【許曉笛】EOS 數據庫與持久化 API —— 架構

EOS 數據庫結構詳解

在 EOS 中，智能合約執行完畢後，所佔用的內存會釋放。程序中的全部變量都會丟失。若是智能合約裏要持久地記錄信息，好比遊戲智能合約要記錄每位用戶遊戲記錄，本次合約執行完畢後數據不能丟失，就須要將數據存儲到 EOS 數據庫中。與數據庫交互的 API 被官方稱爲 Persistence API，中文能夠叫作持久化 API。下圖說明了 EOS 智能合約在執行 Action 時，與數據庫的交互過程。

爲了方便智能合約與 EOS 數據庫的交互，EOS 仿造了 Boost 庫中的 Multi-Index Containers，開發了 C++ 類：eosio::multi_index(如下簡稱 multi_index`），中文能夠叫作多索引列表類。

multi_index 頭文件地址：
https://github.com/EOSIO/eos/...

在 EOS 見證人硬盤中，爲每一個帳戶都預留了數據庫空間（大小與代幣持有量有關），每一個帳戶名下能夠創建多個數據表。智能合約沒法直接操做存儲在見證人硬盤中的數據表，須要使用multi_index做爲中間工具（或者叫容器），每一個multi_index實例都與一個特定帳戶的特定數據表進行交互（取決於實例化時的參數）。EOS智能合約與EOS數據庫的數據交互以下圖所示。

數據表

multi_index是一個很是方便的數據庫交互容器，能夠存儲任何 C++ 數據類型。每個multi_index都至關於傳統數據庫的一個數據表（table），但將傳統數據庫的行與列的形式改成了單純的列。也就是說multi_index是一個線性排列的表，只有一列，每一行都只存儲一個對象。可是通常來講multi_index存儲的對象都是結構體或者類，裏面含有多個成員變量，因此multi_index存儲數據的靈活性也是不亞於傳統數據庫的。

咱們使用官方的「汽車維修店」示例，咱們創建一個數據表，儲存每一個汽車維修店客戶的帳戶名、保養時間、車輛里程。那麼multi_index數據表儲存的項目中，每一個都是以下的結構體：

struct service_rec {
    uint64_t        pkey;           // 主鍵
    account_name    customer;       // 車主用戶名
    uint32_t        service_date;   // 維修保養時間
    uint32_t        odometer;       // 車輛里程
};

在傳統數據庫中，須要創建一個 4 列的數據表，用來儲存每一個用戶的這個 4 個數據，而multi_index的每一個數據表只有一列，只存儲每一個用戶的 service_rec 整個結構體便可。下圖爲multi_index數據結構。

多索引

首先，每一個數據表要有一組主鍵，主鍵必須是無符號 64 位整數類型（64-bit integer），這就是上面的service_rec結構體中第一個變量爲uint64_t類型的緣由。在數據表中，全部的對象就是按照主鍵升序排列的，小的在前，大的在後。主鍵能夠是有意義的，也能夠是沒有意義的，讓系統產生一個在這個數據表中沒有被使用的主鍵便可。爲了設置主鍵，咱們須要在以前的service_rec結構體添加一個叫作primary_key（）的成員函數函數的返回值爲主鍵。

auto    primary_key()const { return pkey; }

這樣就將pkey這個變量設置成了主鍵。

multi_index從字面上看就是能使用多個索引的數據表。EOS 中，每一個multi_index或者說每一個數據表均可以設置最多16個索引。索引至關於使用特定的方式給數據表中的對象從新排序。好比在咱們常用的 windows 文件管理器中，能夠按照文件名排序、按照文件修改時間排序、按照文件大小排序，這就有了3個索引。EOS 數據庫索引更加靈活，能夠單獨按照結構體中的某個變量索引，也能夠將變量之間的運算結果（函數輸出）進行索引。若是咱們想使用車主用戶名進行索引，須要在結構體中添加一個get_customer()成員函數，函數的返回值爲索引變量。

account_name    get_customer()const { return customer; }

這樣就將customer這個變量設置成了數據表的一個索引，下圖右側爲customer索引。

迭代器

multi_index是如何操做數據表中的每一個對象的呢？答案是 Iterators（迭代器）。你們能夠搜索 「C++ 迭代器」或者設計模式中的「迭代器模式」來了解迭代器的設計思路。在 EOS 數據庫中，我更願意將迭代器比喻爲一個「電梯」，在整個數據表中上下穿梭。全部對數據的操做必須經過迭代器完成。典型的數據修改過程是這樣的：首先使用迭代器的find()方法，在特定的索引中尋找須要的數據，好比在車主用戶名索引中尋找某個用戶。迭代器會移動到須要的數據對象上。而後就可使用迭代器的modify()方法修改當前迭代器對應的數據。下圖爲迭代器指向用戶 Sue 的狀況。

本篇文章介紹了 EOS 數據庫的基本結構，之後的文章會詳細介紹 EOS 數據庫使用實戰，敬請期待。

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