短链接，通俗的说，就是通过程序估计等手段，将长 URL 转化为缩写的 URL 字符串。

人们经常会收到一些莫名其妙的营销电子邮件，其中包含一个非常短的链接供您跳转。由于新浪微博上的字符数有限，您经常会看到这些看起来不像网址的网址。短链的盛行应该是微博字数的限制激发了你的创造力。

如果我们需要长链接转换短链接，我们应该怎么做？

第一种方式：直接使用长链接转换短链接在线生成工具生成即可：https://www.aifabu.com (爱短链，安全 稳定 极速访问)

第二种种方式的话，就是自己搭建，这种的话，相对而言是比较复杂的一种

短链接代码通常由 62 个字母或数字组成 [a - z, A - Z, 0 - 9]。短码的宽度也可以定制，但一般不少于8位。最常用的是6位，6位短码已经可以有568亿个组合：(26+26+10)^6 = 56800235584，已经满足了大部分使用场景。

目前比较流行的短码生成方式有：自增id、摘要算法、普通随机数。分布式ID生成器的解决方案总结，这篇文章也可以参考。

自动递增 ID

该方法是一种无碰撞方法。原理是每次添加一个短码，在之前添加的短码id上加1，然后将十进制的id值转换成62位的id值。细绳。

一般是借助数据表中的自增id来完成的：每次先查询数据表中自增id的最大值，对应的长URL的自增id值到被插入的是max+1，将max+1转换成62进制可以得到短码。

但是短码id是从一个bit的宽度递增的，而且短码的宽度不是固定的，但是可以通过从指定数递增id的方法来处理，保证所有的短码都有相同的宽度。同时生成的短码是有序的，可能存在安全问题。生成的短码id可以和长URL等其他关键字进行md5操作，生成最终的短码。

摘要算法

摘要算法，也称为哈希算法，是指输入任意宽度的数据，输出固定宽度的数据。相同的输入数据总是得到相似的输出，不同的输入数据试图得到不同的输出。

算法过程：

从长URL md5生成一个32位的签名串，分为4段，每段8字节；

对于这四个循环，取8个字节，当作16进制字符串和0x3fffffff（30位1)和操作，即忽略小于30位的处理；

30位数字分为6段，每个5位数字作为字母表的索引，得到一个特定的字符，依次得到6位字符串；

总共md5字符串可以得到4个6位字符串；其中任何一个都可以作为这个长url的短url地址；

这个算法，虽然会生成4个，但是还是有重复的机会。

虽然概率很小，但是这种方法还是有冲突的可能，解决冲突会比较麻烦。但是这种方法生成的短码数量是固定的，连续生成的短码没有先后顺序。

普通随机数

方法是从62个字符串中随机选择一个6位短码的组合，然后到数据库中检查该短码是否已经存在。如果已经存在，则继续循环该方法再次获取短码，否则直接返回。

这种方法是最简单的实现，但是因为Math.round()方法生成的随机数是伪随机数，所以碰撞的可能性不小。在数据量很大的情况下，可能会重复多次生成不冲突的短码。

算法分析

我们将一一分析上述算法的优缺点。

如果使用自增 id 算法，就会出现不法分子可以异或你的短链地址的问题。原理是将十进制数转换为62，这样别人可以用类似的方法递归你的短链，得到对应的原链接。

例如：http://tinyurl.com/a3300和http://bit.ly/a3300，这两个短链网站，分别从a3300-a3399，可以多次尝试返回正确的url。因此，这些方法生成的短链对用户来说可能并不安全。

抽象算法实际上是一种哈希算法。说到hash，你可能会觉得很低落，但其实hash可能是最优解。例如：http://www.sina.lt/ 和 http://mrw.so/ 发现连续生成的url不规则，很有可能是用hash算法实现的。

普通随机数算法，这种算法生成的东西和摘要算法一样，但是碰撞的概率会更高。因为digest算法是对url进行hash，而随机数算法就是简单的随机生成，即使数上去了，也肯定会导致重复。

基于以上，我选择了最低的算法：摘要算法（毕竟，长链接转换短链接也是一件麻烦事儿）。

完成

存储解决方案

数据库存储解决方案

短网址的基本数据按域名和后缀分开存储。另外，域名需要区分 HTTP 和 HTTPS，hash 方案对整个链接进行哈希处理，而不是只对域名外的链接进行哈希处理。单独的域名存储可以适用于分析当前域名下的链接使用情况。

增加当前链接有效期。一般来说，短链需求可能是相关的活动或热点。这种短链会在一段时间内非常活跃，一段时间后趋势会继续下降。因此无需永久保留这些链接，以减轻日常查询的负担。

对于过期数据的处理，可以在添加新的短链时确定当前短链的过期日期，在HBase中为每晚到达过期日期的数据创建一张单独的表，当有过期数据时确定过期日期是新的。对应的HBase表就够了，每天只处理当天HBase表中的无效数据。

数据库的基本表如下：

base_urlsuffix_urlshot_codetotal_click_countfull_urlexpiration_date

http://www.aichacha.com

/搜索/12345

edfg3s

http://www.aichacha.com//search/12345

http://www.aichacha.com

/aiCheck/getResult/123

Fe9dq

http://www.aichacha.com//aiCheck/getResult/123

http://www.baidu.com

/文库/12354

lcfr53

http://www.baidu.com/wenku/12354

字段定义：

base_url：域名

suffix_url：链接不只是域名外的后缀

full_url：完整链接

shot_code：当前suffix_url链接的短代码

expiration_date：到期日期

total_click_count：当前链接的总点击次数

expire_date：当前链接过期时间

缓存方案

查询要求

个人觉得缓存上百G的数据是不合适的，所以有一个折中的方案：把最近3个月的查询或者新的URL放到缓存中，使用LRU算法。进行热更新。这样，使用最近使用的概率会命中缓存，所以不需要去图书馆。找不到的时候去图书馆更新缓存。

新需求

对于新的链接，首先检查缓存是否存在，如果缓存不存在，再检查数据库。数据库已经分表了，查询效率不会很低。

缓存设计

查询要求是用户持有短链查询对应的真实地址，那么缓存的key只能是短链，可以用KV方式存储。

（至此，长链接转换短链接已经完成一半了）

杂耍

其实其他存储方案也可以考虑，比如HBase。作为NOSQL数据库，HBase在性能上仅次于redis，但存储成本却比redis低了很多数量级。存储基于 HDFS。写入数据时，会先写入显存，只有显存满时，才会将数据刷新到HFile。

读取数据也更快，因为它使用 LSM 树结构而不是 B 或 B+ 树。HBase 会使用 LRU 算法将最近调用的数据倒入缓存中。如果想提高读取能力，可以增加blockCache。

其次，也可以使用ElasticSearch，适当的索引规则的效果并不逊色于缓存方案。

是否需要分库分表？

单条数据小于10b，1亿条数据总容量约953G。单张表肯定不能稳定这么大的量，所以需要分表。如果你有信心在2年内服务可以达到这个规模，那么你可以从设计之初就考虑表的方案。推荐：对于各大厂商使用的分库分表方案，看这篇文章就够了。

那么如何定义分表的规则呢？

如果按照单表500万条记录计算，一共可以分成20张表，那么单表的容量是47G，还是蛮大的，所以考虑分表的key和单表的容量，如果分成100张这样的单表容量是10G，通过数字后缀路由到表也比较容易。可以对 short_code 进行编码以生成数字类别，然后进行路由。

怎么跳转

当我们在浏览器中输入 bit.ly/a3300

DNS首先解释赢得bit.ly的IP地址

当DNS获取到一个IP地址时（例如：12.34.5.32），会向该地址发送HTTPGET请求，查询短码a3300

【http://bit.ly服务器会通过短码a3300获取对应的长URL

请求通过 HTTP301 转发回对应的长 URL /story/0,25197,26089617-5013871,00.html。

这里有个小知识点，为什么用301跳而不是302跳？

知识点：为什么用302跳而不是301跳？

301是永久重定向，302是临时重定向。短地址一旦生成就不会改变，所以使用 301 符合 http 语义。但是如果使用301、谷歌、百度等搜索引擎，搜索时会直接显示真实地址，那么我们无法统计短地址的点击次数，而且很难收集到用户的Cookie、User Agent和其他信息。这些信息可以用来做有趣的大数据分析，也是短网址服务商的主要利润来源。

附上两个算法：

总结算法：

导入 org.apache.commons.lang3.StringUtils;

导入 javax.xml.bind.DatatypeConverter；

导入 java.security.MessageDigest；

导入 java.security.NoSuchAlgorithmException；

导入 java.util.concurrent.atomic.AtomicLong；

导入静态 com.alibaba.fastjson.util.IOUtils.DIGITS；

公共类 ShortUrlGenerator {

公共静态无效主要（字符串[]参数）{

String sLongUrl = "http://www.baidu.com/121244/ddd";

对于（字符串短网址：短网址（sLongUrl））{

System.out.println(shortUrl);

}

}

公共静态字符串 [] shortUrl（字符串 url）{

// 可以在生成MD5加密字符前自定义混合KEY

字符串键 = "dwz";

// 用于生成 URL 的字符

字符串[] 字符 = 新字符串[]{“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”、“h”、

“i”、“j”、“k”、“l”、“m”、“n”、“o”、“p”、“q”、“r”、“s”、“t”、

“u”、“v”、“w”、“x”、“y”、“z”、“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、

“6”、“7”、“8”、“9”、“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”、“G”、“H”、

“I”、“J”、“K”、“L”、“M”、“N”、“O”、“P”、“Q”、“R”、“S”、“T”、

“U”、“V”、“W”、“X”、“Y”、“Z”

};

// 传入 URL 的 MD5 加密

字符串 sMD5EncryptResult = "";

尝试 {

MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");

md.update((key + url).getBytes());

字节[] 摘要 = md.digest();

sMD5EncryptResult = DatatypeConverter.printHexBinary(digest).toUpperCase();

} 捕捉（NoSuchAlgorithmException e）{

e.printStackTrace();

}

字符串[] resUrl = 新字符串[4];

//获取4组短链接字符串

for (int i = 0; i < 4; i++) {

// 根据一组8个十六进制和0x3FFFFFFF对加密字符进行位与运算

字符串 sTempSubString = sMD5EncryptResult.substring(i * 8, i * 8 + 8);

// 这里需要使用long类型进行转换，因为Inteper.parseInt()只能处理31位，第一位是符号位，不使用long会越界

长 lHexLong = 0x3FFFFFFF & Long.parseLong(sTempSubString, 16);

字符串 outChars = "";

//循环赢得每组6位字符串

for (int j = 0; j < 6; j++) {

// 将得到的值与0x0000003D进行按位与运算，得到字符列表的chars索引（具体取决于chars列表的宽度，防止角标溢出，注意起点为0)

长索引 = 0x0000003D & lHexLong;

// 将得到的字符相乘

outChars += 字符[(int) 索引];

// 每个循环右移 5 位

lHexLong = lHexLong >> 5;

}

// 将字符串存储在对应索引的输出链表中

resUrl[i] = outChars;

}

返回resUrl；

}

}

将数字转换为 base62 算法：

* 十六进制转换工具，最大支持十进制和十六进制转换

* 1、 将十进制数转换为指定的二进制补码字符串；

* 2、 将其他的补数（字符串模式）转换为十进制数

*/

公共类 NumericConvertUtils {

公共静态无效主要（字符串[]参数）{

字符串 str = toOtherNumberSystem(22, 62);

System.out.println(str);

}

/**

* 补码表示的字符集，0-Z 适合表示最多十六进制的符号

*/

private static final char[] 数字 = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',

'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', '我',

'n'、'o'、'p'、'q'、'r'、's'、't'、'u'、'v'、'w'、'x'、'y'、'z ',

'A'、'B'、'C'、'D'、'E'、'F'、'G'、'H'、'I'、'J'、'K'、'L'、'M' ',

'N'、'O'、'P'、'Q'、'R'、'S'、'T'、'U'、'V'、'W'、'X'、'Y'、'Z '};

/**

* 将十进制数转换为指定的二进制补码字符串

*

* @param number 十进制数

* @param 种子指定的补码

* @return 指定补码的字符串

*/

public static String toOtherNumberSystem(long number, int seed) {

如果（数字 < 0) {

number = ((long) 2 * 0x7fffffff) + number + 2;

}

字符[] buf = 新字符[32]；

int charPos = 32;

而（（数字/种子）> 0) {

buf[--charPos] = 数字[(int) (数字 % 种子)];

数字/=种子；

}

buf[--charPos] = 数字[(int) (数字 % 种子)];

return new String(buf, charPos, (32 - charPos));

}

/**

* 将其他的补数（字符串模式）转换为十进制数

*

* @param number 其他的补数（字符串模式）

* @param seed 指定的补码，即参数str的原补码

* @return 十进制数

*/

public static long toDecimalNumber(String number, int seed) {

char[] charBuf = number.toCharArray();

如果（种子 == 10) {

return Long.parseLong(number);

}

长结果 = 0，基数 = 1；

for (int i = charBuf.length - 1; i >= 0; i--) {

整数索引 = 0；

for (int j = 0, 长度 = 数字长度；j < 长度；j++) {

//找到对应字符的角度标签，对应的角度标签就是详细值

如果（数字[j] == charBuf[i]）{

指数 = j;

}

}

结果+=索引*基数；

基础 *= 种子；

}

返回结果；

}

}

结束~

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