初识 Uniswap v1

Uniswap v1#

uniswap v1 是第一个版本，实现的功能和逻辑都比较简单，它只支持 eth-erc20 的交易对，固定的手续费 3%
uniswap v1 实现的最基本功能就是恒定乘积做市商系统，在单个交易对内的 eth 和 erc20 代币数目乘积总体保持恒定，在 AMM 机制中，每个交易者的对手方都是交易池本身

uniswap v1 的代码就分为 factory 和 exchange 两部分，下面分别对照代码讲解它的实现机制和原理

factory#

工厂合约，用来维护所有的 exchange 交易对，没有核心的交易逻辑，核心的方法包括以下两个：

initializeFactory 用来在创建时设置 exchangeTemplate 合约地址，用作后续所有的 exchange 交易对合约，只允许设置一次
createExchange 用来创建 token 的交易对，create_with_code_of 是用来拷贝指定合约的代码并部署新的合约

此外在 factory 中还记录了以下映射关系，便于查询交易对和 token 信息

tokenCount：记录当前创建的交易对总数
token_to_exchange：记录 token 到 exchange 交易对地址的映射
exchange_to_token：记录 exchange 交易对地址到 token 的映射
id_to_token：记录交易对 id 到 token 的映射

@public
def initializeFactory(template: address):
    assert self.exchangeTemplate == ZERO_ADDRESS
    assert template != ZERO_ADDRESS
    self.exchangeTemplate = template

@public
def createExchange(token: address) -> address:
    assert token != ZERO_ADDRESS
    assert self.exchangeTemplate != ZERO_ADDRESS
    assert self.token_to_exchange[token] == ZERO_ADDRESS
    exchange: address = create_with_code_of(self.exchangeTemplate)
    Exchange(exchange).setup(token)
    self.token_to_exchange[token] = exchange
    self.exchange_to_token[exchange] = token
    token_id: uint256 = self.tokenCount + 1
    self.tokenCount = token_id
    self.id_to_token[token_id] = token
    log.NewExchange(token, exchange)
    return exchange

exchange#

接口#

每个交易对的交易核心内容在 exchange 合约中，核心方法如下接口所示，主要可以分为以下几部分：

流动性管理：添加或移除流动性，主要使用对象是 lp
价格查询：
- 计算卖出一定额度 token 可以换取多少 eth
- 计算卖出一定额度 eth 可以换取多少 token
- 计算买入一定额度 token 可以换取多少 eth
- 计算买入一定额度 eth 可以换取多少 token
提供 ETH 兑换代币：同上面的价格查询，也有四种交易方法
提供代币兑换 ETH：同上面的价格查询，也有四种交易方法
代币间兑换：同上面的价格查询，也有四种交易方法

interface UniswapExchangeInterface {
    // 流动性
    function addLiquidity(uint256 min_liquidity, uint256 max_tokens, uint256 deadline) external payable returns (uint256);
    function removeLiquidity(uint256 amount, uint256 min_eth, uint256 min_tokens, uint256 deadline) external returns (uint256, uint256);
    // 价格查询
    function getEthToTokenInputPrice(uint256 eth_sold) external view returns (uint256 tokens_bought);
    function getEthToTokenOutputPrice(uint256 tokens_bought) external view returns (uint256 eth_sold);
    function getTokenToEthInputPrice(uint256 tokens_sold) external view returns (uint256 eth_bought);
    function getTokenToEthOutputPrice(uint256 eth_bought) external view returns (uint256 tokens_sold);
    // 提供ETH以兑换代币
    function ethToTokenSwapInput(uint256 min_tokens, uint256 deadline) external payable returns (uint256  tokens_bought);
    function ethToTokenTransferInput(uint256 min_tokens, uint256 deadline, address recipient) external payable returns (uint256  tokens_bought);
    function ethToTokenSwapOutput(uint256 tokens_bought, uint256 deadline) external payable returns (uint256  eth_sold);
    function ethToTokenTransferOutput(uint256 tokens_bought, uint256 deadline, address recipient) external payable returns (uint256  eth_sold);
    // 提供代币以兑换ETH
    function tokenToEthSwapInput(uint256 tokens_sold, uint256 min_eth, uint256 deadline) external returns (uint256  eth_bought);
    function tokenToEthTransferInput(uint256 tokens_sold, uint256 min_eth, uint256 deadline, address recipient) external returns (uint256  eth_bought);
    function tokenToEthSwapOutput(uint256 eth_bought, uint256 max_tokens, uint256 deadline) external returns (uint256  tokens_sold);
    function tokenToEthTransferOutput(uint256 eth_bought, uint256 max_tokens, uint256 deadline, address recipient) external returns (uint256  tokens_sold);
    // 代币之间的互换
    function tokenToTokenSwapInput(uint256 tokens_sold, uint256 min_tokens_bought, uint256 min_eth_bought, uint256 deadline, address token_addr) external returns (uint256  tokens_bought);
    function tokenToTokenTransferInput(uint256 tokens_sold, uint256 min_tokens_bought, uint256 min_eth_bought, uint256 deadline, address recipient, address token_addr) external returns (uint256  tokens_bought);
    function tokenToTokenSwapOutput(uint256 tokens_bought, uint256 max_tokens_sold, uint256 max_eth_sold, uint256 deadline, address token_addr) external returns (uint256  tokens_sold);
    function tokenToTokenTransferOutput(uint256 tokens_bought, uint256 max_tokens_sold, uint256 max_eth_sold, uint256 deadline, address recipient, address token_addr) external returns (uint256  tokens_sold);
}

核心流程#

由于 uniswap 中涉及的交易类型，交易方向比较多，看着会有些复杂，但 uniswap v1 的核心流程可以用这两张图体现

作为使用 uniswap 的两种角色，lp 负责添加和移动流动性，player 负责在交易对中进行 swap

作为 lp，无论添加还是移除流动性都需要按比例进行
作为 player，在交易对中 swap 需要按照恒定乘积的约定来换入换出

uniswap 提供的方法有很多组，命名是有规则的：A-To-B-swap/transfer-input/output

A 和 B 是 token 和 eth 组合
swap transfer：交易类型二选一
input output：交易方向二选一

代币兑换#

虽然 uniswapv1 的交易对都是由 token-eth 组成的，但是也提供了 tokenA-tokenB 的兑换

实现方式是在两个池子之间通过 eth 作为中间桥梁完成两次 swap

价格换算#

根据 swap 时约定的恒定乘积，在价格查询上有两个最基本的方法：

getInputPrice 根据输入计算输出
getOutputPrice 根据输出计算输入

并在此基础之上衍生了这几种方法，格式为：A-To-B-Input/Output

A 是主动交易的 token，A-input：即计算买入 A 可以换出多少 B，A-output：即计算卖出 A 可以换出多少 B

因此对于 token-eth input-output 共组合出四种价格查询方法：

// 价格查询
function getEthToTokenInputPrice(uint256 eth_sold) external view returns (uint256 tokens_bought);
function getEthToTokenOutputPrice(uint256 tokens_bought) external view returns (uint256 eth_sold);
function getTokenToEthInputPrice(uint256 tokens_sold) external view returns (uint256 eth_bought);
function getTokenToEthOutputPrice(uint256 eth_bought) external view returns (uint256 tokens_sold);