Bolog
0%

钻石模式

Posted on In

在 Solidity 中，钻石模式（Diamond Pattern）是一种设计模式，用于解决智能合约的可扩展性问题。它允许通过代理合约动态地加载和管理多个逻辑合约（Facet），从而克服单个合约的大小限制。

钻石模式的主要组件

  1. 钻石合约（Diamond Contract）：主要的入口，负责转发调用到对应的逻辑合约。
  2. 逻辑合约（Facet Contract）：实现具体功能的模块化逻辑。
  3. 钻石存储（Diamond Storage）：集中管理和存储合约状态。
  4. 钻石切割（Diamond Cut）：允许动态添加、替换或移除逻辑合约。

实现代码

1. 钻石存储

使用库管理钻石存储，确保数据一致性。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

library DiamondStorageLib {
    struct DiamondStorage {
        mapping(bytes4 => address) facets; // 映射函数选择器到逻辑合约
        address contractOwner;            // 合约的所有者
    }

    bytes32 constant DIAMOND_STORAGE_POSITION = keccak256("diamond.standard.diamond.storage");

    function diamondStorage() internal pure returns (DiamondStorage storage ds) {
        bytes32 position = DIAMOND_STORAGE_POSITION;
        assembly {
            ds.slot := position
        }
    }
}

2. 钻石切割接口

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
interface IDiamondCut {
    enum FacetCutAction {Add, Replace, Remove}
    struct FacetCut {
        address facetAddress;   // 逻辑合约地址
        FacetCutAction action;  // 操作类型
        bytes4[] functionSelectors; // 函数选择器数组
    }

    function diamondCut(FacetCut[] calldata _facetCuts) external;
}

3. 钻石合约

实现转发逻辑和动态管理。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
import "./DiamondStorageLib.sol";
import "./IDiamondCut.sol";

contract Diamond {
    using DiamondStorageLib for DiamondStorageLib.DiamondStorage;

    constructor() {
        DiamondStorageLib.DiamondStorage storage ds = DiamondStorageLib.diamondStorage();
        ds.contractOwner = msg.sender; // 设置所有者
    }

    fallback() external payable {
        DiamondStorageLib.DiamondStorage storage ds = DiamondStorageLib.diamondStorage();
        address facet = ds.facets[msg.sig]; // 获取函数选择器对应的逻辑合约
        require(facet != address(0), "Function does not exist");
        assembly {
            calldatacopy(0, 0, calldatasize())
            let result := delegatecall(gas(), facet, 0, calldatasize(), 0, 0)
            returndatacopy(0, 0, returndatasize())
            switch result
            case 0 { revert(0, returndatasize()) }
            default { return(0, returndatasize()) }
        }
    }

    receive() external payable {}

    function diamondCut(IDiamondCut.FacetCut[] calldata _facetCuts) external {
        require(msg.sender == DiamondStorageLib.diamondStorage().contractOwner, "Only owner");
        DiamondStorageLib.DiamondStorage storage ds = DiamondStorageLib.diamondStorage();

        for (uint256 i = 0; i < _facetCuts.length; i++) {
            IDiamondCut.FacetCut memory facetCut = _facetCuts[i];
            if (facetCut.action == IDiamondCut.FacetCutAction.Add) {
                for (uint256 j = 0; j < facetCut.functionSelectors.length; j++) {
                    ds.facets[facetCut.functionSelectors[j]] = facetCut.facetAddress;
                }
            } else if (facetCut.action == IDiamondCut.FacetCutAction.Replace) {
                for (uint256 j = 0; j < facetCut.functionSelectors.length; j++) {
                    ds.facets[facetCut.functionSelectors[j]] = facetCut.facetAddress;
                }
            } else if (facetCut.action == IDiamondCut.FacetCutAction.Remove) {
                for (uint256 j = 0; j < facetCut.functionSelectors.length; j++) {
                    delete ds.facets[facetCut.functionSelectors[j]];
                }
            } else {
                revert("Invalid FacetCutAction");
            }
        }
    }
}

4. 示例逻辑合约（Facet）

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
// 一个示例逻辑合约
contract CounterFacet {
    uint256 public counter;

    function increment() external {
        counter += 1;
    }

    function decrement() external {
        counter -= 1;
    }

    function getCounter() external view returns (uint256) {
        return counter;
    }
}

5. 部署与使用

  1. 部署 Diamond 合约。
  2. 部署 CounterFacet 等逻辑合约。
  3. 使用 diamondCut 方法将 CounterFacet 的函数选择器（increment 和 decrement）添加到钻石合约。
  4. 通过调用 Diamond 合约的相应选择器，执行 CounterFacet 的逻辑。

总结

  • 优点：钻石模式允许智能合约动态扩展功能，避免超出合约大小限制。
  • 缺点：设计复杂，调用逻辑多了一层代理，可能增加一定的 Gas 开销。

这种模式非常适合需要持续扩展功能的大型项目，例如模块化 DeFi 协议或复杂的 DAO 系统。