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UniswapV3 合约导读

本文旨在帮助大家熟悉 UniswapV3 的合约结构，梳理流程。以下内容主要参考自 @paco0x 的系列博客《Uniswap v3 详解》。感谢 paco 的精彩分享，强烈推荐大家去读一读他的博客！

基本架构

Uniswap v3 在代码层面的架构和 v2 基本保持一致，将合约分成了两个仓库：

  • uniswap-v3-core
  • uniswap-v3-periphery

core

  • UniswapV3Factory: 提供创建 pool 的接口，并且追踪所有的 pool
  • UniswapV3Pool: 实现代币交易，流动性管理，交易手续费的收取，oracle 数据管理。接口的实现粒度比较低，不适合普通用户使用，错误的调用其中的接口可能会造成经济上的损失。

periphery

  • SwapRouter: 提供代币交易的接口，它是对 UniswapV3Pool 合约中交易相关接口的进一步封装，前端界面主要与这个合约来进行对接。
  • NonfungiblePositionManager: 用来增加/移除/修改 Pool 的流动性，并且通过 NFT token 将流动性代币化。使用 ERC721 token（v2 使用的是 ERC20）的原因是同一个池的多个流动性并不能等价替换（v3 的集中流性动功能）。

相关图示

流程梳理

NonfungiblePositionManager

CreatePool

创建交易对流程图

用户首先调用 NonfungiblePositionManager 合约的 createAndInitializePoolIfNecessary 方法创建交易对，传入的参数为交易对的 token0, token1, fee 和初始价格 sqrtPrice.

  • 调用Factory.getPool(tokenA, tokenB, fee)获取 Pool 地址

  • 如果 Pool 地址为 0，说明 Pool 还未创建

    • 调用Factory.createPool(tokenA, tokenB, fee)，创建 Pool
      • Factory调用 Pool.deploy 部署Pool合约
    • 调用Pool.initialize(sqrtPriceX96)对 Pool 初始化

  • 如果 Pool 地址不为 0 ，说明 Pool 已存在

    • 检查 Pool 的价格，若为 0,调用Pool.initialize(sqrtPriceX96)对 Pool 初始化

相关代码

xmind

mint

铸造代表流动性头寸的ERC721代币返回给用户

添加流动性对流程图

用户调用 Manager.mint创建Position并添加流动性：

  • Manager内部调用 Manager.addLiquidity
  • Manager调用Pool.mint
    • 修改用户的position状态
    • 调用manager的mint回调函数，进行token的转帐操作
  • Manager内部调用Manager.mint，返回amount0 amount1(token0,token1 的实际注入数量)
    • 将代表相关流动性postion的ERC721代币返回给用户
    • 创建流动性头寸存入Manager
  • 广播 IncreaseLiquidity(tokenId, liquidity, amount0, amount1)

相关代码

xmind

increaseLiquidity

用户调用 Manager.increaseLiquidity 向已有Position添加流动性：

  • Manager内部调用 Manager.addLiquidity
  • 从Pool中获取position最新的手续费数值
  • 将手续费加到position的记录中（两种token分别记录）
  • 广播 IncreaseLiquidity(tokenId, liquidity, amount0, amount1)

注意：添加或移除流动性都会触发Manager从Pool中更新手续费数据，但不会提取

相关代码

decreaseLiquidity

用户调用 Manager.decreaseLiquidity 移除已有Position的流动性：

  • 检查入参，position现有流动性 >= 传入的流动性
  • 调用Pool.burn 返回实际移除的流动性转换为token的数量（amount0, amount1）
  • 回收用户在Pool中积累的手续费
    • 先获取Pool中手续费数值
    • 手续费增量 = Pool手续费数值 - position中记录的手续费数值
    • 将手续费增量累加到position的待取token数量中
    • 更新 position中记录的手续费数值
  • 更新 position中记录的流动性
  • 广播 IncreaseLiquidity(tokenId, liquidity, amount0, amount1)

相关代码

xmind

collect

用户调用 Manager.collect 回收Pool中累计的手续费收益：

  • 检查入参
    • 回收手续费最大数量需要 > 0
    • 当入参recipient为0，设为本Manager合约地址
  • 如果position流动性 > 0，触发Pool更新手续费相关数据的快照
    • 调用Pool.burn触发更新手续费相关的数据，这里数量传0，并不会真的移除流动性
    • Pool的手续费 - Manager中记录的手续费 = 手续费增量（即本次可取的手续费数量）
    • 期望取回的手续费数量 = max(手续费增量，入参的手续费最大值)
  • 调用 Pool.collect ，Pool将手续费转给接收者，返回实际取回的手续费数量
  • 更新Manager中手续费数据与Pool同步
  • 广播 Collect(params.tokenId, recipient, amount0Collect, amount1Collect)

相关代码

xmind

burn

用户调用 Manager.burn，移除position，并销毁ERC721token

相关代码

xmind

SwapRouter

exactInput

指定交易对路径，给出期望的输入数量，返回实际的交易数量。

exactInput

路径选择

在进行两个代币交易时，是首先需要在链下计算出交易的路径，例如使用 ETH -> DAI ：

  • 可以直接通过 ETH/DAI 的交易池完成
  • 也可以通过 ETH -> USDC -> DAI 路径，即经过 ETH/USDC, USDC/DAI 两个交易池完成交易
  • token地址没有排序限制
执行过程

这里流程比较多，建议配合xmind流程图梳理。

用户调用 Router.exactInput：

  1. 将支付者payer设置为交易发起者（用户）
  2. 进入while循环，对当前交易对执行具体的交易操作
  3. 获取 hasMultiplePools a. path.length >= 3 * tokenAddressLength + 2 * feeLength 的布尔值 b. token + fee + token 组成一个交易对，即 PoolKey c. 这里是判断是否存在1个以上的交易对，即交易是否需要中转交易（A->B->C)
  4. 调用 Router.exactInputInternal exactInput的内部方法 a. recipient 若为0，则改为本router合约地址 b. 从交易链路 path 中解析出 tokenIn, fee, tokenOut, 即当前第一个 Pool 的关键信息，以此可计算出Pool的地址 c. 获取 zeroForOne ，即 tokenIn < tokenOut 的布尔值
    • 在Pool中价格始终以 y/x 表示，这里 address(x) < address(y)
    • zeroForOne 代表的是交易的方向，即tokenIn是作为x还是y，tokenOut反之 d. 调用 Pool.swap 执行实际的交易方法
    • amountIn 入参是 int256 类型，即有符号，若传负数，则表示 exactOutinput 模式，这里是 exactInput，传入的是正数
    • priceLimit 是交易执行的价格限制，一旦触及即停止交易。这里传0，代表以市价执行交易
    • SwapCallbackData 是交易回调函数
    • 在Pool.swap中交易是分段执行，具体细节参见其代码。swap函数在计算完实际交易量后，会先把输出token转账给接收者，然后调用回调将输入token从发送者转账到Pool合约 e. 返回实际的输入输出交易数量
  5. 根据hasMultiplePools判断循环是否继续 a. true 交易路径中仍有待执行的交易对
    • 将支付者payer设为本router合约地址
    • path剔除掉第一个token和fee的信息，继续使用后续的token地址和fee信息组成交易对
    • 回到2继续执行 b. false 交易完成，跳出while循环，返回 amountOut 实际的输出token数量
  6. 最后检查交易实际的输出量是否满足用户设置的最小输出数量

相关代码

xmind

exactOutput

指定交易对路径，给出期望的输出数量，返回实际的交易数量。

程序逻辑和 exactInput 类似

flash swap

闪电贷接口，无需抵押和零信任的借贷，借贷到还贷需要在一个区块内完成。

Uniswap v3 版本中，和 v2 一样也有两种闪电贷的方式，但是是通过不同的函数接口来完成的。

  • Pool.flash 借出和归还是同一币种
  • Pool.swap 借出swap函数先将输出token转给接收者，再通过回调将输入token转给Pool的机制，实现了借出和归还不同币种的闪电贷

相关代码