从0设计一个短链接服务：如何实现尽可能短、可变长的短网址系统？
从 0 设计一个短链接服务：如何实现尽可能短、可变长的短网址系统？
在日常生活中，我们经常在短信、微博、广告营销中看到“短链接”，如：
https://t.cn/EXaQ4xY
https://bit.ly/3Yp9zJk
相比冗长复杂的原始 URL，短链接不仅更美观、更易传播，还能用于追踪分析和跳转控制。那么问题来了：
如果你是系统设计者，如何从零构建这样一个短链接服务，满足“尽可能短、随着使用量增加再变长”的需求？
🧠 1. 问题分析：我们要解决什么？
输入一个长链接，返回一个唯一且尽可能短的短链，且短链可以反向还原长链。
系统设计核心目标：
- ✅ 短链接越短越好（前期尽量短，后期按需增长）
- ✅ 能还原原始长链接
- ✅ 能支持高并发、高访问量
- ✅ 保证唯一性、稳定性
❗提示：不能直接用 MD5、SHA1，它们生成的都是固定长度（通常32~40位）的字符串，不满足“尽量短、可变长”的要求。
💡 2. 设计思路：唯一 ID + 可变 Base62 编码
我们采用如下经典架构：
📌 方案核心：唯一 ID + Base62 编码
- 为每个长链接生成唯一 ID（如自增 ID、雪花算法、分布式 ID）
- 将 ID 编码成字符串（使用 Base62 编码：
0-9a-zA-Z共 62 个字符） - 将短链和长链做持久化映射
举例：
- 自增 ID:
100000- 编码成 Base62:
q0X1- 最终短链接:
https://short.ly/q0X1
这种方案支持：
- 最初使用 6 位字符：最多 62⁶ ≈ 56 亿种组合
- 如果超过，则自动进位变成 7、8 位，满足“前期短，后期可扩展”的设计目标
⚙️ 3. 系统实现细节设计
① 唯一 ID 生成器
- 单机模式可用数据库自增主键
- 分布式推荐使用：
- Twitter 雪花算法（Snowflake）
- Leaf、UidGenerator
- Redis 原子自增
② Base62 编码/解码
// 将 10 进制数字转为 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();
}
反向解码同理，按权展开还原为 ID。
③ 映射存储设计（短链码 ↔ 长链接）
数据库表结构：
| short_code | long_url | create_time |
|---|---|---|
| q0X1 | https://www.example.com/product/12345 | 2025-07-10 |
支持：
- 唯一约束（避免重复）
- TTL字段（支持临时链接）
- 可加索引优化短链查询
④ 反查设计（可选）
如你希望同一个长链接总是生成同一个短链接（幂等），可：
- 对长链接做 hash（如 SHA256）
- 用 hash 查表，若已存在则返回已有短链
🚀 4. 扩展功能设计（更强健）
| 功能 | 实现方式说明 |
|---|---|
| 缓存加速访问 | 使用 Redis 缓存 shortCode -> longUrl |
| 统计点击次数 | 数据库 + 缓存计数器，记录跳转事件 |
| 设置短链有效期 | TTL字段 + 定期清理任务 |
| 自定义短链码 | 用户自定义 code，存入映射表时做唯一性校验 |
| 权限控制 / 防刷 | 加限流、鉴权逻辑，避免短链被猜测滥用 |
📊 5. 性能与可扩展性设计
| 场景 | 设计策略 |
|---|---|
| 高并发访问 | 加缓存、读写分离、加限流 |
| 存储容量扩展 | 短链表分表、水平分库分表 |
| 热点短链保护 | 本地缓存 + Redis 预热 |
| 容灾恢复 | 定期备份、双写数据库或异地容灾 |
✅ 6. 总结：一句话记住
使用唯一 ID + Base62 编码的方式，可以构建一个既短又高性能的短链接服务；通过懒增长编码长度和缓存优化等手段，满足从早期轻量到后期高并发的系统扩展需求。
采用 “唯一 ID + Base62 编码” 的方式来设计短链接系统，初期生成的短链控制在 6 位以内，最多支持 62⁶ ≈ 56 亿个链接。当量级增加后，短链长度会自动增长到 7 位、8 位，以此实现变长编码机制。所有映射关系会存入数据库，热门短链通过 Redis 缓存提速。系统支持反向解码、去重、自定义短链、TTL、点击统计等功能，具备良好的扩展性和容错能力。