合约工厂设计：通过模版与紧打包方案降低区块链 Gas 成本
在过去十几年中，去中心化支付通常采用 EOA（Externally Owned Accounts）钱包方案，包括现有的 MPC 方案也基于 EOA 钱包分片存储实现。然而，实现全去中心化支付的关键在于无需任何托管服务器,就必须使用资金存管全合约的方案,但使用全合约方案，Gas成本的优化一直是开发者面临的核心挑战之一。
全合约方案虽然具备高安全性，但其 Gas 成本优化一直是开发者面临的核心挑战之一。本文将探讨如何通过 合约工厂模版设计 和 紧打包内联汇编方案，大幅降低 Gas 成本并推动子合约在实际场景中的应用。
1. 合约工厂模版设计：动态生成与成本优化
传统问题
传统合约部署需要为每个子合约单独部署完整代码，不仅 Gas 消耗高，还会导致链上冗余代码存储。为了解决这一问题，我们设计并采用了合约工厂模版的模式。
核心思想
合约工厂模版是一种通过预定义模版合约动态生成子合约的机制。通过将模版合约的地址映射到生成的子合约，可以实现代码的复用。这种设计有以下几个关键特点：
- 动态生成：工厂合约根据需求动态创建子合约，避免重复部署模版逻辑。
- 降低冗余：所有子合约共享同一个模版代码，显著减少链上存储成本。
- 节省 Gas：子合约生成只需传递少量参数，避免完整代码部署，降低 Gas 消耗。
实际应用场景
例如，在多签钱包的场景中，用户可根据交易需求动态生成子合约来执行任务。相比传统子钱包方案，这种方式更加灵活、高效。这种机制的应用使得子合约替代传统的子钱包解决方案成为可能。
2. 紧打包内联汇编：批量转账的极致优化
转账操作是区块链中最常见且最耗 Gas 的场景之一。为进一步优化，我们采用了 紧打包内联汇编方案，通过减少交易报文体积和精简代码逻辑，有效降低 Gas 成本。
方案细节
- 参数紧打包
- 在链下约定使用最小字节数表示参数（如地址、金额等）。
- 压缩参数存储大小，减少批量转账的报文体积。
- 内联汇编优化
- 转账逻辑中大量使用 EVM（Ethereum Virtual Machine）提供的内联汇编指令，这种低级操作直接操作 EVM 栈，避免了高级语言中的冗余开销。
- 批量转账
- 合并多笔转账为一次调用，减少交易次数，从而进一步降低总 Gas 消耗。
3. 实际应用效果
Gas 成本降低
通过合约工厂模版与紧打包方案，测试结果显示：
- 合约部署与调用的 Gas 消耗相比传统方式降低约 40%-70%。
示例：子合约汇总操作gas对比表
| 批量操作(USDT) | 总 Gas limit | 平均 1 个 Gas limit | 传统 1.0 转账 Gas limit | 对比 1.0 汇总方式预计节省 |
|---|---|---|---|---|
| 创建 10 个子合约 | 409,383 | 40,938 | 需转入少量 eth 当 gas | 只需创建 1 次 |
| 创建 50 个子合约 | 386,440 | 38,644 | ||
| 汇总 10 个子合约 | 156,015 | 15,601 | 54,177 | 71.2% |
| 汇总 50 个子合约 | 135,580 | 13,558 | 54,177 | 74.9% |
数据测试时间：2024年7月29日
提升用户体验
- 用户操作成本显著降低，Gas 费用减少。
- 高效链上逻辑使交易确认速度更快。
支持复杂场景
该优化方案特别适用于：
- 多签钱包
- 大型 DApp 批量操作
- 高频交互智能合约场景
通过合约工厂模版与紧打包内联汇编方案，我们不仅解决了 Gas 成本优化的难题，还为实际应用场景提供了更灵活高效的解决方案。未来，这一设计将在更多复杂区块链场景中发挥作用。