uniswap v3 copy 自 https://liaoph.com/ （因为自己没有怎么看懂，收藏以后常看）。
官方博客（https://uniswap.org/blog/uniswap-v3/）
v3白皮书（https://uniswap.org/whitepaper-v3.pdf）
设计原理
官方的白皮书已经比较详尽的描述了 v3 的设计原理，这里仅对白皮书中的内容做一些补充，包含本人对其中一些机制的理解和思考。
Uniswap v2 版本使用 x⋅y=k 这样一个简洁的公式实现了 AMM Dex，正是由于其简洁易用性，使其在短短的一年的时间内迅速成长为 DeFi 领域的龙头项目。但是随着 DeFi 生态走过了「从无到有」的阶段，因为 v2 无法满足某些特定需求，从而诞生了 Curve, Balancer 这些针对某些功能进行改进的 AMM。简单来说，官方认为 v2 版本最大的痛点是资金利用率（Capital Efficiency）太低，v3 版本在解决这个问题的同时，还带了了新的改进，总体总结如下：
1.可灵活选择价格区间提供流动性
2.更好用的预言机
3.order book 功能
4.灵活的费率
提升资金利用率
解决资金利用问题之前，我们可以观察到大部分的交易对的价格，在大部分时间内都只是在一个固定范围内波动。例如 ETH/DAI 交易对，在近一个月时间内都是在 1300 ~ 2200 DAI/ETH 这个范围内波动。更极端的例子是 DAI/USDC 这样的稳定币交易对，在大部分时间内都只是在 1.001 ~ 1.002 DAI/USDC 范围内波动。
v2 的问题
我们先来看一看 v2 版本的资金利用率是怎样的，假设 ETH/DAI 交易对的实时价格为 1500 DAI/ETH，交易对的流动性池中共有资金：4500 DAI 和 3 ETH，根据 x⋅y=k，可以算出池内的 k 值：
k=4500×3=13500
假设 x 表示 DAI，y 表示 ETH，即初始阶段 x1=4500,y1=3，当价格下降到 1300 DAI/ETH 时：
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得出 x2=4192.54,y2=3.22，资金利用率为：Δxx1=6.84%。同样的计算方式，当价格变为 2200 DAI/ETH 时，资金利用率约为 21.45%.
也就是说，在大部分的时间内池子中的资金利用与低于 25%. 这个问题对于稳定币池来说更加严重。
解决方案
v3 版本的解决方案是允许用户只在一段价格区间内提供流动性。如下图
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此图展示了一个 x⋅y=k 的函数曲线图。为了满足让用户可以选择只在 [a,b] 价格区间内提供流动性。对于图中 [a,b] 区间的任意点，都有：
x=xvirtual+xreal
y=yvirtual+yreal
其中 xreal,yreal 分别表示用户提供的 x token, y token 数量，xvirtual,yvirtual 分别表示流动池虚拟出的 x token y token 数量。注意，虚拟出的 x token 和 y token 只是为了计算一致性，并不会参与真实交易，因此其数量是恒定不变的。
当流动池的价格来到用户设置的零界点时（例如图中的 a 点或者 b 点），用户实际提供的 x token 或者 y token 将为 0，x 或 y 将完全由虚拟 token 组成。为了保证虚拟 token 恒定不变，当价格进一步变动，移动到用户设定的价格区间之外时，流动池会移除这部分流动性，以保证虚拟的 x token 或 y token 数量不会减少，因此这部分虚拟的 token 只会在价格处于设定的区间内时参与价格的计算，而不会真的参与流动性提供（即虚拟 token 数为常数，并不会发生数量变化）。
例如，当价格到达 a 点时，用户的所有资金转换为 x，此时 yreal=0,y=yvirtual，当价格继续降低时，流动池将移除这部分流动性。用户的资金状态将停留在 a 点，直至价格再次回到 a 点并进入 [a,b] 价格区间。
通过这样的设计，用户的资金只会在 [a,b]价格区间内提供流动性，并且因为虚拟 token xvirtual,yvirtual 的参与，这部分流动性也满足 x⋅y=k 公式，计算价格的方式并没有产生变化。
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上图展示了用户选择在价格 [a,b] 之间提供流动性时，通过虚拟 token 的参与，将曲线 f(real) (橘红色)向右上方移动至 f(virtual)（绿色），实现了价格计算的一致性（即满足x⋅y=k）。
流动性聚合
上面我们说了，通过引入虚拟 token 的概念，让用户可以在某一个价格区间内提供流动性。而每一个用户提供的流动性都可能设置不同的价格区间，这样一来一个交易对的池子中就包含了多个不同的流动性。因此从单个交易池的视角来看，Uniswap v3 实际上扮演的角色是一个交易聚合器：当发生交易时，此交易会拆分成多个，通过池中多个不同的流动性来进行交易，最后将交易结果聚合，完成最终的交易过程。
从交易聚合器的角度看，在交易发生前，池中每一个流动性中的 token price 是一致的。那么我们需要让交易结束后，池中每一个流动性中的 token price 仍然是一致的（当然这里仅包含所有在区间内的流动性）。因此 v3 的交易过程会围绕价格来进行，这样可以保证所有流动性的价格一致。事实上这就和 AMM 交易聚合器的行为一致，因此我们可以把 Uniswap V3 理解成单个交易池中不同流动性的交易聚合器。
交易过程
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具体的实现，可以参考 v2 代码实现。
v3 版本
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如上图最右边所示，当价格变化时，流动池中的总流动性也会随之变化。因此 v3 版本流动池中资金的关系不能像 v2 版本一样用一个平滑的 bonding curve 曲线来表示。那么如何计算交易结果呢？
在前面我们说过，V3 的行为类似一个交易聚合器，它需要保证池中所有流动性的价格在交易前后一致。因此 V3 会围绕池中的代币价格来进行。
对于一个流动性来说，流动性大小可以用 k 表示，即 k=x⋅y，用 P 表示 x 的价格，即 P=yx
对于一个流动性来说，当使用 x token 交换 y token 时，我们需要进行如下计算：
交易至指定价格（不可以超出此流动性的边界价格）P，需要的 x token 数 Δx，可以获得的 y token 数 Δy
给定 x token 数 Δx（假设不会引发价格超出此流动性的边界价格），可以获得的 y token 数 Δy，以及最终的价格 P
当 k 值不变时，根据定义：
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这样一来计算过程并不需要关注流动性中的 x token 和 y token 余额，通过 k 值和价格 P 就可以完成交易过程的计算。
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价格精度问题
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tick 管理
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灵活的手续费选择
v3 版本内置了三种梯度的手续费率（0.05%, 0.30%, and 1.00%），同时可以在未来增加更多的费率值。关于手续费的计算过程，这部分放在后文来详解（链接：交易手续费）。需要注意的是，由于需要支持多种费率，同一个代币对 v3 版本会有多个不同的流动池。例如 ETH/DAI 代币对，会分成三个池，分别对应 0.05%, 0.30%, 1.00% 的手续费。
更多的费率选择性，这样做会更加灵活，但是同时也会带来一定的流动性分裂，uni 官方表示后续可以通过治理添加更多的费率可选值，这也势必会让流动性更加分裂。那么可能会出现一种情况是，即使是只使用 uniswap v3 这单个 AMM 来完成一笔交易，但是因为代币对的流通性分散在多个池子中。那么最优的交易策略是使用交易聚合器（例如 1inch）来进行交易，即将单笔交易拆散，同时使用多个流动性池来完成交易。就目前 uniswap v3 前端代码情况来看，官方的界面是不支持这种聚合交易的，其 sdk 代码中的注释也说明了这个问题：SDK 代码。
手续费与 tick 的关系
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代码架构
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：
core 仓库的功能主要包含在以下 2 个合约中：
- 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。
peirphery 仓库的功能主要包含在以下 2 个合约：
- 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）。
这些合约间的关系大致如下图：
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本系列后续会从常用的 Uniswap v3 操作入手，讲解代码调用流程。一般来说，用户的操作都是与 uniswap-v3-periphery 开始。
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