短链接

短链接就是将长度较长的链接压缩成较短的链接。

好处：便于发布、传播。

短链跳转访问原理

其实就是在后台保存有短链和长链的映射关系，然后进行重定向，让浏览器跳转到对应的长链接。首先访问短链接，根据短链接查询数据库获取完整长链接，返回301或者302，让浏览器重定向到目标地址，浏览器跳转到长链接。

例子：当访问短链接，https://域名/xxx时，后端返回了302，同时多了一个Location响应头，值就是原始链接地址。

关于重定向：

• 301 永久重定向
• 302 临时重定向 （很多短链生成平台其实都是走的302重定向）

解决方案：

第一种是对 URL 进行hash运算，得到较短的hash值，Murmur哈希就是其中之一。既然是通过哈希函数，就避免不了哈希冲突。虽然这概率很低，但我们设计系统时需要考虑。

第二种对数据存储，由短链接跳转到长链接，肯定有必然的关系，我们需要把他们保存起来，存储的方式有Redis、Mysql等数据库。

例子：如果是Mysql存储，表结构大概有（自增id、短链接、长链接、创建时间）这些字段；我们可以通过生成的短链接，查询数据库是否有存在的短链接。不存在，直接存储；存在，需要二次拼接生成短链接，直到不存在为止，进行存储。如果当数据库数据变多，我们需要优化，短链接字段需要加唯一性索引。如果再一次优化，可以使用布隆过滤器，将新生成的短链接在布隆过滤器里进行查找，不存在直接插入数据库。

生成短链接方法：

1. 根据唯一自增id后，再转换为62进制字符串，生成短链接。优点：ID唯一，生成的短链不会重复和冲突；缺点：高并发下有性能瓶颈。
2. 雪花算法。优点：高性能；缺点：生成的ID比较长。
3. Redis自增。优点：高性能，高并发；缺点：是中间件，有维护成本。
4. Hash算法，常见有MD5、SHA算法。但这里我们一般采用Google的Murmurhash算法，优点：哈希冲突的概率低，速度比MD5快，缺点：有几率哈希冲突。

<!-- 引包 -->     
<dependency>
   <groupId>com.google.guava</groupId>
   <artifactId>guava</artifactId>
   <version>31.1-jre</version>
</dependency>
 <!-- 使用 -->    
 public static void main(String[] args) {
   System.out.println(Hashing.murmur3_128().hashString("长链接", StandardCharsets.UTF_8));
   System.out.println(Hashing.murmur3_32_fixed().hashString("长链接", StandardCharsets.UTF_8));
   System.out.println(Hashing.murmur3_32_fixed().hashLong(Long.MAX_VALUE));
   System.out.println(Hashing.murmur3_128().hashString("长链接", StandardCharsets.UTF_8).padToLong());
 }

示例

使用用Hash算法 + Base62 编码生成短链。

数据库表结构

 # 短链表
create table `t_short_link`
(
    `id`             bigint primary key auto_increment comment '主键ID',
    `short_link`     varchar(32)  not null default '' comment '短链接',
    `long_link_hash` bigint       not null default 0  comment  'hash值',
    `long_link`      varchar(128) not null default '' comment '长链接',
    `status`         tinyint      not null default 1  comment '状态：1-可用，0-不可用',
    `expiry_time`    datetime     null comment '过期时间',
    `create_time`    datetime     not null default current_timestamp comment '创建时间'
) comment '短链表';
# 创建对应的索引
create index idx_sl_hash_long_link on t_short_link (long_link_hash, long_link);
create index idx_sl_short_link on t_short_link (short_link);

工具类

/**
 * 短链接 - 工具类
 */
public class Base62Utils {
    private static final int SCALE = 62;
    // 下面的字符，可以随便打乱，安全性更高
    private static final char[] BASE_62_ARRAY = {
            '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',
            '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'
    };
    private static final String BASE_62_CHARACTERS = String.valueOf(BASE_62_ARRAY);
    /**
     * 将long类型编码成Base62字符串
     * @param num
     * @return
     */
    public static String encodeToBase62String(long num) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (num > 0) {
            sb.insert(0, BASE_62_ARRAY[(int) (num % SCALE)]);
            num /= SCALE;
        }
        return sb.toString();
    }
    /**
     * 将Base62字符串解码成long类型
     * @param base62Str
     * @return
     */
    public static long decodeToLong(String base62Str) {
        long num = 0, coefficient = 1;
        String reversedBase62Str = new StringBuilder(base62Str).reverse().toString();
        for (char base62Character : reversedBase62Str.toCharArray()) {
            num += BASE_62_CHARACTERS.indexOf(base62Character) * coefficient;
            coefficient *= SCALE;
        }
        return num;
    }
    public static void main(String[] args) {
        String data = "6s3brYkS9OQp7YpY7RHR+GOJUdp//tdRrVPyiUcuJhJZPaHS9dStwDCdOWNWuHk=";
        Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();
        System.out.println(encoder.encodeToString(data.getBytes()));
        Base64.Encoder encoder2 = Base64.getUrlEncoder();
        System.out.println(encoder2.encodeToString(data.getBytes()));
        // 编码 这个编码后 有 url的特殊字符
        System.out.println(URLEncoder.encode(data));
    }
}

测试方法

@SpringBootTest
public class ShortLinkTest {
    @Autowired(required = false)
    private ShortLinkService shortLinkService;
    // 生成短链接
    @Test
    void test1() throws Exception {
        String shortLink = shortLinkService.generateShortLink("https://www.good.com/xxx");
        System.err.println("生成的短链为：" + shortLink);
    }
}

Service层

@Service
public class ShortLinkServiceImpl implements ShortLinkService {
    @Autowired(required = false)
    private ShortLinkManager shortLinkManager;
    /**
     * 生成短链接
     *
     * @param longLink 长连接
     * @return {@code String}
     */
    @Override
    public String generateShortLink(String longLink) {
        // 使用 Murmurhash算法，进行哈希，得到长链接Hash值
        long longLinkHash = Hashing.murmur3_32_fixed().hashString(longLink, StandardCharsets.UTF_8).padToLong();
        System.out.println(longLinkHash); 
        // 通过长链接Hash值和长链接检索 (查询数据库里是否唯一)
        String shortLink = "";
        // SQL 模拟操作 getShortLink(长链接Hash值,长链接) 判定是否唯一
          // SQL ...
        if (StringUtils.isNotBlank(shortLink)) {
            return shortLink;
        }
        // 如果Hash冲突则加随机盐再次Hash
        return regenerateOnHashConflict(longLink, longLinkHash);
    }
    // 参数1 长连接  参数2 生成的Hash
    private String regenerateOnHashConflict(String longLink, long longLinkHash) {
        // 这个工具类是 雪花算法的工具类
        SnowFlakeUtils snowFlakeUtil = new SnowFlakeUtils();
        // 雪花算法 生成主键id
        long id = snowFlakeUtil.nextId();
        long uniqueIdHash = Hashing.murmur3_32_fixed().hashLong(id).padToLong();
        // 相减主要是为了让哈希值更小
        String shortLink = Base62Utils.encodeToBase62String(Math.abs(longLinkHash - uniqueIdHash));
        System.out.println("产生更短的短连接" + shortLink);
        // SQL 模拟操作 isShortLinkRepeated(短链接) 判定是短链接否唯一
          // SQL ... 如果为false 代表 短链接不存在表中
        boolean isShort = false;
        if (!isShort) {
             // SQL 模拟操作 saveShortLink 保存表中 （shortLink、longLinkHash、longLink）
               // SQL ... 
            return shortLink;
        }
        // 如果有 短链接 重复 再走一遍
        return regenerateOnHashConflict(longLink, longLinkHash);
    }
}