Web3j入门与实践，如何调用以太坊主网络

以太坊作为全球最大的去中心化应用平台，其主网络承载着价值数百亿美元的数字资产和无数智能合约，对于Java开发者而言，想要与以太坊主网络进行交互，即读取链上数据、发送交易、调用智能合约等，Web3j是一个强大且流行的选择，本文将详细介绍如何使用Web3j来调用以太坊主网络，涵盖环境搭建、节点连接、账户管理、交易发送及智能合约交互等核心环节。

Web3j简介与准备工作

Web3j是一个轻量级的、响应式的Java和Android库，用于与以太坊节点进行集成，它提供了丰富的API，使得Java开发者能够方便地与以太坊区块链进行交互，而无需深入了解底层协议（如JSON-RPC）。

在开始之前,你需要准备以下环境：

1. Java开发环境：确保你已经安装了JDK（建议版本8或以上）并配置好环境变量。
2. 以太坊节点：Web3j需要一个以太坊节点来连接并与之通信，连接以太坊主网络有以下几种方式：
   • 运行本地全节点：下载并运行以太坊官方客户端（如Geth或Parity），这种方式数据最全、隐私性最好，但需要大量的存储空间（数百GB）和持续的同步时间,对硬件配置要求较高。
   • 使用Infura等第三方服务：Infura提供了可靠的远程以太坊节点服务，无需自己维护节点，注册Infura账号后，可以获取到主网络的RPC URL，这是初学者和大多数开发者的首选,方便快捷。
   • 使用Alchemy等类似服务：与Infura类似，Alchemy也是广受欢迎的以太坊节点服务提供商，提供稳定、高性能的RPC接口和额外的开发者工具。
3. Maven或Gradle：用于管理项目依赖,将Web3j库引入你的Java项目。

创建Web3j连接并连接到以太坊主网络

在你的Maven项目的pom.xml文件中添加Web3j依赖：

<dependency>
    <groupId>org.web3j</groupId>
    <artifactId>core</artifactId>
    <version>4.9.8</version> <!-- 请使用最新版本 -->
</dependency>

编写Java代码来建立与以太坊主网络的连接，如果你使用Infura，获取到的主网络RPC URL通常类似于：https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_PROJECT_ID。

import org.web3j.protocol.Web3j;
import org.web3j.protocol.http.HttpService;
public class EthereumConnection {
    public static void main(String[] args) {
        // 替换为你的Infura项目ID或其他以太坊节点的RPC URL
        String infuraUrl = "https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_PROJECT_ID";
        // 创建Web3j实例，连接到以太坊主网络
        Web3j web3j = Web3j.build(new HttpService(infuraUrl));
        // 测试连接
        try {
            String clientVersion = web3j.web3ClientVersion().send().getWeb3ClientVersion();
            System.out.println("成功连接到以太坊节点，客户端版本: "   clientVersion);
            System.out.println("当前最新区块号: "   web3j.ethBlockNumber().send().getBlockNumber());
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("连接以太坊节点失败: "   e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭连接
            web3j.shutdown();
        }
    }
}

运行上述代码，如果成功打印出客户端版本和最新区块号,说明你已经成功通过Web3j连接到了以太坊主网络。

账户管理（获取账户余额）

连接到主网络后，你可以查询以太坊地址的余额，以太坊余额单位是Wei，1 ETH = 10^18 Wei。

import org.web3j.protocol.core.methods.response.EthGetBalance;
import java.math.BigInteger;
public class GetBalance {
    public static void main(String[] args) {
        String infuraUrl = "https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_PROJECT_ID";
        Web3j web3j = Web3j.build(new HttpService(infuraUrl));
        // 要查询余额的以太坊地址
        String address = "0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc9e7595f8e52a"; // 示例地址
        try {
            // 获取地址余额，单位是Wei
            EthGetBalance balance = web3j.ethGetBalance(address, DefaultBlockParameterName.LATEST).send();
            BigInteger balanceInWei = balance.getBalance();
            // 将Wei转换为ETH (1 ETH = 10^18 Wei)
            double balanceInEth = balanceInWei.doubleValue() / Math.pow(10, 18);
            System.out.println("地址: "   address);
            System.out.println("余额 (ETH): "   balanceInEth);
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("获取余额失败: "   e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        } finally {
            web3j.shutdown();
        }
    }
}

发送交易（例如转账ETH）

发送交易需要支付Gas费用，并且需要使用发送者的私钥对交易进行签名。请务必注意私钥的安全性，切勿在代码中硬编码私钥，生产环境中应使用硬件钱包或安全的密钥管理方案。

以下是一个发送ETH转账的示例（简化版，实际使用时需更严谨的Gas管理和错误处理）：

import org.web3j.crypto.Credentials;
import org.web3j.crypto.RawTransaction;
import org.web3j.crypto.TransactionEncoder;
import org.web3j.protocol.core.DefaultBlockParameterName;
import org.web3j.protocol.core.methods.response.EthSendTransaction;
import org.web3j.utils.Convert;
import org.web3j.utils.Numeric;
import java.math.BigInteger;
public class SendTransaction {
    public static void main(String[] args) {
        String infuraUrl = "https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_PROJECT_ID";
        Web3j web3j = Web3j.build(new HttpService(infuraUrl));
        // 发送者的私钥 (仅用于示例，实际请妥善保管！)
        String privateKey = "YOUR_PRIVATE_KEY";
        // 发送者地址
        String fromAddress = "0xYourFromAddress";
        // 接收者地址
        String toAddress = "0xYourToAddress";
        // 转账金额 (0.01 ETH)
        BigInteger value = Convert.toWei("0.01", Convert.Unit.ETH).toBigInteger();
        try {
            // 1. 获取当前Gas价格
            BigInteger gasPrice = web3j.ethGasPrice().send().getGasPrice();
            System.out.println("当前Gas价格 (Gwei): "   gasPrice.divide(BigInteger.valueOf(10**9)));
            // 2. 估算交易Gas限制 (这里使用一个预估值，实际应调用ethEstimateGas)
            BigInteger gasLimit = BigInteger.valueOf(21000); // 转账ETH的典型Gas限制
            // 3. 创建原始交易
            RawTransaction rawTransaction = RawTransaction.createEtherTransaction(
                    null, // nonce (需要从节点获取)
                    gasPrice,
                    gasLimit,
                    toAddress,
                    value);
            // 4. 凭证化 (使用私钥签名)
            Credentials credentials = Credentials.create(privateKey);
            byte[] signedMessage = TransactionEncoder.signMessage(rawTransaction, credentials);
            String hexValue = Numeric.toHexString(signedMessage);
            // 5. 发送交易
            EthSendTransaction ethSendTransaction = web3j.ethSendRawTransaction(hexValue).send();
            if (ethSendTransaction.getTransactionHash() != null) {
                System.out.println("交易发送成功！交易哈希: "   ethSendTransaction.getTransactionHash());
                // 可以通过交易哈希在Etherscan等浏览器上查看交易状态
            } else {
                System.err.println("交易发送失败: "   ethSendTransaction.getError().getMessage());
            }
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("发送交易时出错: "   e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        } finally {
            web3j.shutdown();
        }
    }
}

重要提示：在实际发送交易前，你需要获取正确的nonce值（每个账户发送交易的序号，从0开始递增），并且更准确地估算gasLimit，上述代码中nonce设为null是为了让Web3j自动获取,但在某些情况下可能需要手动获取。

与智能合约交互

如果你的Java应用需要与以太坊主网络上的智能合约进行交互（例如调用读函数或写函数）,Web3j同样提供了强大的支持。

1. 编译智能合约：使用Solidity编译器（如Solc）将你的智能合约编译为ABI（application Binary Interface）和字节码（Bytecode）。
2. **生成Java包装