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一、前言
前幾天整理面試題的時候，有一道試題是《如何將一個很長的URL轉(zhuǎn)換為一個短的URL，并實現(xiàn)他們之間的相互轉(zhuǎn)換？》，現(xiàn)在想起來這是一個絕對不簡單的問題，需要考慮很多方面，今天和大家一起學(xué)習(xí)研究一下！
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短網(wǎng)址：顧名思義，就是將長網(wǎng)址縮短到一個很短的網(wǎng)址，用戶訪問這個短網(wǎng)址可以重定向到原本的長網(wǎng)址（也就是還原的過程）。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、二維碼等等場景。
關(guān)于短URL的使用場景，舉個簡單的例子來說明一下，看一下業(yè)務(wù)中使用短URL的重要性！
二、短地址使用場景
1、新浪微博
我們在新浪微博上發(fā)布網(wǎng)址的時候，微博會自動判別網(wǎng)址，并將其轉(zhuǎn)換，例如：https://t.cn/RuPKzRW。為什么要這樣做的？
這是因為微博限制字?jǐn)?shù)為140字一條，那么如果我們需要發(fā)一些鏈接上去，但是這個鏈接非常的長，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用戶體驗很差的，所以短網(wǎng)址應(yīng)運(yùn)而生了，短網(wǎng)址這種服務(wù)可以說是在微博出現(xiàn)之后才流行開來的！往下看：
（1）首先，我先發(fā)一條微博帶有一個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）查看對應(yīng)頁面元素的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，此時你訪問http://t.cn/RuPKzRW是可以定位到https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/79863301，也就是實現(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，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、跨現(xiàn)實的數(shù)據(jù)傳輸問題；而且二維碼跟應(yīng)用場景結(jié)合之后，所能解決的問題會越來越多。
（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，哪怕只是少點一下鍵盤，都是有意義的。
（2）二維碼只是掃描一個簡單的鏈接，打開的卻是一個世界。想象一下，用手機(jī)購買售貨機(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，都是使用條碼來確定商品的***性的，去買單的時候都是掃描條碼。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?特別是針對食品信息的可追溯上，二維碼應(yīng)用場景更廣泛。
三、短地址的好處
除了上述場景中，我們將長地址轉(zhuǎn)換為短地址的使用場景的優(yōu)點（壓縮URL長度）之外，短地址還具有很多實際場景中的優(yōu)點，例如：
（1）節(jié)省網(wǎng)址長度，便于社交化傳播，一個是讓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)址解決很長的URL難以記憶不利于傳播的問題；
（2）短網(wǎng)址在我們項目里可以很好的對開放以及對URL進(jìn)行管理。有一部分網(wǎng)址可以會涵蓋性、暴力、廣告等信息，這樣我們可以通過用戶的舉報，完全管理這個連接將不出現(xiàn)在我們的應(yīng)用中，對同樣的URL通過加密算法之后，得到的地址是一樣的；
（3）方便后臺跟蹤點擊量、地域分布等用戶統(tǒng)計。我們可以對一系列的網(wǎng)址進(jìn)行流量，點擊等統(tǒng)計，挖掘出大多數(shù)用戶的關(guān)注點，這樣有利于我們對項目的后續(xù)工作更好的作出決策；
（4）規(guī)避關(guān)鍵詞、域名屏蔽手段、隱藏真實地址，適合做付費(fèi)推廣鏈接；
（5）當(dāng)你看到一個淘寶的寶貝連接后面是200個“e7x8bv7c8bisdj”這樣的字符的時候，你還會覺得舒服嗎。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；
四、短網(wǎng)址服務(wù)提供平臺
目前，國內(nèi)網(wǎng)又很多提供短地址服務(wù)的平臺，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，這個可以搜索一下就會有很多！但是一個注意的是，如果使用某一個平臺的短地址服務(wù)，一定要保證長期可靠的服務(wù)，不然一段時間失效了，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，對于我們的業(yè)務(wù)來說，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?。ㄖ袊酒枰绕穑。。。?/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，但是總的來說并不能滿足絕大部分場景的使用，或者說是一種錯誤的設(shè)計方式。這里不再重復(fù)造輪子！以下是知乎用戶iammutex關(guān)于該問題的探討，截圖過來和大家一起學(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，可以通過發(fā)號器的方式正確的生成短地址，生成算法設(shè)計要點如下：
（1）利用放號器，初始值為0，對于每一個短鏈接生成請求，都遞增放號器的值，再將此值轉(zhuǎn)換為62進(jìn)制（a-zA-Z0-9），比如***次請求時放號器的值為0，對應(yīng)62進(jìn)制為a，第二次請求時放號器的值為1，對應(yīng)62進(jìn)制為b，第10001次請求時放號器的值為10000，對應(yīng)62進(jìn)制為sBc。
（2）將短鏈接服務(wù)器域名與放號器的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）重定向過程：生成短鏈接之后，需要存儲短鏈接到長鏈接的映射關(guān)系，即sBc -> URL，瀏覽器訪問短鏈接服務(wù)器時，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，比如Redis或Memcache。
七、生成短地址之后如何跳轉(zhuǎn)哪？
對于該部分的討論，我們可以認(rèn)為他是整個交互的流程，具體的流程細(xì)節(jié)如下：
（1）用戶訪問短鏈接：http://t.cn/RuPKzRW；
（2）短鏈接服務(wù)器t.cn收到請求，根據(jù)URL路徑RuPKzRW獲取到原始的長鏈接（KV緩存數(shù)據(jù)庫中去查找）：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)送請求；
（5）返回響應(yīng)；
八、短地址發(fā)號器優(yōu)化方案
1、算法優(yōu)化
采用以上算法，如果不加判斷，那么即使對于同一個原始URL，每次生成的短鏈接也是不同的，這樣就會浪費(fèi)存儲空間（因為需要存儲多個短鏈接到同一個URL的映射），如果能將相同的URL映射成同一個短鏈接，這樣就可以節(jié)省存儲空間了。主要的思路有如下兩個：
方案1：查表
每次生成短鏈接時，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，空間換時間
使用固定大小的LRU緩存，存儲最近N次的映射結(jié)果，這樣，如果某一個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，缺點一是性能不足，不足以承受海量的并發(fā)訪問，二是成為系統(tǒng)單點，如果這臺機(jī)器宕機(jī)則整套服務(wù)不可 用，為了解決這個問題，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)號器用Redis實現(xiàn)，則Redis是系統(tǒng)的瓶頸與單點，因此，利用數(shù)據(jù)庫分片的設(shè)計思想，可部署多個發(fā)號器實例，每個實例負(fù)責(zé)特定號段的發(fā)號，比如部署10臺Redis，每臺分別負(fù)責(zé)號段尾號為0-9的發(fā)號，注意此時發(fā)號器的步長則應(yīng)該設(shè)置為10（實例個數(shù)）。
另外，也可將長鏈接與短鏈接映射關(guān)系的存儲進(jìn)行分片，由于沒有一個中心化的存儲位置，因此需要開發(fā)額外的服務(wù)，用于查找短鏈接對應(yīng)的原始鏈接的存儲節(jié)點，這樣才能去正確的節(jié)點上找到映射關(guān)系。
九、如何用代碼實現(xiàn)短地址
說到這里終于說到重點了，很多小伙伴已經(jīng)按捺不住了，不好意思讓大家失望了，這只是一片簡單的文章，并不能把這么繁雜的一個系統(tǒng)演示清楚！秉著不要重復(fù)造輪子的原則，這里給出一個為數(shù)不多還算可以的實現(xiàn)短地址的開源項目：urlshorter
注意：urlshorter本身還是基于隨機(jī)的方式生成短地址的，并不算是一個短地址發(fā)號器，因此會有性能問題和沖突的出現(xiàn)，和知乎用戶iammutex 描述的實現(xiàn)方式還是有區(qū)別的！而關(guān)于短地址發(fā)號器的方式目前還沒有找到更好的開源項目可供參考！
項目地址：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，如何選擇一種正確的方式來實現(xiàn)我們的短地址，以及在碼云上找到的一個還算可以的短地址生成項目，相信此時的你能夠有一個更好的了解！
文章名稱：面試必備：如何將一個長URL轉(zhuǎn)換為一個短URL？
瀏覽路徑：http://fisionsoft.com.cn/article/djchgjs.html
