怎么用Java設計一個短鏈接生成系統

這篇文章主要講解了“怎么用Java設計一個短鏈接生成系統”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“怎么用Java設計一個短鏈接生成系統”吧！

引言

相信大家在生活中，特別是最近的雙十一活動期間，會收到很多短信，而那些短信都有兩個特征，第一個是幾乎都是垃圾短信，這個特點此處可以忽略不計，第二個特點是鏈接很短，比如下面這個：

我們知道，短信有些是有字數限制的，直接放一個帶滿各種參數的鏈接，不合適，另外一點是，不想暴露參數。好處無非以下：

• 太長的鏈接容易被限制長度

• 短鏈接看著簡潔，長鏈接看著容易懵

• 安全，不想暴露參數

• 可以統一鏈接轉換，當然也可以實現統計點擊次數等操作

那背后的原理是什么呢？怎么實現的？讓你實現這樣的系統，你會怎么設計呢？【來自于某鵝場面試官】

短鏈接的原理

短鏈接展示的邏輯

這里最重要的知識點是重定向，先復習一下http的狀態碼：

那么以 3 開頭的狀態碼都是關于重定向的：

• 300：多種選擇，可以在多個位置存在

• 301：永久重定向，瀏覽器會緩存，自動重定向到新的地址

• 302：臨時重定向，客戶端還是會繼續使用舊的URL

• 303：查看其他的地址，類似于301

• 304：未修改。所請求的資源未修改，服務器返回此狀態碼時，不會返回任何資源。

• 305：需要使用代理才能訪問到資源

• 306：廢棄的狀態碼

• 307：臨時重定向，使用Get請求重定向

整個跳轉的流程：

1.用戶訪問短鏈接，請求到達服務器

2.服務器將短鏈接裝換成為長鏈接，然后給瀏覽器返回重定向的狀態碼301/302

301永久重定向會導致瀏覽器緩存重定向地址，短鏈接系統統計訪問次數會不正確

302臨時重定向可以解決次數不準的問題，但是每次都會到短鏈接系統轉換，服務器壓力會變大。

3.瀏覽器拿到重定向的狀態碼，以及真正需要訪問的地址，重定向到真正的長鏈接上。

從下圖可以看出，確實鏈接被302重定向到新的地址上去，返回的頭里面有一個字段Location就是所要重定向的地址：

短鏈接怎么設計的

全局發號器

肯定我們第一點想到的是壓縮，像文件壓縮那樣，壓縮之后再解壓還原到原來的鏈接，重定向到原來的鏈接，但是很不幸的是，這個是行不通的，你有見過什么壓縮方式能把這么長的數字直接壓縮到這么短么？事實上不可能。就像是Huffman樹，也只能對那種重復字符較多的字符串壓縮時效率較高，像鏈接這種，可能帶很多參數，而且各種不規則的情況都有，直接壓縮算法不現實。

那https://dx.10086.cn/tzHLFw與https://gd.10086.cn/gmccapp/webpage/payPhonemoney/index.html?channel=之間的裝換是怎么樣的呢？前面路徑不變，變化的是后面，也就是tzHLFw與gmccapp/webpage/payPhonemoney/index.html?channel=之間的轉換。

實際也很簡單，就是數據庫里面的一條數據，一個id對應長鏈接（相當于全局的發號器，全局唯一的ID）：

這里用到的，也就是我們之前說過的分布式全局唯一ID，如果我們直接用id作為參數，貌似也可以：https://dx.10086.cn/1，訪問這個鏈接時，去數據庫查詢獲得真正的url，再重定向。

單機的唯一ID很簡單，用原子類AtomicLong就可以，但是分布式的就不行了，簡單點可以用 redis，或者數據庫自增，或者可以考慮Zookeeper之類的。

id 轉換策略

但是直接用遞增的數字，有兩個壞處：

• 數字很大的時候，還是很長

• 遞增的數字，不安全，規律性太強了

明顯我們平時看到的鏈接也不是數字的，一般都是大小寫字母加上數字。為了縮短鏈接的長度，我們必須把id轉換掉，比如我們的短鏈接由a-z,A-Z,0-9組成，相當于62進制的數字，將id轉換成為62進制的數字:

public class ShortUrl {
 
    private static final String BASE = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
 
    public static String toBase62(long num) {
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        do {
            int i = (int) (num % 62);
            result.append(BASE.charAt(i));
            num /= 62;
        } while (num > 0);
 
        return result.reverse().toString();
    }
 
    public static long toBase10(String str) {
        long result = 0;
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            result = result * 62 + BASE.indexOf(str.charAt(i));
        }
        return result;
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        // tzHLFw
        System.out.println(toBase10("tzHLFw"));
        System.out.println(toBase62(27095455234L));
    }
}

id轉 62位的key 或者key裝換成為id都已經實現了，不過計算還是比較耗時的，不如加個字段存起來，于是數據庫變成了：

但是這樣還是很容易被猜出這個id和key的對應關系，要是被遍歷訪問，那還是很不安全的，如果擔心，可以隨機將短鏈接的字符順序打亂，或者在適當的位置加上一些隨機生成的字符，比如第1，4，5 位是隨機字符，其他位置不變，只要我們計算的時候，將它對應的關系存到數據庫，我們就可以通過連接的key找到對應的url。（值得注意的是，key必須是全局唯一的，如果沖突，必須重新生成）

一般短鏈接都有過期時間，那么我們也必須在數據庫里面加上對應的字段，訪問的時候，先判斷是否過期，過期則不給予重定向。

性能考慮

如果有很多短鏈接暴露出去了，數據庫里面數據很多，這個時候可以考慮使用緩存優化，生成的時候順便把緩存寫入，然后讀取的時候，走緩存即可，因為一般短鏈接和長鏈接的關系不會修改，即使修改，也是很低頻的事情。

如果系統的id用完了怎么辦？這種概率很小，如果真的發生，可以重用舊的已經失效的id號。

如果被人瘋狂請求一些不存在的短鏈接怎么辦？其實這就是緩存穿透，緩存穿透是指，緩存和數據庫都沒有的數據，被大量請求，比如訂單號不可能為-1，但是用戶請求了大量訂單號為-1的數據，由于數據不存在，緩存就也不會存在該數據，所有的請求都會直接穿透到數據庫。如果被惡意用戶利用，瘋狂請求不存在的數據，就會導致數據庫壓力過大，甚至垮掉。

針對這種情況，一般可以用布隆過濾器過濾掉不存在的數據請求，但是我們這里id本來就是遞增且有序的，其實我們范圍大致都是已知的，更加容易判斷，超出的肯定不存在，或者請求到的時候，緩存里面放一個空對象也是沒有問題的。

感謝各位的閱讀，以上就是“怎么用Java設計一個短鏈接生成系統”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對怎么用Java設計一個短鏈接生成系統這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！