DEFI - 如何在Uniswap V3上交换代币 - Quicknode

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Uniswap v4 已正式发布！查看我们的技术指南 - 如何在 Uniswap V4 上创建 Hooks，了解新功能以及如何使用它。

概述

随着 Uniswap 不断改善用户体验，无论是前端还是通过智能合约，开发者需要跟上最新版本的更新。在2021年3月，Uniswap 发布了其新的 v3 架构，包括对智能合约和前端的更新。本指南将帮助开发者克服学习新 v3 架构的挑战，并向你展示如何使用 Ethers.js 程序化地交换代币。

让我们开始吧！

你需要的条件

• 对 Ethereum 和智能合约的基本理解
• 带有私钥访问权限的 Web3 钱包
• 一个 QuickNode 账户
• 具有 JavaScript 经验并已安装 Node.js
• 一个终端窗口
• 一个代码编辑器（例如：VSCode）

你将要做的事情

• 学习 Uniswap V3 架构
• 深入了解 Uniswap 智能合约及其工作原理
• 创建一个 QuickNode 节点端点（你可以在 这里 创建一个）
• 通过 QuickNode Faucet 为你的钱包充值
• 在 Uniswap V3 上使用 exactInputSingle 函数在 Sepolia 测试网执行一次池子交换 (ETH -> USDC)

Uniswap V3 架构

如果你已经对 Uniswap 熟悉，那么你可能会理解 Uniswap V2 的工作原理。快速回顾一下；Uniswap v2 使用常数乘积公式 (xy=k) 计算一对的交换价格。这些对中的流动性来自 LP（流动性提供者）的存款，涵盖了一对的整个价格范围。这使得流动性管理变得更简单，但资本效率较低，大部分流动性很少被使用。

而在 v3 中，引入了集中流动性，流动性提供者可以选择他们希望提供流动性的价格范围，从而实现更高的资本效率，更好地赚钱。这在资本投资和费用/收入回报上具有显著的效率提升；然而，这可能导致对流动性提供者的头寸进行更积极的管理，研究显示，暂时性损失可能更大 (来源)。

现在，让我们看看 Uniswap V3 协议的两个主要代码库：

核心

Core 合约是 Uniswap V3 的低级操作。它们负责管理流动性池、执行交换并包括：

• UniswapV3Factory：部署新池并跟踪所有现有池。
• UniswapV3Pool：处理特定池内交换、流动性提供和费用收集的核心功能。

外围

Periphery 合约是与核心合约交互的更高级合约，提供辅助功能和更简单的交互。这组合约包括：

• SwapRouter：提供执行交换的界面，具有多次调用支持等高级功能。
• NonfungiblePositionManager：管理流动性头寸的创建和管理，以 NFT 形式表示。
• Quoter：帮助用户获取交换报价，而无需执行交换。

接下来，让我们深入代码。在开始之前，我们需要处理一些前提条件，比如获取对 RPC 的访问和在 Sepolia 测试网为测试钱包充值 ETH。如果你已经拥有这两项内容，请 跳过 这些前提条件部分。

项目前提：创建一个以太坊节点端点

要与以太坊区块链通信，你需要获取对节点的访问。虽然我们可以运行自己的节点，但在 QuickNode，我们使启动区块链节点变得快捷而简单。你可以在 这里 注册一个账户。一旦启动节点，获取 HTTP URL。它应如下所示：

项目前提：从 QuickNode 多链水龙头获取 ETH

为了在链上交换代币，你需要 ETH 来支付 gas 费。由于我们使用的是 Sepolia 测试网，我们可以从 多链 QuickNode 水龙头 获取一些测试 ETH。

导航到 多链 QuickNode 水龙头 并连接你的钱包（例如：MetaMask、Coinbase Wallet）或粘贴你的钱包地址以获取测试 ETH。请注意，使用 EVM 水龙头时，以太坊主网要求的主网余额是 0.001 ETH。你还可以通过推特获取或使用你的 QuickNode 账户登录以获得额外奖励！

项目设置

导航到 qn-guides-examples 仓库并克隆它：

git clone git@github.com:quiknode-labs/qn-guide-examples.git

接下来，导航到 defi/uniswap-v3-swaps 仓库：

cd qn-guide-examples/defi/uniswap-v3-swaps

然后，安装所需的依赖：

npm i

将 .env.example 重命名为 .env.local 并相应地填写环境变量。RPC_URL 的值应为你在上一步通过你的 QuickNode 控制面板创建的 QuickNode 节点端点，而 PRIVATE_KEY 的值应通过你的钱包安全设置获取（请查看这篇 文章 来了解如何操作）。确保保存文件。

在我们执行代码之前，让我们分析一下它的设计。

创建 Uniswap V3 交换脚本

我们将按部分介绍代码。你可以在 index.js 中找到完整版本 这里。

首先，导入像 ethers、dotenv 和在创建合约实例时需要的 ABI 文件等依赖项。

导入依赖

import { ethers } from 'ethers'
import FACTORY_ABI from './abis/factory.json' assert { type: 'json' };
import QUOTER_ABI from './abis/quoter.json' assert { type: 'json' };
import SWAP_ROUTER_ABI from './abis/swaprouter.json' assert { type: 'json' };
import POOL_ABI from './abis/pool.json' assert { type: 'json' };
import TOKEN_IN_ABI from './abis/weth.json' assert { type: 'json' };
import 'dotenv/config'

设置常量

虽然本指南涵盖了 Sepolia，你可以根据需要将 部署地址 更改为其他兼容 EVM 的链。

以下代码设置常量变量，这些变量将定义在 Sepolia 上开发的合约地址，并创建 ethers.Contract 实例。

// 部署地址
const POOL_FACTORY_CONTRACT_ADDRESS = '0x0227628f3F023bb0B980b67D528571c95c6DaC1c'
const QUOTER_CONTRACT_ADDRESS = '0xEd1f6473345F45b75F8179591dd5bA1888cf2FB3'
const SWAP_ROUTER_CONTRACT_ADDRESS = '0x3bFA4769FB09eefC5a80d6E87c3B9C650f7Ae48E'

// 提供者、合约与签名器实例
const provider = new ethers.JsonRpcProvider(process.env.RPC_URL)
const factoryContract = new ethers.Contract(POOL_FACTORY_CONTRACT_ADDRESS, FACTORY_ABI, provider);
const quoterContract = new ethers.Contract(QUOTER_CONTRACT_ADDRESS, QUOTER_ABI, provider)
const signer = new ethers.Wallet(process.env.PRIVATE_KEY, provider)

// 代币配置
const WETH = {
    chainId: 11155111,
    address: '0xfff9976782d46cc05630d1f6ebab18b2324d6b14',
    decimals: 18,
    symbol: 'WETH',
    name: 'Wrapped Ether',
    isToken: true,
    isNative: true,
    wrapped: true
  }

const USDC = {
    chainId: 11155111,
    address: '0x1c7D4B196Cb0C7B01d743Fbc6116a902379C7238',
    decimals: 6,
    symbol: 'USDC',
    name: 'USD//C',
    isToken: true,
    isNative: true,
    wrapped: false
}

设置代币批准

无论我们交换哪个代币，我们都需要授予 SwapRouter 合约批准，以便为我们花费代币。

下面的函数需要一个 token address、ABI、amount（批准的数量）和 signer 对象。它使用 Contract.method.populateTransaction 函数在 ethers 中创建一个批准交易负载，然后使用 Signer.sendTransaction 发送交易并输出相关交易详情。

async function approveToken(tokenAddress, tokenABI, amount, wallet) {
    try {
        const tokenContract = new ethers.Contract(tokenAddress, tokenABI, wallet);

        const approveTransaction = await tokenContract.approve.populateTransaction(
            SWAP_ROUTER_CONTRACT_ADDRESS,
            ethers.parseEther(amount.toString())
        );

        const transactionResponse = await wallet.sendTransaction(approveTransaction);
        console.log(`-------------------------------`)
        console.log(`正在发送批准交易...`)
        console.log(`-------------------------------`)
        console.log(`交易已发送: ${transactionResponse.hash}`)
        console.log(`-------------------------------`)
        const receipt = await transactionResponse.wait();
        console.log(`批准交易已确认! https://sepolia.etherscan.io/txn/${receipt.hash}`);
    } catch (error) {
        console.error("在代币批准过程中发生错误:", error);
        throw new Error("代币批准失败");
    }
}

获取池信息

批准代币后下一步是获取池信息，即我们试图交换的代币对（例如：ETH/USDC）。

首先，我们在 Factory 合约上调用 getPool 函数，该函数将根据 tokenIn、tokenOut 和 fee 返回一个池地址。获取到池地址后，我们可以创建一个 ethers 合约实例并初始化池元数据变量，以便稍后使用。

变量定义的快速总结：

• fee：这是在池上执行的交换收取的费用。我们交易的池的费用值是 3000（即 3000/1000000（或 0.30%）），这个费用来自流动性提供者。
• liquidity：在当前价格下，池可用的流动性数量。
• sqrtPriceX96：池的当前价格，计算为 token0 和 token1 之间的比例（即 tokenIn/tokenOut）
• tick：当前池价格的 tick。

async function getPoolInfo(factoryContract, tokenIn, tokenOut) {
    const poolAddress = await factoryContract.getPool(tokenIn.address, tokenOut.address, 3000);
    if (!poolAddress) {
        throw new Error("获取池地址失败");
    }
    const poolContract = new ethers.Contract(poolAddress, POOL_ABI, provider);
    const [token0, token1, fee] = await Promise.all([\
        poolContract.token0(),\
        poolContract.token1(),\
        poolContract.fee(),\
    ]);
    return { poolContract, token0, token1, fee };
}

在交换前获取报价

Uniswap 实现了一个 Quoter 合约来获取交易报价。我们将使用此合约确定我们的交易期望输出量而不实际执行它。quoteExactInputSingle 方法是报价合约中可用的四种方法之一。它为单个池中的交换提供了输出金额的报价，给定你希望交换的输入金额。

我们可以利用 ethers 提供的 callStatic 方法向以太坊节点提交状态更改事务，但要求节点在本地模拟状态更改而不是执行它。该方法的目的是不打算在链上调用。

async function quoteAndLogSwap(quoterContract, fee, signer, amountIn) {
    const quotedAmountOut = await quoterContract.quoteExactInputSingle.staticCall({
        tokenIn: WETH.address,
        tokenOut: USDC.address,
        fee: fee,
        recipient: signer.address,
        deadline: Math.floor(new Date().getTime() / 1000 + 60 * 10),
        amountIn: amountIn,
        sqrtPriceLimitX96: 0,
    });
    console.log(`-------------------------------`)
    console.log(`代币交换将导致: ${ethers.formatUnits(quotedAmountOut[0].toString(), USDC.decimals)} ${USDC.symbol} 交换 ${ethers.formatEther(amountIn)} ${WETH.symbol}`);
    const amountOut = ethers.formatUnits(quotedAmountOut[0], USDC.decimals)
    return amountOut;
}

创建交换交易

现在我们有了报价，我们可以开始创建交换交易。prepareSwapParams 函数旨在设置代币交换所需的参数。该函数接受 pool contract 实例、输入和输出代币、一个 signer、输入代币的数量（例如 amountIn）和预期的最小输出代币数量（例如 amountOut）。

async function prepareSwapParams(poolContract, signer, amountIn, amountOut) {
    return {
        tokenIn: WETH.address,
        tokenOut: USDC.address,
        fee: await poolContract.fee(),
        recipient: signer.address,
        amountIn: amountIn,
        amountOutMinimum: amountOut,
        sqrtPriceLimitX96: 0,
    };
}

async function executeSwap(swapRouter, params, signer) {
    const transaction = await swapRouter.exactInputSingle.populateTransaction(params);
    const receipt = await signer.sendTransaction(transaction);
    console.log(`-------------------------------`)
    console.log(`收据: https://sepolia.etherscan.io/tx/${receipt.hash}`);
    console.log(`-------------------------------`)
}

executeSwap 函数使用 exactInputSingle 方法填充包含给定参数的交易。它使用签名者发送交易，负责交易的签名和发送。在交易发送后，它在 Etherscan 上记录收据 URL。

执行交换

为了将所有函数串联在一起，我们创建一个 main 函数，该函数接受输入金额（以 Ether 格式），例如 .001。

然后，它按顺序调用我们覆盖的所有步骤：

1. 收集池信息
2. 获取报价
3. 创建交换负载
4. 发送交换交易

async function main(swapAmount) {
    const inputAmount = swapAmount
    const amountIn = ethers.parseUnits(inputAmount.toString(), 18);

    try {
        await approveToken(WETH.address, TOKEN_IN_ABI, amountIn, signer)
        const { poolContract, token0, token1, fee } = await getPoolInfo(factoryContract, WETH, USDC);
        console.log(`-------------------------------`)
        console.log(`正在获取报价: ${WETH.symbol} 到 ${USDC.symbol}`);
        console.log(`-------------------------------`)
        console.log(`交换金额: ${ethers.formatEther(amountIn)}`);

        const quotedAmountOut = await quoteAndLogSwap(quoterContract, fee, signer, amountIn);

        const params = await prepareSwapParams(poolContract, signer, amountIn, quotedAmountOut[0].toString());
        const swapRouter = new ethers.Contract(SWAP_ROUTER_CONTRACT_ADDRESS, SWAP_ROUTER_ABI, signer);
        await executeSwap(swapRouter, params, signer);
    } catch (error) {
        console.error("发生错误:", error.message);
    }
}

main(0.0001) // 根据需要更改金额

在运行执行命令之前，请确保你的提供者详情（例如：RPC_URL）和私钥已定义。接下来，运行命令：

node index.js

你将看到类似这样的输出：

-------------------------------
正在发送批准交易...
-------------------------------
交易已发送: 0x797429192800abec107ebfec73040bf88fd3c3ddabc2c0a66607393e14315ecd
-------------------------------
批准交易已确认! https://sepolia.etherscan.io/txn/0x797429192800abec107ebfec73040bf88fd3c3ddabc2c0a66607393e14315ecd
-------------------------------
正在获取报价: WETH 到 USDC
-------------------------------
交换金额: 0.0001
-------------------------------
代币交换将导致: 0.070107 USDC 交换 0.0001 WETH
-------------------------------
收据: https://sepolia.etherscan.io/tx/0xa508a0956e18ad23688be2b746c2a74bad4b04aad963c052ddcdc1202b3d9e8d
-------------------------------

通过查看区块浏览器验证交换。

就这样；你现在知道如何使用 exactInputSingle 函数在 Uniswap V3 上执行单一交换。

额外的想法与资源

• 整合此脚本以过滤即将到来的 V3 交换，然后基于某些标准执行交换（例如：寻找套利或跟随买/卖）。查看这篇 指南 了解更多信息。
• 课程：构建自己的去中心化交易所
• 如何在 Uniswap V2 上交换代币
• Uniswap V3 白皮书

最后的想法

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