🤠 状态管理

你还记得我们在第一节中互动的电影评论程序吗？现在我们要在这里构建它。你想评论的不一定只是电影，我可不会限制你。状态是指存储在链上的程序数据。

我们已经有了一个可靠的程序，它接收指令数据并做好了处理准备。要执行这些指令，我们需要学习更多关于 Rust 的知识。

📝 将程序状态作为 Rust 数据类型

Solana 之所以保持其速度和效率，部分原因是程序是无状态的。这意味着你无法更改程序上的数据——所有数据都存储在外部账户中，通常是由程序拥有的账户。这些账户中的大部分是 PDA（Program Derived Accounts）——现在我们将研究它们的数据存储元素，并稍后深入了解其余部分。

正如我们将指令数据转换为 Rust 类型一样，我们也将把程序状态转换为 Rust 类型，以便更容易处理。

回想一下 Solana 账户中的 data 字段——它存储了一个原始字节数组。我们可以通过序列化和反序列化来表示它在 Rust 类型中的形式。

我们将再次使用 borsh macro：

use borsh::{BorshDeserialize, BorshSerialize};

#[derive(BorshSerialize, BorshDeserialize, Debug)]
struct NoteState {
    title: String,
    body: String,
    id: u64,
}

数据在传输和存储时以原始字节的形式存在，但当我们想要处理数据时，会将其转换为 Rust 类型。听起来很有道理，不是吗？

🏠 空间与租金

没错，Solana 也有房东：那就是将区块链状态存储在自己机器上的验证者。

租金以 Lamports 为单位支付，其中 Lamport 是 SOL 的最小单位（0.000000001 SOL = 1 Lamport），根据账户占用的空间大小计算。下面是一个显示常见类型所占用的字节空间的表格：

付房租有两种方式：

按每个时期支付租金。这就像每月支付房租一样——只要你继续支付，你就能继续居住。如果账户没有足够的 SOL，它将被清零，数据将丢失。
保持等于 2 年租金的最低余额。这样账户就免除了租金。这里的逻辑是硬件成本每 2 年下降 50%，所以如果你有足够的 SOL 支付 2 年的租金，你就再也不用担心了！

现在要求免租金，所以只有选项 #2。这种方法的最大优点是，当你不再需要存储数据时，可以销毁账户并取回你的 SOL！区块链上的免费存储（减去交易费用）🥳。

那么，为什么要在区块链上支付租金呢？嗯，这是一种防止人们大量创建但从未使用的账户的方式。这会浪费空间和验证者的资源。这个机制也是 Solana 上存储如此便宜的原因之一——与以太坊不同，我的那些愚蠢的 Hello World NFT 收藏会被所有验证者永久存储。

你可以在这里阅读更多有关的内容，我觉得这真的很酷！

📊 租金计算

计算租金其实非常简单——有一个非常有用的功能可以帮助你。难的部分是弄清楚你需要多少空间。

以下是我们超级笔记程序的代码示例：

// 计算存储结构体 NoteState 所需的账户大小
// 4字节用于存储后续动态数据（字符串）的大小
// 8字节用于存储64位整数ID
let account_len: usize = (4 + title.len()) + (4 + body.len()) + 8;

// 计算所需租金
let rent = Rent::get()?;
let rent_lamports = rent.minimum_balance(account_len);

首先，我们需要计算存储的数据的总长度。这可以通过将字符串的长度和8字节的id相加来实现。

在我们的情况下，title 和 body 是动态数据类型（字符串）——它们可以是任意长度。我们使用前4个字节来存储每个项目的长度，因此我们将每个字符串的长度加上4。

接着我们可以使用 Rent::get() 函数来获取账户的租金。非常直接轻松！

📜 程序派生地址

我们已经从指令中提取了数据，计算出了需要支付的租金，现在我们需要一个账户来存储它。PDAs！我们将从程序ID和一组种子中推导出账户地址。

我们将在将来深入探讨PDA的工作原理，但现在你只需了解 find_program_address 功能，并且只有 program_id 中的程序才能为PDA签名。就像安全存储一样，不需要密码。

🛫 跨程序调用

最后一步是初始化PDA（我们才刚刚找到地址）。我们将使用跨程序调用（CPI）来完成此操作。正如其名字所示，我们将在我们的程序中与Solana网络上的另一个程序进行交互。

CPI可以使用 invoke 或 invoke_signed 来实现。

pub fn invoke(
    instruction: &Instruction,
    account_infos: &[AccountInfo],
) -> ProgramResult

pub fn invoke_signed(
    instruction: &Instruction,
    account_infos: &[AccountInfo],
    signers_seeds: &[&[u8]],
) -> ProgramResult

当你不需要签署交易时，使用 invoke。当你需要签署交易时，使用 invoke_signed。在我们的例子中，我们是唯一可以为PDA签署的人，因此我们将使用 invoke_signed。

这就是它的样子。你可能会想：“这到底是什么？”——别担心，我们接下来会进行练习，一切都会变得清晰的 :)

我们在这里所做的只是使用 Rust 在程序中创建一个交易，这与我们在客户端使用 TypeScript 时的做法类似。这里有一个特殊的 signers_seeds 事项，这对于PDA是必需的。

✂ 账户数据的序列化和反序列化

一旦我们创建了一个新账户，我们需要访问并更新该账户的数据字段（目前为空字节）。这就涉及将其字节数组反序列化为我们创建的类型实例，更新该实例上的字段，然后将该实例重新序列化为字节数组。

账户数据的反序列化

更新账户数据的第一步是将其数据字节数组反序列化为Rust类型。你可以首先借用账户上的数据字段来实现此操作，这样可以在不获取所有权的情况下访问数据。

然后，你可以使用try_from_slice_unchecked函数来反序列化借用的账户数据字段，根据你创建的类型来表示数据格式。这将提供一个Rust类型的实例，使你可以轻松使用点符号来更新字段。如果我们采用我们一直在使用的笔记应用程序示例，它的形式如下：

let mut account_data = try_from_slice_unchecked::<NoteState>(note_pda_account.data.borrow()).unwrap();

account_data.title = title;
account_data.body = body;
account_data.id = id;

账户数据的序列化

一旦Rust实例更新了账户数据的合适值，你就可以将数据“保存”到账户上。

这通过对你创建的Rust类型实例使用serialize函数完成。你需要传入账户数据的可变引用。这里的语法有些复杂，所以如果你不完全理解也不必担心。借用和引用是Rust中最复杂的概念之一。

account_data.serialize(&mut &mut note_pda_account.data.borrow_mut()[..])?;

上面的示例将account_data对象转换为字节数组，并设置为note_pda_account上的data属性。这实际上将更新后的account_data变量保存到新账户的数据字段中。现在，当用户获取note_pda_account并反序列化数据时，它将显示我们序列化到账户中的更新数据。

📼 总结 - 将所有内容整合在一起

让我们回顾一下整个过程：

用户通过发送包含标题、正文和字节ID的交易来创建笔记。
我们的程序接收指令，提取数据并将其格式化为Rust类型。
我们使用Rust类型计算账户需要多少空间以及我们需要支付多少租金。
我们从程序ID和一组种子中推导出账户的地址。
我们使用CPI创建一个空白数据的账户。
我们将账户数据反序列化为Rust类型。
我们使用指令中的数据来更新Rust类型的账户数据。
我们将Rust类型序列化为原始字节，并将其保存到账户中。

你现在了解了如何在Solana上向账户写入数据。

🎥 构建一个电影评论程序

到了真正付诸实践的时候了。我们的史诗级电影评论将不再仅仅记录在控制台上，而是将它们存储在区块链上！

我们将使用与之前相同的程序，你可以从头开始设置它，或者使用上一节的那个。

📝 账户数据的表示

我们需要一个新的Rust类型来表示我们要存储的数据。创建一个名为 state.rs 的新文件，并在其中定义 MovieAccountState。

use borsh::{BorshSerialize, BorshDeserialize};

#[derive(BorshSerialize, BorshDeserialize)]
pub struct MovieAccountState {
    pub is_initialized: bool,
    pub rating: u8,
    pub title: String,
    pub description: String,
}

这里我们使用了 BorshSerialize 和 BorshDeserialize 两个trait :)

接下来，我们需要更新 lib.rs，以便将我们需要的所有内容引入范围。将文件顶部更新为以下内容：

use solana_program::{
    entrypoint,
    entrypoint::ProgramResult,
    pubkey::Pubkey,
    msg,
    account_info::{next_account_info, AccountInfo},
    system_instruction,
    sysvar::{rent::Rent, Sysvar},
    program::{invoke_signed},
    borsh::try_from_slice_unchecked,
};
use std::convert::TryInto;
pub mod instruction;
pub mod state;
use instruction::MovieInstruction;
use state::MovieAccountState;
use borsh::BorshSerialize;

好的，到目前为止一切顺利。当需要时，我会解释新添加的内容。现在，让我们回到我们的 add_movie_review 函数，用实际的逻辑填充它，而不仅仅是打印输出。

⏩ 迭代账户

在我们的 add_movie_review 函数中传入的第二个参数是一个账户数组。我们可以遍历这些账户，获取它们的数据并执行相应的操作。我们可以借助 next_account_info 函数（需要引入use solana_program::account_info::next_account_info;）来实现这一点 - 它是一个接受迭代器并安全返回列表中下一个项的函数。我们可以像下面这样使用它：

// 获取账户迭代器
let account_info_iter = &mut accounts.iter();

// 获取账户
let initializer = next_account_info(account_info_iter)?;
let pda_account = next_account_info(account_info_iter)?;
let system_program = next_account_info(account_info_iter)?;

挺酷的，对吧？如果列表为空，我们将收到 ProgramError::NotEnoughAccountKeys 错误。如果我们试图访问不存在的账户，将会收到 ProgramError::MissingRequiredSignature 错误。

🥚 生成PDA地址

我们只需要一行代码就可以实现（继续添加到 add_movie_review 函数中）：

let (pda, bump_seed) = Pubkey::find_program_address(&[initializer.key.as_ref(), title.as_bytes().as_ref(),], program_id);

其中的种子包括：

初始化器的公钥
电影的标题

🧮 计算空间和租金

我们之前已经讨论过这个了 :)

// 计算所需的账户大小
let account_len: usize = 1 + 1 + (4 + title.len()) + (4 + description.len());

// 计算所需的租金
let rent = Rent::get()?;
let rent_lamports = rent.minimum_balance(account_len);

你的 add_movie_review 函数现在应该看起来相当长了。我们还剩下两个小部分——创建账户和更新数据。继续前进吧！

📝 创建账户

是时候进行一些跨程序调用了！

// 创建账户
invoke_signed(
    &system_instruction::create_account(
        initializer.key,
        pda_account.key,
        rent_lamports,
        account_len.try_into().unwrap(),
        program_id,
    ),
    &[initializer.clone(), pda_account.clone(), system_program.clone()],
    &[&[initializer.key.as_ref(), title.as_bytes().as_ref(), &[bump_seed]]],
)?;

msg!("创建PDA: {}", pda);

invoke_signed 是创建账户的交易。我们传入了 create_account 指令，我们所使用的账户，以及用于派生PDA地址的种子。

我们需要做的最后一件事是更新账户数据：

msg!("解包状态账户");
let mut account_data = try_from_slice_unchecked::<MovieAccountState>(&pda_account.data.borrow()).unwrap();
msg!("借用账户数据");

account_data.title = title;
account_data.rating = rating;
account_data.description = description;
account_data.is_initialized = true;

msg!("序列化账户");
account_data.serialize(&mut &mut pda_account.data.borrow_mut()[..])?;
msg!("状态账户序列化");

我们使用 try_from_slice_unchecked 将原始字节转换为Rust类型。然后我们更新数据，并将其序列化回原始字节。

我们已经准备好升级并部署了！（可能需要几分钟时间）

🎉 试一试

你知道该如何操作了。复制地址，设置一个脚本来调用程序（你可以使用上次的脚本，无需更改），运行它，然后在Solana Explorer上查看这个新账户。

如果你需要一个新的设置，可以执行以下操作：

git clone https://github.com/all-in-one-solana/solana-movie-client
cd solana-movie-client
npm install

更新 index.ts 文件中的 programId 为你程序的地址，然后运行 npm run start 。

在终端中点击浏览器链接，并向下滚动到程序日志部分，你会看到类似的内容：

我们可以看到，我们的程序通过CPI与系统程序进行交互，创建了一个账户（PDA），并将我们的评论添加到其中！如果我可以自夸一下的话，这绝对是一篇很棒的评论。 😉

🚢 挑战

现在轮到你独立创建一些东西了。

回想一下，学生介绍程序需要用户提供姓名和简短留言作为输入instruction_data，并创建一个账户来将数据存储在区块链上。

借助你在本课程中学到的知识，尝试重新创建完整的学生介绍程序。

info

提示：除了接收一个名称和一个简短的消息作为指令数据外，程序还应该：

为每个学生创建一个独立的账户
在每个账户中存储 is_initialized 为布尔值，name 为字符串，msg 为字符串

解决方案代码：

你可以使用这个链接的前端来测试你的程序。记得用你部署的程序ID替换前端代码中的那个。

如果可能的话，请尽量独立完成这个任务！但如果遇到困难，你可以参考解决方案代码。

🤠 状态管理

📝 将程序状态作为 Rust 数据类型​

🏠 空间与租金​

📊 租金计算​

📜 程序派生地址​

🛫 跨程序调用​

✂ 账户数据的序列化和反序列化​

账户数据的反序列化​

账户数据的序列化​

📼 总结 - 将所有内容整合在一起​

🎥 构建一个电影评论程序​