uniswap v4 账本式结算与账户余额管理机制解析

发布于:2025-06-23 ⋅ 阅读:(23) ⋅ 点赞:(0)

Uniswap V3 的 swap 以及 add/remove liquidity 等操作都是即时转账,用户资金会实时流转到目标账户。而在 V4 版本中,所有操作都先在“账本”上进行记账,只有当用户或流动性提供者(LP)主动结算(settle)时,资产才会实际转账。这一设计相比 V3 支持了批量结算、合并多币种操作,大幅提升了效率并降低了 Gas 成本。

先来张结构图:

+------------------------------------------------------------+
|                   CurrencyDelta                                |
|  (账本:每个账户每种币种的余额变化)            |
+-------------------+-----------------+---------------------+
|   用户地址      |币种(Currency)| 余额(delta)      |
+-------------------+-----------------+---------------------+
| 0xAAA...AAA   | 0x111...111     |     +100          |
| 0xAAA...AAA   | 0x222...222    |     -50            |
| 0xBBB...BBB   | 0x111...111     |     +200         |
| 0xCCC...CCC  | 0x222...222    |     +300         |
| ...                      | ...                    |     ...              |
+---------------------+-------------------+-----------------+

账本式结算没有专门的 Solidity 显式存储容器(如 mapping),而是直接用 transient storage(tstore/tload)+ slot 计算来实现“映射”效果。采用transient storage(tstore/tload),高效且 gas 低。

Slot 计算

首先看Slot 计算(_computeSlot)

function _computeSlot(address target, Currency currency) internal pure returns (bytes32 hashSlot) {
    assembly ("memory-safe") {
        mstore(0, and(target, 0xffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff))
        mstore(32, and(currency, 0xffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff))
        hashSlot := keccak256(0, 64)
    }
}

为每个 (用户地址, 币种) 生成唯一的 slot,作为账本的 key。

  • and(target, 0xffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff):Solidity 的 address 类型和大多数 token 地址(Currency)都只用 20 字节存储,剩下的高位都是 0。这一步就是把 address 截断为 20 字节,保证不会有高位脏数据,哈希计算更安全、唯一。
  • mstore(0, ...):把用户地址的低 20 字节(160 位)写入内存的前 32 字节。
  • mstore(32, ...):把币种的低 20 字节写入内存的下一个 32 字节。
  • keccak256(0, 64):对这 64 字节(用户地址 + 币种)做哈希,得到唯一的 slot。

这样拼接两个 20 字节的地址,填满 64 字节(32+32),再做 keccak256,确保 slot 唯一且不会冲突

余额变动的记账流程

function _accountDelta(Currency currency, int128 delta, address target) internal {
    if (delta == 0) return;
    (int256 previous, int256 next) = currency.applyDelta(target, delta);
    if (next == 0) {
        NonzeroDeltaCount.decrement();
    } else if (previous == 0) {
        NonzeroDeltaCount.increment();
    }
}

这是记账的入口方法,将某币种的资产变化(delta)记到账本上,归属于 target 地址。维护非零余额地址计数,便于后续清算和管理。

currency.applyDelta用于读取当前余额,累加 delta,写回账本。

function applyDelta(Currency currency, address target, int128 delta)
    internal
    returns (int256 previous, int256 next)
{
    bytes32 hashSlot = _computeSlot(target, currency);
    assembly ("memory-safe") {
        previous := tload(hashSlot)
    }
    next = previous + delta;
    assembly ("memory-safe") {
        tstore(hashSlot, next)
    }
}

参数

  • currency:币种(如 token0、token1)。
  • target:用户地址。
  • delta:本次要累加的余额变化(可以为正或负)。

步骤

  1. 通过 _computeSlot(target, currency) 计算出唯一 slot,定位账本中该用户该币种的余额位置。
  2. 用 tload(hashSlot) 读取当前余额(previous)。
  3. 计算新余额:next = previous + delta
  4. 用 tstore(hashSlot, next) 把新余额写回账本。

返回值

  • previous:变更前的余额。
  • next:变更后的余额。

总结

所有资产变化都先记账,只有结算时才真正转账,便于扩展钩子(hook)、奖励、返现等机制。用户/LP 通过 settle() 或相关方法主动结算,将账本余额同步到链上资产,实现真正的 token 转账。账本式设计为后续多资产、多池子批量操作提供了基础。


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