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短链接系统设计

问题​

如何设计一个像 bit.ly 这样的短链接服务？

答案​

核心需求​

  • 长 URL → 短 URL（如 https://s.cn/abc123）
  • 短 URL → 301/302 重定向到长 URL
  • 高可用、高性能

整体架构​

短码生成方案​

方案原理优缺点
哈希截取MD5/MurmurHash 取前 6 位可能冲突
发号器（推荐）自增 ID → Base62 编码无冲突、有序
随机生成随机字符串 + 查重性能差

发号器 + Base62（推荐方案）​

自增 ID → Base62 短码
public class ShortUrlService {
    private static final String BASE62 = 
        "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    
    // 自增 ID 转 Base62 字符串
    public String idToBase62(long id) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (id > 0) {
            sb.append(BASE62.charAt((int) (id % 62)));
            id /= 62;
        }
        return sb.reverse().toString();  // 6 位 Base62 可表示 62^6 ≈ 568 亿
    }
    
    public String createShortUrl(String longUrl) {
        // 1. 通过发号器获取唯一 ID（雪花算法/号段模式）
        long id = idGenerator.nextId();
        
        // 2. 转为短码
        String code = idToBase62(id);
        
        // 3. 存储映射关系
        save(code, longUrl);
        
        return "https://s.cn/" + code;
    }
}

重定向流程​

短链跳转
@GetMapping("/{code}")
public void redirect(@PathVariable String code, HttpServletResponse response) 
        throws IOException {
    // 1. 先查 Redis 缓存
    String longUrl = redisTemplate.opsForValue().get("short:" + code);
    
    // 2. 缓存未命中查数据库
    if (longUrl == null) {
        longUrl = urlMapper.findByCode(code);
        if (longUrl != null) {
            redisTemplate.opsForValue().set("short:" + code, longUrl, 24, TimeUnit.HOURS);
        }
    }
    
    if (longUrl != null) {
        response.sendRedirect(longUrl);  // 302 临时重定向（方便统计点击）
    } else {
        response.sendError(404);
    }
}
301 vs 302
  • 301 永久重定向：浏览器缓存，后续不再请求短链服务 → 节省服务器压力，但无法统计点击
  • 302 临时重定向：每次都经过短链服务 → 可以统计点击量，推荐

常见面试问题​

Q1: 如何防止同一长 URL 生成多个短码？​

答案：

用布隆过滤器或数据库唯一索引。也可以对长 URL 做哈希查表，如果已存在就直接返回。但实际业务中，允许同一长 URL 生成多个短码（不同渠道投放需要独立统计）更常见。

Q2: 短码用 6 位够吗？​

答案：

6 位 Base62 = 62662^6 ≈ 568 亿个短码，对绝大多数场景足够。如果不够，扩展到 7 位即 62762^7 ≈ 3.5 万亿。

Q3: 高并发下发号器如何设计？​

答案：

  • 号段模式：每次从数据库批量取一段 ID（如 1000 个），用完再取，减少数据库压力
  • 雪花算法：分布式 ID 生成，单机 QPS 可达百万

详见 分布式 ID 生成。

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