async function connectWallet() {
      if (window.ethereum) {
          provider = new ethers.providers.Web3Provider(window.ethereum);
          await provider.send("eth_requestAccounts", []);
          signer = provider.getSigner();
          // 合约地址需要替换为实际部署后的地址
          contract = new ethers.Contract(CONTRACT_ADDRESS, VotingABI, signer);
          // 更新UI，显示钱包地址等
      } else {
          alert("Please install MetaMask!");
      }
  }

• 获取候选人列表并显示：

  async function displayCandidates() {
      const candidates = await contract.getCandidates(); // 假设合约有此函数或通过candidates数组长度遍历
      const candidateSelect = document.getElementById('candidateSelect');
      candidates.forEach(candidate => {
          const option = document.createElement('option');
          option.value = candidate;
          option.textContent = candidate;
          candidateSelect.appendChild(option);
      });
  }

• 投票功能：

  async function vote() {
      const candidateName = document.getElementById('candidateSelect').value;
      try {
          const tx = await contract.vote(candidateName);
          await tx.wait(); // 等待交易确认
          alert("Vote submitted successfully!");
          // 更新投票结果
          displayResults();
          // 检查并更新用户投票状态
      } catch (error) {
          console.error(error);
          alert("Vote failed: " + error.message);
      }
  }

• 显示投票结果：

  async function displayResults() {
      const candidates = await contract.getCandidates();
      const resultsDiv = document.getElementById('results');
      resultsDiv.innerHTML = '';
      for (const candidate of candidates) {
          const voteCount = await contract.getVoteCount(candidate);
          const resultItem = document.createElement('div');
          resultItem.textContent = `${candidate}: ${voteCount} votes`;
          resultsDiv.appendChild(resultItem);
      }
  }

部署与测试

部署智能合约：

• 测试网部署： 在以太坊测试网（如Ropsten, Goerli, Sepolia）上部署合约，避免消耗真实ETH,需要从测试网水龙头获取测试ETH。
• Remix部署： 在Remix IDE中编译合约后，选择"Deploy & Run Transactions"，选择环境（如"Injected Provider - MetaMask"），确保MetaMask连接到测试网，然后点击"Deploy"。
• 部署后记录合约地址。

前端应用部署：

• 将前端代码（HTML, CSS, JS文件）托管到静态网站托管服务，如：
  • GitHub Pages
  • Netlify
  • Vercel
• 在前端代码中，将合约地址替换为实际部署在测试网上的

文章版权声明：本文由用户投稿上传，若侵权请提供版权资料并联系删除！