一、前言

前幾天整理面試題的時(shí)候，有一道試題是《如何將一個(gè)很長(zhǎng)的URL轉(zhuǎn)換為一個(gè)短的URL，并實(shí)現(xiàn)他們之間的相互轉(zhuǎn)換？》，現(xiàn)在想起來(lái)這是一個(gè)絕對(duì)不簡(jiǎn)單的問(wèn)題，需要考慮很多方面，今天和大家一起學(xué)習(xí)研究一下！

短網(wǎng)址：顧名思義，就是將長(zhǎng)網(wǎng)址縮短到一個(gè)很短的網(wǎng)址，用戶訪問(wèn)這個(gè)短網(wǎng)址可以重定向到原本的長(zhǎng)網(wǎng)址（也就是還原的過(guò)程）。這樣可以達(dá)到易于記憶、轉(zhuǎn)換的目的，常用于有字?jǐn)?shù)限制的微博、二維碼等等場(chǎng)景。

關(guān)于短URL的使用場(chǎng)景，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明一下，看一下業(yè)務(wù)中使用短URL的重要性！

二、短地址使用場(chǎng)景

1、新浪微博

我們?cè)谛吕宋⒉┥习l(fā)布網(wǎng)址的時(shí)候，微博會(huì)自動(dòng)判別網(wǎng)址，并將其轉(zhuǎn)換，例如：https://t.cn/RuPKzRW。為什么要這樣做的？

這是因?yàn)槲⒉┫拗谱謹(jǐn)?shù)為140字一條，那么如果我們需要發(fā)一些鏈接上去，但是這個(gè)鏈接非常的長(zhǎng)，以至于將近要占用我們內(nèi)容的一半篇幅，這肯定是不能被允許的或者說(shuō)用戶體驗(yàn)很差的，所以短網(wǎng)址應(yīng)運(yùn)而生了，短網(wǎng)址這種服務(wù)可以說(shuō)是在微博出現(xiàn)之后才流行開(kāi)來(lái)的！往下看：

（1）首先，我先發(fā)一條微博帶有一個(gè)URL地址： 

（2）然后，看他轉(zhuǎn)換之后顯示的效果是什么樣子的哪？ 

（3）查看對(duì)應(yīng)頁(yè)面元素的HTML源碼如下： 

（4）可以看出：https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/79863301 被轉(zhuǎn)換為：http://t.cn/RuPKzRW，此時(shí)你訪問(wèn)http://t.cn/RuPKzRW是可以定位到https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/79863301，也就是實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換。

2、短網(wǎng)址二維碼

網(wǎng)址在轉(zhuǎn)換成短網(wǎng)址時(shí)，也可以生成相應(yīng)的短網(wǎng)址二維碼，短網(wǎng)址二維碼的應(yīng)用，二維碼核心解決的是跨平臺(tái)、跨現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題；而且二維碼跟應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合之后，所能解決的問(wèn)題會(huì)越來(lái)越多。

（1）短網(wǎng)址二維碼相比短鏈接更方便，能少輸入，盡量少輸入，哪怕只是少點(diǎn)一下鍵盤，都是有意義的。

（2）二維碼只是掃描一個(gè)簡(jiǎn)單的鏈接，打開(kāi)的卻是一個(gè)世界。想象一下，用手機(jī)購(gòu)買售貨機(jī)里商品，二維碼掃描是略快于從用手機(jī)找到該售貨機(jī)并找到該商品的，而且這種操作相對(duì)于搜索/查找而言不是更優(yōu)雅嗎?

（3）所有商超里面的商品，都是使用條碼來(lái)確定商品的***性的，去買單的時(shí)候都是掃描條碼。試想，如果里面加入了更多產(chǎn)品的生產(chǎn)日期、廠家、流轉(zhuǎn)途徑、原材料等等信息，是不是厲害了呢?特別是針對(duì)食品信息的可追溯上，二維碼應(yīng)用場(chǎng)景更廣泛。

三、短地址的好處

除了上述場(chǎng)景中，我們將長(zhǎng)地址轉(zhuǎn)換為短地址的使用場(chǎng)景的優(yōu)點(diǎn)（壓縮URL長(zhǎng)度）之外，短地址還具有很多實(shí)際場(chǎng)景中的優(yōu)點(diǎn)，例如：

（1）節(jié)省網(wǎng)址長(zhǎng)度，便于社交化傳播，一個(gè)是讓URL更短小，傳播更方便，尤其是URL中有中文和特殊字符，短網(wǎng)址解決很長(zhǎng)的URL難以記憶不利于傳播的問(wèn)題；

（2）短網(wǎng)址在我們項(xiàng)目里可以很好的對(duì)開(kāi)放以及對(duì)URL進(jìn)行管理。有一部分網(wǎng)址可以會(huì)涵蓋性、暴力、廣告等信息，這樣我們可以通過(guò)用戶的舉報(bào)，完全管理這個(gè)連接將不出現(xiàn)在我們的應(yīng)用中，對(duì)同樣的URL通過(guò)加密算法之后，得到的地址是一樣的；

（3）方便后臺(tái)跟蹤點(diǎn)擊量、地域分布等用戶統(tǒng)計(jì)。我們可以對(duì)一系列的網(wǎng)址進(jìn)行流量，點(diǎn)擊等統(tǒng)計(jì)，挖掘出大多數(shù)用戶的關(guān)注點(diǎn)，這樣有利于我們對(duì)項(xiàng)目的后續(xù)工作更好的作出決策；

（4）規(guī)避關(guān)鍵詞、域名屏蔽手段、隱藏真實(shí)地址，適合做付費(fèi)推廣鏈接；

（5）當(dāng)你看到一個(gè)淘寶的寶貝連接后面是200個(gè)“e7x8bv7c8bisdj”這樣的字符的時(shí)候，你還會(huì)覺(jué)得舒服嗎。更何況微博字?jǐn)?shù)只有140字，微博或短信里，字?jǐn)?shù)不夠，你用條短網(wǎng)址就能幫你騰出很多空間來(lái)；

四、短網(wǎng)址服務(wù)提供平臺(tái)

目前，國(guó)內(nèi)網(wǎng)又很多提供短地址服務(wù)的平臺(tái)，例如：

• 新浪：http://sina.lt/
• 百度：http://dwz.cn/
• 0x3：http://0x3.me/
• MRW：http://mrw.so/

等等還有很多，這個(gè)可以搜索一下就會(huì)有很多！但是一個(gè)注意的是，如果使用某一個(gè)平臺(tái)的短地址服務(wù)，一定要保證長(zhǎng)期可靠的服務(wù)，不然一段時(shí)間失效了，我們以前已經(jīng)轉(zhuǎn)換的URL就完了！

這里以百度例，將我們上述博客的地址轉(zhuǎn)換為短地址如下所示：

當(dāng)然，對(duì)于我們的業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，如果自己可以提供自己的短URL服務(wù)那才是更好的，不需要受制于人！（中國(guó)芯片需要崛起?。。。?/p>

五、關(guān)于如何生成短地址URL的討論

關(guān)于短地址URL如何生成方式的，網(wǎng)上有很多方式，有基于映射的，有基于Hash的，有基于簽名的，但是總的來(lái)說(shuō)并不能滿足絕大部分場(chǎng)景的使用，或者說(shuō)是一種錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)方式。這里不再重復(fù)造輪子！以下是知乎用戶iammutex關(guān)于該問(wèn)題的探討，截圖過(guò)來(lái)和大家一起學(xué)習(xí)一下：

六、生成短地址URL需要注意的

看到上述知乎用戶iammutex關(guān)于如何正確生成短地址URL的探討，我們知道了，可以通過(guò)發(fā)號(hào)器的方式正確的生成短地址，生成算法設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）利用放號(hào)器，初始值為0，對(duì)于每一個(gè)短鏈接生成請(qǐng)求，都遞增放號(hào)器的值，再將此值轉(zhuǎn)換為62進(jìn)制（a-zA-Z0-9），比如***次請(qǐng)求時(shí)放號(hào)器的值為0，對(duì)應(yīng)62進(jìn)制為a，第二次請(qǐng)求時(shí)放號(hào)器的值為1，對(duì)應(yīng)62進(jìn)制為b，第10001次請(qǐng)求時(shí)放號(hào)器的值為10000，對(duì)應(yīng)62進(jìn)制為sBc。

（2）將短鏈接服務(wù)器域名與放號(hào)器的62進(jìn)制值進(jìn)行字符串連接，即為短鏈接的URL，比如：t.cn/sBc。

（3）重定向過(guò)程：生成短鏈接之后，需要存儲(chǔ)短鏈接到長(zhǎng)鏈接的映射關(guān)系，即sBc -> URL，瀏覽器訪問(wèn)短鏈接服務(wù)器時(shí)，根據(jù)URL Path取到原始的鏈接，然后進(jìn)行302重定向。映射關(guān)系可使用K-V存儲(chǔ)，比如Redis或Memcache。

七、生成短地址之后如何跳轉(zhuǎn)哪？

對(duì)于該部分的討論，我們可以認(rèn)為他是整個(gè)交互的流程，具體的流程細(xì)節(jié)如下：

（1）用戶訪問(wèn)短鏈接：http://t.cn/RuPKzRW；

（2）短鏈接服務(wù)器t.cn收到請(qǐng)求，根據(jù)URL路徑RuPKzRW獲取到原始的長(zhǎng)鏈接（KV緩存數(shù)據(jù)庫(kù)中去查找）：https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/79863301；

（3）服務(wù)器返回302狀態(tài)碼，將響應(yīng)頭中的Location設(shè)置為：https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/79863301；

（4）瀏覽器重新向https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/79863301發(fā)送請(qǐng)求；

（5）返回響應(yīng)；

八、短地址發(fā)號(hào)器優(yōu)化方案

1、算法優(yōu)化

采用以上算法，如果不加判斷，那么即使對(duì)于同一個(gè)原始URL，每次生成的短鏈接也是不同的，這樣就會(huì)浪費(fèi)存儲(chǔ)空間（因?yàn)樾枰鎯?chǔ)多個(gè)短鏈接到同一個(gè)URL的映射），如果能將相同的URL映射成同一個(gè)短鏈接，這樣就可以節(jié)省存儲(chǔ)空間了。主要的思路有如下兩個(gè)：

方案1：查表

每次生成短鏈接時(shí)，先在映射表中查找是否已有原始URL的映射關(guān)系，如果有，則直接返回結(jié)果。很明顯，這種方式效率很低。

方案2：使用LRU本地緩存，空間換時(shí)間

使用固定大小的LRU緩存，存儲(chǔ)最近N次的映射結(jié)果，這樣，如果某一個(gè)鏈接生成的非常頻繁，則可以在LRU緩存中找到結(jié)果直接返回，這是存儲(chǔ)空間和性能方面的折中。

2、可伸縮和高可用

如果將短鏈接生成服務(wù)單機(jī)部署，缺點(diǎn)一是性能不足，不足以承受海量的并發(fā)訪問(wèn)，二是成為系統(tǒng)單點(diǎn)，如果這臺(tái)機(jī)器宕機(jī)則整套服務(wù)不可 用，為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以將系統(tǒng)集群化，進(jìn)行“分片”。

在以上描述的系統(tǒng)架構(gòu)中，如果發(fā)號(hào)器用Redis實(shí)現(xiàn)，則Redis是系統(tǒng)的瓶頸與單點(diǎn)，因此，利用數(shù)據(jù)庫(kù)分片的設(shè)計(jì)思想，可部署多個(gè)發(fā)號(hào)器實(shí)例，每個(gè)實(shí)例負(fù)責(zé)特定號(hào)段的發(fā)號(hào)，比如部署10臺(tái)Redis，每臺(tái)分別負(fù)責(zé)號(hào)段尾號(hào)為0-9的發(fā)號(hào)，注意此時(shí)發(fā)號(hào)器的步長(zhǎng)則應(yīng)該設(shè)置為10（實(shí)例個(gè)數(shù)）。

另外，也可將長(zhǎng)鏈接與短鏈接映射關(guān)系的存儲(chǔ)進(jìn)行分片，由于沒(méi)有一個(gè)中心化的存儲(chǔ)位置，因此需要開(kāi)發(fā)額外的服務(wù)，用于查找短鏈接對(duì)應(yīng)的原始鏈接的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，這樣才能去正確的節(jié)點(diǎn)上找到映射關(guān)系。

九、如何用代碼實(shí)現(xiàn)短地址

說(shuō)到這里終于說(shuō)到重點(diǎn)了，很多小伙伴已經(jīng)按捺不住了，不好意思讓大家失望了，這只是一片簡(jiǎn)單的文章，并不能把這么繁雜的一個(gè)系統(tǒng)演示清楚！秉著不要重復(fù)造輪子的原則，這里給出一個(gè)為數(shù)不多還算可以的實(shí)現(xiàn)短地址的開(kāi)源項(xiàng)目：urlshorter

注意：urlshorter本身還是基于隨機(jī)的方式生成短地址的，并不算是一個(gè)短地址發(fā)號(hào)器，因此會(huì)有性能問(wèn)題和沖突的出現(xiàn)，和知乎用戶iammutex 描述的實(shí)現(xiàn)方式還是有區(qū)別的！而關(guān)于短地址發(fā)號(hào)器的方式目前還沒(méi)有找到更好的開(kāi)源項(xiàng)目可供參考！

項(xiàng)目地址：https://gitee.com/tinyframework/urlshorter

十、總結(jié)

到此為止，我們一起學(xué)習(xí)了什么是短地址，短地址的優(yōu)點(diǎn)，如何選擇一種正確的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的短地址，以及在碼云上找到的一個(gè)還算可以的短地址生成項(xiàng)目，相信此時(shí)的你能夠有一個(gè)更好的了解！