從 0 設計一個短鏈接服務：如何實現盡可能短、可變長的短網址系統？

在日常生活中，我們經常在短信、微博、廣告營銷中看到“短鏈接”，如：

https://t.cn/EXaQ4xY
https://bit.ly/3Yp9zJk

相比冗長復雜的原始 URL，短鏈接不僅更美觀、更易傳播，還能用于追蹤分析和跳轉控制。那么問題來了：

如果你是系統設計者，如何從零構建這樣一個短鏈接服務，滿足“盡可能短、隨著使用量增加再變長”的需求？

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🧠 1. 問題分析：我們要解決什么？

輸入一個長鏈接，返回一個唯一且盡可能短的短鏈，且短鏈可以反向還原長鏈。

系統設計核心目標：

• ? 短鏈接越短越好（前期盡量短，后期按需增長）
• ? 能還原原始長鏈接
• ? 能支持高并發、高訪問量
• ? 保證唯一性、穩定性

?提示：不能直接用 MD5、SHA1，它們生成的都是固定長度（通常32~40位）的字符串，不滿足“盡量短、可變長”的要求。

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💡 2. 設計思路：唯一 ID + 可變 Base62 編碼

我們采用如下經典架構：

📌 方案核心：唯一 ID + Base62 編碼

1. 為每個長鏈接生成唯一 ID（如自增 ID、雪花算法、分布式 ID）
2. 將 ID 編碼成字符串（使用 Base62 編碼：0-9a-zA-Z 共 62 個字符）
3. 將短鏈和長鏈做持久化映射

舉例：

• 自增 ID: 100000
• 編碼成 Base62: q0X1
• 最終短鏈接: https://short.ly/q0X1

這種方案支持：

• 最初使用 6 位字符：最多 62? ≈ 56 億種組合
• 如果超過，則自動進位變成 7、8 位，滿足“前期短，后期可擴展”的設計目標

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?? 3. 系統實現細節設計

① 唯一 ID 生成器

• 單機模式可用數據庫自增主鍵
• 分布式推薦使用：
  • Twitter 雪花算法（Snowflake）
  • Leaf、UidGenerator
  • Redis 原子自增

② Base62 編碼/解碼

// 將 10 進制數字轉為 Base62 字符串
public static String encodeBase62(long id) {char[] chars = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ".toCharArray();StringBuilder sb = new StringBuilder();while (id > 0) {sb.append(chars[(int) (id % 62)]);id /= 62;}return sb.reverse().toString();
}

反向解碼同理，按權展開還原為 ID。

③ 映射存儲設計（短鏈碼 ? 長鏈接）

數據庫表結構：

short_code	long_url	create_time
q0X1	https://www.example.com/product/12345	2025-07-10

支持：

• 唯一約束（避免重復）
• TTL字段（支持臨時鏈接）
• 可加索引優化短鏈查詢

④ 反查設計（可選）

如你希望同一個長鏈接總是生成同一個短鏈接（冪等），可：

• 對長鏈接做 hash（如 SHA256）
• 用 hash 查表，若已存在則返回已有短鏈

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🚀 4. 擴展功能設計（更強健）

功能	實現方式說明
緩存加速訪問	使用 Redis 緩存 shortCode -> longUrl
統計點擊次數	數據庫 + 緩存計數器，記錄跳轉事件
設置短鏈有效期	TTL字段 + 定期清理任務
自定義短鏈碼	用戶自定義 code，存入映射表時做唯一性校驗
權限控制 / 防刷	加限流、鑒權邏輯，避免短鏈被猜測濫用

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📊 5. 性能與可擴展性設計

場景	設計策略
高并發訪問	加緩存、讀寫分離、加限流
存儲容量擴展	短鏈表分表、水平分庫分表
熱點短鏈保護	本地緩存 + Redis 預熱
容災恢復	定期備份、雙寫數據庫或異地容災

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? 6. 總結：一句話記住

使用唯一 ID + Base62 編碼的方式，可以構建一個既短又高性能的短鏈接服務；通過懶增長編碼長度和緩存優化等手段，滿足從早期輕量到后期高并發的系統擴展需求。

采用 “唯一 ID + Base62 編碼” 的方式來設計短鏈接系統，初期生成的短鏈控制在 6 位以內，最多支持 62? ≈ 56 億個鏈接。當量級增加后，短鏈長度會自動增長到 7 位、8 位，以此實現變長編碼機制。所有映射關系會存入數據庫，熱門短鏈通過 Redis 緩存提速。系統支持反向解碼、去重、自定義短鏈、TTL、點擊統計等功能，具備良好的擴展性和容錯能力。