Java 网址短链接服务原理及解决方案

一、背景

现在在各种圈的产品各种推广地址，由于URL地址过长，不美观、不方便收藏、发布、传播以及各种发文字数限制等问题，微信、微博都在使用短链接技术。最近由于使用的三方的生成、解析短链接服务开始限制使用以及准备收费、不方便统计分析、不方便流控等问题，决定自建一个短地址服务。

二、原理

比如，http://a.b.com/15uOVS 这个短地址

第1步，浏览器请求这个地址

第2步，通过DNS后到短地址服务端，还原这个短地址对应的原始长地址。

第3步，请求http 301 或302到原始的长地址上

第4步，浏览器拿到原始长地址的响应response

三、实现

短地址服务的核心是短地址和长地址的转化映射算法。

最简单的算法是把原来的长地址做MD5摘要记为key，长地址记为value。把key value放入服务端缓存中比如redis中。

反向解析时通过URL解决出key来，比如上面的短地址key = 15uOVS 。然后通过key去缓存中获取原始长地址value实现URL地址还原。

MD5摘要有几个明显的问题：

1、短地址的长度受限，比如MD5后的数据长度是32位，需要进行分段循环处理，使短地址足够短

2、MD5的哈希碰撞问题，有一定的概率重复，解决此问题，需要不断的提升算法的复杂度，有些得不偿失

当然不止MD5实现算法比较多，大家可以自行谷歌。

笔者的实现原理如下：

1、新建一张表，主要字段包括自增ID【这里有个小技巧，可以给自增ID设置一个漂亮的起步值，使短地址码随机性更好一些，不建议从0开始自增，比如alter table mapping_info  AUTO_INCREMENT=1112345612;】，原始长地址URL等，做一个自增的10进制长整型短地址key，然后把key转化成62进制，映射到0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz这62个字符上，做成6位的短链接码，如开头的例子15uOVS，【 6位62进制数，对应的号码空间为62的6次方，约等于568亿，即可以生成586亿的短网址，基本能满足需求】。

    2、把短地址码及长地址，通过key value的形式放入redis和数据库中。

3、写一个过滤器ShortUrlMappingFilter 过滤器（为什么是过滤器，因为过滤器是对请求进行过滤转发的，不明白自己谷歌）的执行order设为第一个执行，即值最小。

注： 拦截器、过滤器、监听器的执行顺序    --->   监听器 > 过滤器 > 拦截器 > controller执行 > 拦截器 > 过滤器 > 监听器

相关核心代码如下：

（一） 、ShortUrlMappingFilter过滤器如下：

/**
* @author xuzhujack
**/
public class ShortUrlMappingFilter implements Filter {
private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ShortUrlMappingFilter.class);
private static final int shortUrlKeyLength = 6;
@Override
public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    LOGGER.info("ShortUrlMappingFilter init ...........");
}

@Override
public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
   LOGGER.info("ShortUrlMappingFilter url mapping start......");
   HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
   HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) servletResponse;
   BeanFactory factory = WebApplicationContextUtils
   .getRequiredWebApplicationContext(request.getServletContext());
   ShortUrlService shortUrlService = (ShortUrlService) factory.getBean("shortUrlService");

if(request.getRequestURI().substring(1).trim().length()== shortUrlKeyLength){
     ShortUrlDto query = new ShortUrlDto();
     query.setId(ShortUrlUtils.base62Decode(request.getRequestURI().substring(1).trim()));
     ShortUrl shortUrl = shortUrlService.queryShortUrl(query);
     if (shortUrl == null) {
       LOGGER.error("ShortUrlMappingFilter shortUrl is null ...........dto is {}", query);
       throw new ServletException();
     } else {
       String srcUrl = shortUrl.getSrcUrl();
       LOGGER.info("ShortUrlMappingFilter shortUrl is not null .shortUrl is {}...........dto is {}", shortUrl, query);
       response.sendRedirect(srcUrl);
    }
  }else{
   filterChain.doFilter(request, response);
   LOGGER.info("非短链接正常后续的doFilter..........");
  }

}

@Override
    public void destroy() {

}
}

（二）、 ShortUrlMappingFilter在项目的启动主类中增加如下配置：

@Bean
public FilterRegistrationBean contextFilterRegistrationBean2() {
    FilterRegistrationBean registrationBean = new FilterRegistrationBean();
    registrationBean.setFilter(new ShortUrlMappingFilter());
    registrationBean.addUrlPatterns("/*");
    registrationBean.setName("ShortUrlMappingFilter");
    registrationBean.setOrder(0);
    return registrationBean;
}

（三）、62进制和10进制的相互转换

/**
 * 将数字转为62进制
 * @param num    Long 型数字
 * @return 62进制字符串
 */

public static String base62Encode(long num) {
    String chars = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    int remainder = 0;
    int scale = 62;
    while (num > scale - 1) { 
        remainder = Long.valueOf(num % scale).intValue();
        sb.append(chars.charAt(remainder));
        num = num / scale;
    }
    sb.append(chars.charAt(Long.valueOf(num).intValue()));
    String value = sb.reverse().toString();
    return StringUtils.leftPad(value, 6, '0');
}

/**
 * 62进制字符串转为数字
 * @param str 编码后的62进制字符串
 * @return 解码后的 10 进制字符串
 */
public static long base62Decode(String str) {
    String chars = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    int scale = 62;
    str = str.replace("^0*", "");
    long num = 0;
    int index = 0;
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) { 
        index = chars.indexOf(str.charAt(i)); 
        num += (long) (index * (Math.pow(scale, str.length() - i - 1)));
    }
    return num;
}