深入 Subxt：为 Rust 开发者定制的高效 Substrate 交互利器

作者：PaperMoon

区块链开发就像在搭建一座复杂的网络建筑，而每一项功能、每一笔交易都需要一个安全、稳定的支撑结构来确保系统的高效运作。Subxt 就是为这样的需求而生的——它犹如开发者手中的「桥梁」，专为 Rust 生态下与 Substrate 区块链的高效交互而设计。通过 Subxt，开发者可以如同打开工具箱般轻松调用链上数据、执行交易，甚至在链的实时事件中获取关键动态。

本篇文章是由 PaperMoon 的 Kaichao 老师撰写的 Substrate 进阶课程技术文章的qi篇，旨在帮助开发者深入掌握如何利用 Subxt 实现与 Substrate 区块链的无缝对接。从外部交易的提交到链上数据的读取与监控，Subxt 为开发者简化了操作，并增强了系统的安全性。本篇将带领大家深入探讨 Subxt 的核心功能及使用方法，为您的链上开发提供坚实的技术支持。

连接 Substrate 区块链的核心工具——Subxt

Subxt 是一个 Rust 库，旨在提供与 Substrate 区块链的高效接口。它允许开发者以安全、类型安全的方式与区块链进行交互，简化了执行交易、查询状态和订阅事件的过程。Subxt 的设计强调性能和安全性，利用 Rust 的静态类型系统来防止运行时错误。这使得开发者在构建去中心化应用时，能够减少潜在的错误和安全隐患。

功能概述：关键概念和基础模块

在介绍subxt相关的功能之前，你应该已经熟悉了以下的一些关键概念，

• 外部交易（Extrinsics）：指的是提交到链上的交易或命令。Subxt 允许用户创建和提交这些 extrinsics。

• 存储（Storage）：Substrate 的状态以键值对的形式存储，Subxt 可以读取和查询这些存储值。

• 元数据（Metadata）：包含关于区块链运行时的信息，定义了链上的所有可用功能和数据结构。

• 事件（Events）：区块链操作发生时的通知，Subxt 可以订阅这些事件以获取链上动态变化的状态。

Subxt提供了丰富的接口与链上数据和交易进行交互，功能包括：

• 提交外部交易（extrinsics）（库名由此而来）。

• 订阅区块，读取其中的外部交易和相关事件。

• 读取并迭代存储值。

• 从元数据中读取常量和自定义值。

• 调用运行时 API，并返回结果。

• 通过安全的静态类型接口执行上述所有操作，或在需要灵活性时通过动态接口执行。

• WASM 支持：Subxt 可以编译为 WASM 在浏览器中运行，支持基于 Rust 的浏览器应用，甚至可以与 JS 应用绑定。

• 通过 subxt-core crate 在 #[no_std] 环境中执行多项操作。

• 使用内置轻客户端（smoldot）与区块链交互。

实践指南：Subxt 使用示例详解

下载元数据

使用 subxt-cli 工具从节点下载目标运行时的元数据。

安装：

将编码后的元数据保存到文件：

默认情况下，此命令会查询在 http://localhost:9933/ 上运行的本地节点的元数据。如果要查询其他节点，可以使用 --url 参数指定节点地址。

添加依赖

在 Rust 工程的 cargo.toml 文件里添加如下内容，

获取链上存储

在 Substrate 区块链中，存储（Storage）用于持久化链上状态数据。获取链上存储的过程通常涉及以下几个步骤：

• 建立连接：首先，我们需要创建一个 API 客户端来连接到目标区块链节点。这是通过 OnlineClient 完成的，它会自动处理与节点的连接和通信。

• 定义存储查询：接下来，我们需要定义要查询的存储项。在 Substrate 中，存储数据以键值对的形式存储，我们可以通过这些键来访问特定的数据。例如，如果我们想获取某个账户的余额信息，就需要构建一个针对该账户的存储查询。

• 执行查询：通过调用 API 客户端的 fetch 方法发送请求以获取存储数据。

• 处理结果：在成功获取数据后，我们可以提取出所需的字段，例如余额，并进行后续处理或展示。

发送交易

在 Substrate 区块链中，发送交易（或外部交易）是与区块链交互的核心操作之一。这个过程通常包括以下几个步骤：

• 建立连接：和查询存储类型，首先与链节点建立 API 客户端连接，确保可以发送交易。

• 构建交易：使用 Subxt 提供的接口定义交易的具体内容。在这个过程中，你需要指定交易类型，例如余额转账，并设置交易的目标地址和转账金额。

• 签名交易：在提交交易之前，需要对其进行签名，以证明交易的发起者拥有相关的权限。这通常是通过私钥进行签名，确保交易的合法性。

• 提交交易：使用 API 客户端将签名后的交易提交到区块链。提交后，交易会被添加到待处理队列中，并在下一个区块中进行确认。

• 监控结果：可以通过监听交易事件，获取交易的处理状态，确认其是否成功。成功后，可以根据返回的事件信息进行后续处理。

社区活跃与未来发展，Subxt 的生态支持与创新前景

高度的灵活性和安全性，使得subxt可以用于多种应用场景，包括：

• 去中心化应用（DApps）：在构建与区块链交互的前端应用时，Subxt 提供了简单的 API 接口。

• 自动化脚本：开发者可以使用 Subxt 编写脚本，以自动化管理链上资产或执行定期任务。

• 链上分析工具：使用 Subxt 读取区块链数据，以分析链上活动和用户行为。

Subxt 的开发活动十分活跃，伴随着不断更新和功能扩展。开发者可以访问丰富的文档和示例，参与社区讨论，报告问题并贡献代码。随着Substrate生态的不断发展，Subxt 将继续演变，包括更多的性能优化、对新特性的支持以及更多跨链交互能力。这使得它成为开发者持续创新的重要工具。

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