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引言

Uniswap协议是一个用来在以太坊区块链上买卖加密钱银（ERC-20代币）的点对合约体系。这个协议经过一个持久化、不行更改的智能合约集合来完成，旨在优先考虑抗审查性、安全性、自我监管， 以及在没有任何或许有挑选地约束访问的可信中介的状况下运转。简单点说就是经过智能合约完成了一个去中心化的ERC-20代币的主动买卖体系。V2版本依据稳定乘积公式的主动做市商（AMM）买卖机制， 由于v2一切的买卖pair悉数放在一个买卖池中进行办理，不便于精细化的活动性办理，一起依据稳定乘积公式的主动做市商（AMM）买卖机制存在资金运用功率低的问题，uniswap团队，2020年5月推出 v2之后的一年后，推出的v3，供给会集活动性机制，供给资金的运用功率，一起增强的oralce，用户不必依据历史区块的价格信息自己核算价格，运用合约的oracle功用，就能够获取依据TWAP的几许算法（v2为算术均匀数）价格，今日咱们一起来看一下v3新特性及相应合约功用架构。

目录

  • 新特性
  • 架构改变
    • ORACLE UPGRADES
  • uniswap体会
  • 会集活动性完成
  • v3合约架构
    • v3-core
    • v3-periphery
  • 总结
  • 附

新特性

  • 会集活动性：会集活动性进步资金的运用功率，进步流程，防止相似V2资金池中的买卖对，出现极端的状况，导致池活动性见底； 指定报价区间，及区间步长；活动性供给者能够供给一个果断的价格区间；
  • 灵敏的费用：0.05%, 0.30%, and 1%. 活动池创立者，能够指定费用，一起UNI governance能够增加其他的费用到费用集；
  • Improved Price Oracle：供给用户查询最近价格，不依赖与TWAP（ time-weighted average price (TWAP)）的checkpoint值；
  • Liquidity Oracle:供给依据时刻的均匀活动性预言机合约；

架构改变

  • 多活动池方式，每个买卖对能够一个池，也能够多个买卖对多个池；V2一切的买卖对都在一个池；
  • 买卖token不在单单支撑ERC20， 拓宽至非同质化token； 在Uniswap periphery创立买卖池，能够对ERC20进行包装；
  • governance：每个池有一个owner，能够支撑tick space，一起能够设置没有个tick的fee，一旦设置不行改变；
  • price oracle升级；

ORACLE UPGRADES

v2用户假如需求核算某个period的TWAP，需求追寻从period开端到完毕的checkpoint，V3中不在需求追寻检查点， 能够获取最近period的TWAP，V3会log这些price的checkpoint，答应用户核算TWAP算术均匀值；

Oracle Observations：在v2只会保存最近区块的价格检查点，用户需求机制拉取曾经区块的价格点进行统计。v3中，一切的价格点将会保存一个环形价格检查点中， ，环形中最大能够容纳65,536 checkpoints，当新的检查点发生时，环形中的检查点没有slot，则老的slot的将会被覆盖；

Geometric Mean Price Oracle：V2中，买卖对的token是独自跟踪的，没有关联性，V3将会依据买卖对的在tick中随时刻的token price ratio，核算相应的TWAP；

Liquidity Orace：v3一起每个区块依据秒级的seconds-weighted accumulator, 用于分配活动性奖赏；

uniswap体会

买卖池，咱们以ETH和USDT为例，进入买卖池界面

以太坊的黑丝袜UniswapV3

点击增加活动性，将会跳到增加活动性页面，点击买卖进入swap操作界面

  • 增加活动性

以太坊的黑丝袜UniswapV3
挑选买卖池关联token， 咱们挑选为eth和swap，并挑选活动性价格区间（兑换率）

  • 买卖操作（swap）

以太坊的黑丝袜UniswapV3
输入给定的eth,依据当时买卖池价格swap出相应的USDT。兑换时，前端将会拉取当时买卖池的最优买卖价格（oracle的TWAP），进行swap操作。

  • 买卖列表

以太坊的黑丝袜UniswapV3

会集活动性完成

咱们先来看一下v2的AMM DEX曲线，为下图中的绿色部分。

以太坊的黑丝袜UniswapV3

在uniswap v2，活动性价格能够无限大，当价格趋向于曲线两头的无穷大是，活动性将会削减，没有人愿意运用超越的价格，swap出token，这将导致这个 买卖池的资金运用率不高，为了改进这种状况，v3，将答应用户增加给定价格区间的活动性，如上图中的黄线部分。这样整个买卖池的活动活动性散布将会 如图：

以太坊的黑丝袜UniswapV3

供给不同深度的活动性，供给资金的运用功率；用户自己能够恣意价格区间的活动性，将会存在精度问题：

价格精度问题 由于用户能够在恣意 [P0,P1] 价格区间内供给活动性，Uniswap v3 需求保存每一个用户供给活动性的鸿沟价格，即 P0 和 P1。这样就引入了一个新的问题，假设两个用户供给的活动性价格下限别离是 5.00000001 和 5.00000002，那么 Uniswap 需求标记价格为 5.00000001 和 5.00000002 的对应的活动性巨细。一起当买卖发生时，需求将 [5.00000001,5.00000002] 作为一个独自的价格区间进行核算。这样会导致：

几乎很难有两个活动性设置相同的价格鸿沟，这样会导致耗费很多合约存储空间保存这些状况， 当进行买卖核算时，价格改变被切分红很多个小的规模区间，需求逐个分段进行核算，这会耗费很多的 gas，并且假如规模的价差太小，或许会引发核算精度的问题， Uniswap v3 处理这个问题的方法是，将 [Pmin,Pmax] 这一段连续的价格规模为，切割成有限个离散的价格点。每一个价格对应一个 tick，用户在设置活动性的价格区间时，只能挑选这些离散的价格点中的某一个作为活动性的鸿沟价格。

Uniswap v3 采用了等比数列的方式确认价格数列，公比为 1.0001。即下一个价格点为当时价格点的 100.01%;如此一来 Uniswap v3 能够供给比较细粒度的价格挑选规模（每个可选价格之间的差值为 0.01%），一起又能够将核算的复杂度控制在一定规模内。

v3中心思路

  1. 将活动池的tick化，每个tick粒度，默认为0.01；pool将会追寻没有tick的每秒的sqrt价格；在初始化时，tick没有暂用的状况下，能够初始化；
  2. pool初始化时，会设置tickSpacing，只有tickSpacing答应的规模内，才能增加到pool中，比方假如tickSpacing设为2,则(…-4, -2, 0, 2, 4…)方式的tick才能够初始化，用户增加活动性， 只能增加tick规矩答应的价格区间；
  3. 为了确保正确数量的活动性的参加和退出，pool合约将会追寻pool的大局状况，每个tick及每个方位的状况；

Global State

| Type | Variable Name | Notation |
| —- | —- |
| uint128 | liquidity | |
| uint160 | sqrtPriceX96| sqrt() |
| int24 | tick | |
| uint256 | feeGrowthGlobal0X128| ,0 |
| uint256 | feeGrowthGlobal1X128 | ,1 |
| uint128 | protocolFees.token0 | ,0 |
| uint128 | protocolFees.token1 | ,1 |

pair(token x， token y) :
L=sqrt(xy);     
sqrt(p)=sqrt(y/x);    
x=L/sqrt(p);    
y=L/sqrt(p);    
tick(ic)= log(sqrt[basePrice]^sqrt[p]);

咱们运用L和sqrt(p)跟踪活动性，首要是由于在每个tick，任何时刻swap的发生，将会导致sqrt(p)的变动；

[,0/,1]为swap的大局token0, token1费用, 收费时，以(0.0001%)为基点进行收费；

[,0/,1]为协议token0, token1费用，具体到买卖池；

Tick-Indexed State

| Type | Variable Name | Notation |
| —- | —- |
| int128 | liquidityNet | |
| uint128 | liquidityGross | |
| uint256 | feeGrowthOutside0X128 | ,0 |
| uint256 | feeGrowthOutside1X128 | ,1 |
| uint256 | secondsOutside | |
| uint256 | tickCumulativeOutside | |
| uint256 | secondsPerLiquidityOutsideX128 | o |

liquidityNet():每个tick内的活动性； liquidityGross():用于判断当活动性不在给定的规模内时，是否需求更新ticks bitMap; [,0/,1]：用于追寻token0, token1在给你定规模外的fee； secondsOutside, tickCumulativeOutside,secondsPerLiquidityOutsideX128：用于核算合约外部的更细粒度的收益；

Position-Indexed State

| Type | Variable Name | Notation |
| —- | —- |
| uint128 | liquidity | |
| uint256 | feeGrowthInside0LastX128 | ,0 (0) |
| uint256 | feeGrowthInside1LastX128 | ,1 (0) |

liquidity (): 用于表明前次方位点的虚拟活动性； [,0 (0) / ,1 (0)]：用于核算token0, token1的uncollected fees；

处理会集活动性，触及每个tick内的买卖fee，现已跨tick的买卖费用，比方或许大于tick的上限，也或许小于tick的下限，或许不在整个tick的bit map规模之内，需求核算相应的费用； 针对虚拟活动性，有些活动性不能反映从合约创立时的fee，咱们称为uncollected fees， 咱们经过Position-Indexed State能够核算相应的uncollected fees。

v3合约架构

以太坊的黑丝袜UniswapV3

v3合约作最重要的两个模块买卖池中心v3-core和外围的swap路由模块v3-periphery

v3-core

供给买卖池的创立，买卖相关的中心操作，比方增加活动mint，swap操作等，办理价格tick map，用户的方位信息，买卖池状况，及oralce， 首要有以下几个合约：

  • IUniswapV3PoolImmutables：买卖池常量，比方：工厂地址、买卖pair， token0，token1的地址，及tickspacing和每个池的最大活动性；
  • IUniswapV3PoolState：用户记载买卖池的状况，比方tick的费用信息，以及tick的oracle追寻信息（observations）；
  • IUniswapV3PoolActions:首要用于初始化买卖池，供给与买卖中心操作，比方mint，burn，swap，flash等操作以及记载买卖池快照信息increaseObservationCardinalityNext；
  • IUniswapV3PoolOwnerActions：供给设置买卖协议费用和搜集协议费用
  • IUniswapV3Factory：创立买卖池（买卖池token pair，及tick买卖费用）；
  • UniswapV3Pool:供给mint，burn，swap，flash，及collect(毁掉活动性之后提取自己财物及fee收益)等中心完成，别的还有oralce的调查点记载； Oracle供给的价格信息，能够体用第三方DEX，进行清算；

UniswapV3Pool维护者买卖者池的状况Slot0, 当时活动性，token0和token1的当时累计费用，tick信息，tick bitMap信息，用户活动性方位信息，及oralce调查点信息；

  1. 买卖者池的状况Slot0：首要有当时价格sqrt(x*y)，tick，最近调查点索引，当时存储调查点数量，下次需求存储的调查点索引，协议费用以及买卖池是否锁住；
  2. tick信息: 维护每个tick的信息，首要有当时tick活动性，活动性网格数量，tick规模外的token0和token1的fee，相对于当时tick外的每个活动性单元运转时刻seconds，当时tick外的花费总时刻seconds；
  3. tick bitMap信息：每个tick的状况等信息；
  4. 用户活动性方位信息：用户在tick上线限之间的活动，token0和token1收益， 及活动性fee

以太坊的黑丝袜UniswapV3

每个买卖池依据token0和token1的地址及买卖费fee来创立，相同token0和token1，fee不同的，则会重建一个新的买卖池；在同一个买卖池，不同的用户能够增加自己的活动性价格区间方位，每个买卖池 会将一切的用户方位价格区间别离以tick进行切割，买卖池的活动一切的ticks运用TickBitMap进行办理；用户swap时将会依据用户的约束价格和买卖池slot0状况价格，从买卖池的TickBitMap中筛选出最优的tick的活动区间进行swap，假如tick的活动性区间属于某个用户，则将买卖费直接给相应的用户，否则将费用均匀分配给覆盖tick的方位的用户（???），并更新用户的方位费用信息。

如上图所示在同一个买卖池内，用户A增加价格区间方位活动性Pab，活动性为400；用户B增加增加价格区间方位活动性Pcd，活动性为300； 在tick1到tick4（Pa-Pc）区间活动为用户A增加的活动性为400，在tick4到tick5（Pc-Pb）区间活动性为用户A，用户B活动性的叠加为700，在tick5-tick7（Pb-Pd）区间活动性为用户B供给的活动性为300；

v3-periphery

供给swap相关的路由操作，并在没有swap相应的依据用户方位信息的NFT，假如mint操作的买卖池不存在，则创立相应的买卖池；首要有几个合约

  • NonfungiblePositionManager:非同质方位办理器，供给活动mint，增加，削减操作，以及收益费用的搜集；在mint活动性时，一起会创立依据方位的NFT；
  • NonfungibleTokenPositionDescriptor:供给生成方位NFT描绘URL；
  • SwapRouter: swap操作：依据输入token，swap出尽或许大的另一个token；swap评价操作：依据输入的token数量，需求输入的最小别的一个token的数量，并付出相应的费用到收费账户；

针对用户swap的tokenIn和tokenOut买卖池不存在时，uniswap前端将会生成相应的途径，托付给SwapRouter进行swap操作； 多途径的的状况编码为：token0+fee01+token1+fee12+token2+fee23+token3+fee34+token4+…, 这种是针对swap是假如没有对应的买卖对pair，则从不同的 买卖池进行swap， 比方运用token0，想swap token3，整个swap的途径为（token0+fee01+token1，token1+fee12+token2，token2+fee23+token3），运用token0从 pool01中swap出token1，运用swap出的token1从pool12中swap出token2， 运用swap出的token2从pool23中swap出token3； 具体途径编码如下：

以太坊的黑丝袜UniswapV3

  • V3Migrator: 从V2活动性，搬迁到V3，能够指定搬迁活动性百分比，没有搬迁的将会退回给；

合约东西库

  1. Path：买卖池途径东西，途径实践编码为token0地址+fee+token1地址 ；
  2. PoolAddress:买卖池地址东西，依据买卖池key，包含token0地址，token1地址，fee，生成买卖池地址；
  3. PeripheryPaymentsWithFee：供给带续费费用的付出，支撑eth和token；
  4. PeripheryPayments：供给付出操作，支撑eth和token；
  5. Multicall：批量调用代理合约；

总结

uniswapV3首要是处理uniswapV2依据常量的AMM极端状况下的活动性不足的问题，提出依据tick的会集流程性，一起参加的买卖池的概念；v2中一切的买卖对在一个池中，v3能够自己运用买卖pair，创立买卖池池，自己设置买卖费用，及活动性tick区间；并改进的oracle，用户不必自己 核算依据TWAP（ time-weighted average price (TWAP)），运用合约获取最近的period的TWAP，并答应用户核算TWAP算术均匀值；

处理会集活动性，触及每个tick内的买卖fee，现已跨tick的买卖费用，比方或许大于tick的上限，也或许小于tick的下限，或许不在整个tick的bit map规模之内，需求核算相应的费用。 V3经过 Global State和Tick-Indexed State来处理这些问题；

针对虚拟活动性，有些活动性不能反映从合约创立时的fee，咱们称为uncollected fees， V3经过Position-Indexed State能够核算相应的uncollected fees。

v3-core供给买卖池的创立，买卖相关的中心操作，比方增加活动mint，swap操作等，办理价格tick map，用户的方位信息，买卖池状况，及oralce；

v3-periphery供给swap相关的路由操作，并在没有swap相应的依据用户方位信息的NFT，假如mint操作的买卖池不存在，则创立相应的买卖池。 UniswapV3Pool维护者买卖者池的状况Slot0, 当时活动性，token0和token1的当时累计费用，tick信息，tick bitMap信息，用户活动性方位信息，及oralce调查点信息；

  1. 买卖者池的状况Slot0：首要有当时价格sqrt(x*y)，tick，最近调查点索引，当时存储调查点数量，下次需求存储的调查点索引，协议费用以及买卖池是否锁住；
  2. tick信息: 维护每个tick的信息，首要有当时tick活动性，活动性网格数量，tick规模外的token0和token1的fee，相对于当时tick外的每个活动性单元运转时刻seconds，当时tick外的花费总时刻seconds；
  3. tick bitMap信息：每个tick的状况等信息；
  4. 用户活动性方位信息：用户在tick上线限之间的活动，token0和token1收益， 及活动性fee

每个买卖池依据token0和token1的地址及买卖费fee来创立，相同token0和token1，fee不同的，则会重建一个新的买卖池；在同一个买卖池，不同的用户能够增加自己的活动性价格区间方位，每个买卖池 会将一切的用户方位价格区间别离以tick进行切割，买卖池的活动一切的ticks运用TickBitMap进行办理；用户swap时将会用户的约束价格和买卖池slot0状况价格，从买卖池的TickBitMap中筛选出最优的tick的活动区间进行swap，假如tick的活动性区间属于某个用户，则将买卖费直接给相应的用户，否则将费用均匀分配给覆盖tick的方位的用户（???），并更新用户的方位费用信息。

针对用户swap的tokenIn和tokenOut买卖池不存在时，uniswap前端将会生成相应的途径，托付给SwapRouter进行swap操作；

多途径的的状况编码为：token0+fee01+token1+fee12+token2+fee23+token3+fee34+token4+…, 这种是针对swap是假如没有对应的买卖池，则从不同的 买卖池进行swap， 比方运用token0，想swap token3，整个swap的途径为（token0+fee01+token1，token1+fee12+token2，token2+fee23+token3），运用token0从 pool01中swap出token1，运用swap出的token1从pool12中swap出token2， 运用swap出的token2从pool23中swap出token3；

附

uniswap pools
Uniswap v2-core
Uniswap v2-periphery
Uniswap lib
一文看懂Uniswap和Sushiswap
Uniswap深度科普
去中心化买卖所：Uniswap v2白皮书中文版
Uniswap v3 规划详解
Uniswap V3 到底是什么鬼？一文带你了解V3新特性
Uniswap v3 详解（一）：规划原理 uniswap – V3源代码导读 Uniswap V3 白皮书 uniswap-v3 blog jit-liquidity
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