短链服务设计

目录

• 一 什么是 URL 短链
• 二 短链跳转主要原理
  • 短链接跳转的示例代码
• 三 设计短链服务要考虑的点
• 四 生成短链的示例代码
• 五 短链为什么要设置过期
• 六 布隆式过滤器防重复
  • 防重复流程
  • 为什么这么做
• 七 实际使用场景
  • 做裂变引流时，我们服务采用短链加二维码的方式

资料参考地址1: 系统设计之路：如何设计一个URL短链服务

资料参考地址2:分布式系统设计-短连接服务设计

一 什么是 URL 短链

URL 短链，就是把原来较长的网址，转换成比较短的网址。

好处是

• 网址短、美观、便于发布、传播，可以写更多有意义的文字；
• 我们平常看到的二维码，本质上也是一串 URL ，如果是长链，对应的二维码会密密麻麻，扫码的时候机器很难识别，而短链则不存在这个问题；
• 出于安全考虑，不想让有意图的人看到原始网址

二 短链跳转主要原理

重定向

客户端（或浏览器）请求短链： https://j.mp/38Zx5XC

短链服务器收到请求后，返回 status code: 301 或 302 ，说明需要跳转，同时也通过 location 字段告知客户端：你要访问的其实是下面这个长网址 ：
https://activity.icoolread.com/act7/212/duanxin/index

客户端收到短链服务器的应答后，再去访问长网址：
https://activity.icoolread.com/

[

短链接跳转的示例代码

好的，以下是一个使用 Spring Boot 实现短链接跳转的示例代码，通过返回 301 或 302 状态码并设置 Location 头来实现跳转。

在 ShortUrlController 类：

import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class ShortUrlController {
    // 这里简单模拟一个短链接到长链接的映射关系，实际应用中可以使用数据库存储
    private static final String SHORT_URL_TO_LONG_URL_MAP = "https://example.com/long-url";

    @GetMapping("/short/{shortUrlId}")
    public ResponseEntity<Void> redirectToLongUrl(@PathVariable String shortUrlId) {
        // 这里假设 shortUrlId 是唯一标识，根据实际情况获取对应的长链接
        String longUrl = SHORT_URL_TO_LONG_URL_MAP;

        // 返回 302 临时重定向，也可以根据需求改为 301 永久重定向
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.FOUND).header("Location", longUrl).build();
    }
}

三 设计短链服务要考虑的点

• 高可用-搭集群-负载均衡
• 读流量大时考虑缓存
• 数据量大时考虑分库分表以及过期清除

四 生成短链的示例代码

将长链接经过MurmurHash算法生成整数，然后将整数转换为Base62字符

<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>30.1-jre</version> 
</dependency>

import com.google.common.hash.Hashing;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

public class UrlShortenerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String longUrl = "https://www.example.com"; // 要缩短的长链接

        // 使用MurmurHash算法生成整数
        int murmurHash = Hashing.murmur3_32().hashString(longUrl, StandardCharsets.UTF_8).asInt();

        // 将生成的整数转化为Base62的字符
        String base62 = encodeBase62(murmurHash);

        System.out.println("Long URL: " + longUrl);
        System.out.println("MurmurHash: " + murmurHash);
        System.out.println("Short URL (Base62): " + base62);
    }

    // 使用Base62编码将整数转化为字符串
    private static String encodeBase62(int num) {
        String characters = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
        StringBuilder result = new StringBuilder();

        while (num > 0) {
            int remainder = num % 62;
            result.insert(0, characters.charAt(remainder));
            num /= 62;
        }

        return result.toString();
    }
}

五 短链为什么要设置过期

1.安全性：如果短链永久有效，那么一旦短链泄露或者被滥用，长链接将永远处于风险之中。过期机制可以降低这种风险，因为即使短链被泄露，只要短链已过期，长链接将不再可用。

2.资源管理：短链服务需要存储大量的短链接映射，如果不实行过期机制，数据库会不断增长，导致资源浪费。过期机制可以自动删除不再需要的短链接映射，释放资源。

3.促使用户行动：短链的过期时间可以用来促使用户尽快点击链接，例如，在市场推广中，您可以创建一个短链，仅在活动期间有效，这样可以增加用户点击的紧迫感。

要实现短链的过期功能，可以考虑以下步骤：

1. 数据库表设计：在短链接的数据库表中添加一个过期时间字段（expiration_date），用于存储短链的过期日期和时间。

   CREATE TABLE url_mapping (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    long_url VARCHAR(255) NOT NULL,
    short_url VARCHAR(50) NOT NULL,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    expiration_date TIMESTAMP
   );
   

2. 生成短链时设置过期时间：在生成短链接时，为其设置一个过期时间，可以是从当前时间开始的一段时间后，或者是一个具体的未来日期和时间。这可以在业务逻辑中实现。

   public String shortenUrl(String longUrl, LocalDateTime expirationDate) {
    String shortUrl = generateShortUrl();
    UrlMapping urlMapping = new UrlMapping();
    urlMapping.setLongUrl(longUrl);
    urlMapping.setShortUrl(shortUrl);
    urlMapping.setExpirationDate(expirationDate);
    urlMappingRepository.save(urlMapping);
    return BASE_URL + shortUrl;
   }
   

3. 验证短链是否过期：在访问短链接时，首先验证当前时间是否在过期时间之前。如果短链已过期，可以采取适当的措施，例如返回一个过期提示或重定向到其他页面。

   public String expandUrl(String shortUrl) {
    UrlMapping urlMapping = urlMappingRepository.findByShortUrl(shortUrl);
    if (urlMapping != null) {
        LocalDateTime expirationDate = urlMapping.getExpirationDate();
        if (expirationDate == null || expirationDate.isAfter(LocalDateTime.now())) {
            return urlMapping.getLongUrl();
        } else {
            // 短链已过期，采取适当的处理
            return "Short URL has expired";
        }
    }
    return "Short URL not found";
   }
   

通过这种方式，您可以实现短链接的过期功能，确保链接在指定的时间后不再可用。请注意，过期功能的具体实现方式可以根据需求进行调整，例如，您可以使用定时任务来定期清理过期链接，或者将过期链接移动到归档表中，以减小数据库大小。

六 布隆式过滤器防重复

可用redisson的实现布隆过滤器

防重复流程

先通过布隆过滤器进行快速初步判断，如果布隆过滤器显示不存在，直接插入数据库可以减少不必要的数据库查询，提高效率。若布隆过滤器显示存在，再到数据库精准查询，能确保准确性，避免误判导致的重复插入。

为什么这么做

这种方式能避免对数据库的过多访问，因为布隆过滤器可以在内存中快速进行判断，拦截大部分明显不存在的短链，只有在可能存在重复的情况下才去查询数据库。同时，通过布隆过滤器和数据库的双重验证，能有效保证短链的唯一性。

七 实际使用场景

做裂变引流时，我们服务采用短链加二维码的方式

原因有这几点：

一是美观，长链接杂乱、复杂二维码看起来不精致，换成短链与简洁二维码，视觉上更清爽，能提升用户参与意愿。

二是时效管控，短链可设置有效期，给用户紧迫感，督促他们赶紧分享，加速裂变传播。

三是数据安全，短链能隐藏真实接口，防止数据被篡改，保障业务数据可靠。

四是数据追踪，通过短链能精准记录用户操作，了解行为、来源等信息，方便后续优化营销策略。

另外，关于能否在微信分享，答案是可以，只要把短链域名加入微信白名单就行，这样就能利用微信平台做好裂变引流。