短网址的3种算法：进制算法、随机数算法和HASH算法

在Web 2.0的今天，不得不说，短网址已经是一个潮流。前段时间有人在公众号里问我 java 如何实现短网址功能，今天我就抽个时间，简单的说一下短网址的相关算法！

短网址，或者说短域名。顾名思义，就是把长的 URL 转成短的 URL, 现在提供这种服务的有很多公司。比如百度的，新浪的，谷歌的等。

短网址的解析过程

当我们在浏览器里输入 https://dwz.cn/fJPYNNoX 回车后，DNS首先解析获得 https://dwz.cn/ 的 IP 地址。当DNS获得IP地址以后，会向这个地址发送HTTP GET请求，这个时候 https://dwz.cn/服务器会把请求通过 HTTP 302 重定向到对应的长URL https://www.xttblog.com 。浏览器会再次发起请求，请 https://www.xttblog.com 网址。

文字已经解释的很明白了！看不明白的看下图：

明白了短网址的解析过程后，我们来说短网址的实现算法。

根据 GitHub 上 star 数量最多的十个短网址服务对应的算法，大致分为三类：进制算法、随机数算法和HASH算法。 下面我们分别说说它们的实现原理！

短网址进制算法

算法简述：一个以数字、大小写字母共62个字符的任意进制的算法。 

数据库中ID递增，当ID为233，则对应短网址计算过程如下：

1. 设置序列为“0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz” 
2. 233/36=6 
3. 233%36= 17 
4. 依次取上述字符的6位，17位，则为6h 

其生成之后的短网址为xx.xx/6h 。

短网址随机数算法

算法简述：每次对候选字符进行任意次随机位数选择，拼接之后检查是否重复 

若要求位数为2，则其对应短地址为计算过程如下：

1. 设置字符序列“0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz” 
2. 根据字符个数设置最大值为35，最小值为0，取2次随机数假设为：6,17 
3. 依次取上述字符的6位和17位，则为6h 

其生成之后的短网址为xx.xx/6h 。

短网址HASH算法

算法简述：对id进行hash操作（ 可选：利用随机数进行加盐），并检查是否重复 

设置ID自增，若ID=233，则其对应短地址为计算过程如下： 

1. 取随机数为盐 
2. 对233进行sha1加密为： aaccb8bb2b4c442a7c16a9b209c9ff448c6c5f35:2 
3. 要求位数为7，直接取上述加密结果的前7位为：aaccb8 

其生成之后的短网址为xx.xx/2e8c027 。

短网址的本质

短网址本质上是实现了一个映射函数 f: X -> Y 。而这个映射函数必须同时具有两个特点：

1. 如果 x1 != x2, 则 f (x1) != f(x2);
2. 对于每一个 y, 能够找到唯一的一个 x 使得 f(x) = y;

对于任何的线性函数，比如 f(x) = 2x，都满足这样的条件。

java 实现短网址

根据上面的解释，下面我来实现一个简单的短网址算法！

public class ShortUrlTest {
    private static final String ALPHABET =
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
    private static final int    BASE     = ALPHABET.length();
    public static String encode(int num) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while ( num > 0 ) {
            sb.append( ALPHABET.charAt( num % BASE ) );
            num /= BASE;
        }
        return sb.reverse().toString();
    }
    public static int decode(String str) {
        int num = 0;
        for ( int i = 0; i < str.length(); i++ )
            num = num * BASE + ALPHABET.indexOf(str.charAt(i));
        return num;
    }
    public static void main(String[] args) {
        // 假设 www.xttblog.com 对应的ID是1
        encode(1);
    }
}

短网址重定向

关于短网址的重定向，我建议使用302。不建议使用301。因为302方便统计和分析用户属性等数据。大家可以参考百度、新浪、谷歌等是否都使用的是302状态！

最后提醒大家一下，实现短网址一定要注意安全问题。比如，短网址常见的SSRF安全问题、XSS、SQL注入等问题。

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