## 短链服务介绍和应用场景

**简介：短链把很长的原始链接换成短地址，方便推广传播，还能统计访问数据**

* 什么是短链服务
 * 手机短信里常见的短链接：音乐 App 推广、电商支付通知、运营商营销短信、云厂商证书到期提醒等
 - 例：`https://3.cn/1-01OK6FR`、`https://c.tb.cn/I3.2dTVy`

* 业务背景：为啥需要短链
 * 电商产品推广、业务活动页、广告落地页缺少实时的**数据反馈和渠道效果分析**
 - 广告主需要点击率、访问时间、PV / UV、全国访问分布等数据
 * 老项目业务推广没人维护，无法做埋点，需要统计效果
 - 类似百度统计：PV、UV、IP 数、来源、新老访客、访问分布
 * App 和营销活动发送的营销短信链接过长，**浪费短信发送费用**
 - 短信超过 70 个字费用就会翻倍，长链转短链能省很多
 * 国内反垄断后微信、抖音、淘宝流量互通，很多知识付费公司要做私域流量、社群运营
 - 发短链比发一长串链接用户体验更友好
 * 可以对外做产品输出，做成短链平台收费，实现商业化增加公司营收
 * 积累终端数据和人群数据，为公司未来的产品人群策略助力

* 短链组成

```text
协议://短链域名/短链码
https://short.example.com/1YIB7i
```

* 最简单的实现方式
 * 拿到短链码，去数据库查：`select * from table where code = 'XXX'`，把原始链接返回给用户就行
 * 底层确实是这么查的，但前后还有很多环节
 - 短链码怎么生成、访问时怎么解析跳转
 - 不能无限次给用户用，要有流量包
 - **海量数据要分库分表，访问时怎么定位到短链在哪个库哪个表**

## 短链的生命周期

**简介：短链有创建者和访问者两类角色，所有请求都经过短链服务**

![短链的生命周期](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11715263/5146e00cb445c16dec95f5593c84427c.png)

* 图中红色节点是短链码生成，后面几节重点讲它的方案

* 创建者
 * 创建短链要经过短链服务扣减流量包，流量包满足才能创建成功并存库
 * 在管理界面看到短链列表，复制给运营、推广人员四处发放
* 访问者
 * 点击短链会请求到短链服务，短链服务解析出短链码，找到原始 URL 返回给用户，再跳转到目标站点
 * **找原始 URL 时先查 Redis 缓存，找不到再查数据库**

* 创建者功能（UI 大体类似）

| 模块 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|
| 流量包管理 | 免费流量包、付费流量包 | 流量包数据就是前面已经分表的 `traffic` 表 |
| 分组管理 | 新增、删除、修改分组，查看分组下的短链 | 分组好比应用，如抖音、淘宝、公众号，方便管理 |
| 短链管理 | 创建、删除、修改、查看短链 | 查看主要是看访问数据 |

* 流量包
 * 免费流量包：注册后后台发放，每天限制一定次数，比如每个账号每天最多创建 2 个
 * 超过就要买付费流量包：选每天新增多少条、买几个、买多久、支付方式
 - 例：月加油包，每月生成量增加 5000 条，98 元/个，仅限付费会员购买
* 创建短链要填的字段

| 字段 | 说明 |
|---|---|
| 目标地址 | 长链接，必须以 http:// 或 https:// 开头 |
| 短链标题 | 最长 20 个字符 |
| 短链域名 | 一般有好几个备选，防止某个域名被封禁 |
| 所属分组 | 短链归到哪个分组 |
| 有效期 | 默认永久有效；活动推广可以设置到期失效 |

* 查看短链的数据

| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 访问 PV、UV | 1 天、7 天、30 天的访问量 |
| 地域分布 | 哪个省份访问最多 |
| 时间分布 | 上午、下午、晚上、凌晨哪个时间段最集中 |
| 来源分布 | 抖音、淘宝、朋友圈等哪个平台的推广点击率最高 |

## 生成短链 URL 要解决的问题

**简介：做架构设计之前，技术 Leader 要先想清楚这些问题**

* 为什么要先列问题
 * **某个重要环节没想清楚，后面可能导致架构重整**
 * 新产品往往是没做过的领域，要靠经验积累和竞品分析、市场分析能力
 * 先调研竞品的短链码长什么样
 - 6 位字母 + 数字组合；有的带中划线（如 `1-01OK6FR`）；有的带点（如 `I3.2dTVy`）

| 问题 | 内容 |
|---|---|
| 问题一 | 长链和短链的关系：一对一、一对多、多对多？ |
| 问题二 | 前端访问短链是如何跳转到对应页面的？ |
| 问题三 | 短链码是如何生成的？知道几种方式？ |
| 问题四 | SaaS 类型业务，数据量有多大，是否要分库分表？ |
| 问题五 | 如果分库分表，PartitionKey 是哪个？使用怎样的策略？ |
| 问题六 | 如果分库分表，访问短链怎么知道具体是哪个库哪个表？ |
| 问题七 | 如果分库分表，怎么查看某个账号创建的全部短链？ |

* 问题六、七和订单分库是同一类问题
 * 订单按用户 id 取模分库，消费者带着用户 id 能定位到库
 * 商家没有用户 id，想查自己店铺的全部订单就不好定位
 * 短链也要分两个角度考虑：普通访问者、短链管理员

## 长链和短链的关系、短链跳转方式

**简介：一个长链可以对应多个短链；访问短链用 302 重定向跳转到原始页面**

* 问题一：长链和短链是一对一还是一对多
 * 两种关系都可能，要从业务需求出发，具体业务具体分析
 * 同一个长链在不同情况下，生成的短链应该不一样，才不会造成冲突
 * 多渠道推广时，也可以区分统计不同渠道的效果质量
 - 同一个 App 下载链接，分别生成微信朋友圈广告用的短链、抖音信息流用的短链，看哪个渠道效果好
 - 同一个课程链接分给多个分销人员，每人生成不同的短链，就能区分是谁推广的
 * **一个短链只能对应一个长链，一个长链可以对应多个短链**

* 问题二：前端访问短链如何跳转

| 维度 | 服务端转发（forward） | 重定向（redirect） |
|---|---|---|
| 谁来跳转 | 服务器端 | 浏览器端 |
| 地址栏 | 不变，显示的是上一个页面的地址 | 变成目标地址 |
| 请求次数 | 1 次 | 2 次 |
| 跳转范围 | 只能在同一个应用的组件之间，不能转发给其他应用 | 可以跳到其他应用的地址 |

* 服务端转发：刚学 Servlet 时，从 OneServlet 转到 TwoServlet

```java
request.getRequestDispatcher("/two").forward(request, response);
```

* 转发只请求 1 次，看起来能省一次跳转，但不能转发到其他应用，短链要跳到别的网站，只能用重定向
* 重定向的两个关键点
 * HTTP 状态码 `3xx` 表示重定向
 * 响应头的 `Location` 字段写目标链接，浏览器拿到后自动跳转，用户不用任何操作

![重定向跳转流程](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11715263/292508deacddde42106ab4f3fb7e20ec.png)

* 301 还是 302

| 状态码 | 含义 | 对短链的影响 |
|---|---|---|
| 301 | 永久重定向 | 浏览器缓存原始地址，缓存有效期内再访问直接去目标地址，不经过短链服务；服务器压力小，但统计不到点击次数 |
| 302 | 临时重定向 | 不缓存，每次访问都经过短链服务；服务器压力大一些，但能拿到很多数据做分析 |

* 301 的问题
 * 用户访问 1000 次，只有第 1 次经过短链服务，PV 只能统计到 1 次
 * **违规推广（黄站、赌博网站）的短链被后台封禁后，用户浏览器有缓存，还是能跳过去**
* **选择 302**
 * 每次访问都能记录数据
 * 可以对违规推广的链接进行实时封禁，业务更安全

## 短链码生成方案（上）：自增 ID 和 MD5

**简介：短链码要生成快、碰撞少、不能被猜到，自增 ID 和 MD5 各有短板**

* 短链码特点
 * 生成性能强劲：高并发下很多人同时生成短链，要能快速生成
 * 碰撞概率低
 - 避免重复：短链码只有 6~8 位，一个短链码只能对应一个长链，不能反复生成反复冲突
 - 防止恶意猜测：别人不能通过短链码猜出平台有多少短链，也不能恶意爬取
 * 业务规则安全

* 恶意猜测的危害
 * 竞争对手猜到规则后，批量爬取平台上的短链，跳到长链就知道是哪些商家在用
 * 再安排业务人员去挖客户：我们 1000 元/年，对手报 500 元/年
 * **几十万、上百万用户被挖走，损失非常严重**

* 方式一：自增 ID
 * 插入数据库，利用数据库自增 id
 * 把自增 id 转成 62 进制作为短链码
 - 26 进制只有小写字母，竞品的短链码是大小写字母 + 数字，62 进制最符合
 * 短链码的长度不固定，随着 id 变大，短链码长度也增长
 - 可以指定从某个长度开始增长，到百亿、千亿数量
 - 例：亿级转出来是 5 位，从百亿开始都是 6 位，长度就固定了
 * 是否存在重复：不重复
 * **短链码是有序递增的，存在业务数据安全问题**
 - 别人把短链码放进进制转换工具一转就知道自增 id，自己再生成一个看是不是 +1，就能推算出每天的新增量
 - 从百亿开始增长只解决长度问题，转换后一样能被猜到

| 十进制 id | 62 进制 |
|---|---|
| 10000 | `2Bi` |
| 23344 | `64w` |
| 124312 | `wl2` |
| 1000000000000 | `hBxM5A4` |

* 方式二：MD5 内容压缩
 * 长链接做 MD5 加密，得到 32 位字符串，可以看成 4 段 8 位

```text
43E08496,9E5CF455,E6D2D2B3,3407A6D2
```

![MD5生成短链码](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11715263/acfa2c83b43b60f8cb5fbe8078138d10.png)

* 图中橙色节点是处理重复的步骤：同一个长链再次生成时，拼时间戳让结果不同
* 也可以拼业务特定的特殊字符（比如双竖线后加一段字符串）再 MD5，解析时去掉这段就是原始地址

* MD5 方案的问题
 * **存在碰撞（重复）可能**：取 8 位是有损压缩，数据量越大碰撞概率越大
 - 类似生日问题：人有 300 多个，每多 1 个，两人同一天生日的概率就越大
 - 数据量小的时候发现不了，到一定量级后每多一条都容易碰撞；碰撞时再用拼时间戳处理

## 短链码生成方案（下）：MurmurHash + 62 进制

**简介：最终采用的方案：用非加密哈希 MurmurHash 算出 32 位整数，再转 62 进制得到 6~8 位短链码**

* 哈希算法：把一个元素映射成另一个元素

| 类型 | 例子 |
|---|---|
| 加密哈希 | SHA256、MD5 |
| 非加密哈希 | MurmurHash、CRC32 |

* MurmurHash
 * 一种非加密散列函数，适用于一般的基于散列的查找
 - 2008 年由 Austin Appleby 创建，在 Github 上托管，测试套件叫“SMHasher”
 - 名称来自两个基本操作：乘法（MU）和旋转（R）
 * **非加密型哈希函数，随机分布特征表现更好**
 * 由于是非加密的哈希函数，性能比 MD5 强
 * 很多地方都用到，比如 Guava、Jedis、HBase、Lucene 等
 * 两个版本
 - MurmurHash2：产生 32 位或 64 位值
 - MurmurHash3：修复了一些 bug，产生 32 位或 128 位值；重点关注它的 32 位

* 数据量
 * MurmurHash 的 32 bit 能表示的最大值近 43 亿（10 进制），接近 43 亿时冲突概率大
 * 产品目标（超理想情况）

```text
首年日活用户：10万
首年日新增短链数据：10万 * 50 = 500万
年新增短链数：500万 * 365天 = 18.2亿
年新增用户数：50万/1年
年营收目标：10万付费用户 * 客单价200元 = 2千万
新增短链：50条/用户每日
```

* 估算说明
 * 日活 10 万意味着用户量起码几百万；每人每天 50 条也很难，一般几条到几十条就够
 * 即使按超理想情况，每年新增 18.2 亿，离 43 亿还有距离，但也存在一定冲突

* 转 62 进制缩短
 * MurmurHash 得到的数值是 10 进制，一般转成 62 进制缩短
 - 例：10 进制 `1813342104` → 62 进制 `1YIB7i`
 * 常规短链码是 6~8 位数字 + 大小写字母组合：10 个数字 + 26 个小写字母 + 26 个大写字母 = 62

```text
0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
```

![MurmurHash生成短链码](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11715263/4ed1300038418c7d6d0c3e56df1b52f7.png)

* 图中红色节点是哈希这一步，决定短链码的分布和碰撞概率

* 容量估算

| 位数 | 62 进制理论容量 | MurmurHash + 库表位 |
|---|---|---|
| 6 位 | 62^6 ≈ 568 亿（每位都有 62 种可能） | 32 bit 本身近 43 亿 |
| 7 位 | 3 万 5200 亿 | 43 亿 × 62 ≈ 2666 亿 |
| 8 位 | - | 2666 亿 × 62 ≈ 1.65 万亿 |

* **MurmurHash 的 32 bit 满足多数业务，拼接上库位、表位可以表示更多数据**
 * 再结合短链过期数据归档，理论上满足未来全部需求
* 数据库存储：单表 1 千万（500 万也可以）× 62 个库 × 62 张表 = 384 亿数据
 * 384 亿用 6 位 62 进制就能表示，数据库存不到 7 位的量级，很多数据也已经归档

* 三种方案对比

| 方案 | 优点 | 问题 |
|---|---|---|
| 自增 ID 转 62 进制 | 不重复 | 长度随 id 增长不固定；有序递增，规则容易被猜到 |
| MD5 取 8 位 | 拼时间戳可以处理重复 | 有损压缩，数据量越大碰撞概率越大 |
| **MurmurHash 转 62 进制** | 性能比 MD5 强；长度基本固定在 6~8 位；很难猜透业务规则 | 接近 43 亿时冲突概率变大 |

## 面试/考试记忆点

* **短链的核心价值是数据统计：PV、UV、地域、来源等渠道效果分析**
* 短链组成：协议://短链域名/短链码，访问时按短链码找到原始链接
* 一个短链只对应一个长链，一个长链可以对应多个短链，便于区分渠道
* 转发是服务端跳转、地址栏不变、只能在同一个应用内；重定向是浏览器跳转、请求两次
* 301 永久重定向会被缓存，统计不到点击；短链选 302 临时重定向
* 自增 ID 转 62 进制不重复，但有序递增，存在业务数据安全问题
* MD5 取 8 位是有损压缩，数据量越大碰撞概率越大
* MurmurHash 是非加密哈希，随机分布好、性能比 MD5 强，32 bit 最大近 43 亿
* 短链码 = MurmurHash 结果转 62 进制，再拼接库位、表位，7 位可到 2666 亿

短链服务介绍和应用场景 简介：短链把很长的原始链接换成短地址，方便推广传播，还能统计访问数据 什么是短链服务 手机短信里常见的短链接：音乐 App 推广、电商支付通知、运营商营销短信、云厂商证书到期提醒等 例：https://3.cn/1-01OK6FR、https://c.tb.cn/I3.2dTVy 业务背景：为啥需要短链 电商产品推广、业务活动页、广告落地页缺少实时的数据反馈和渠道效果分析 

短链服务：业务需求与短链码生成方案

人工智能

短链服务将长URL转换为短码，支持链接跳转与访问数据统计（PV/UV、地域、来源）。采用302重定向实现精准追踪，通过MurmurHash生成62进制短码，避免碰撞且安全。广泛应用于电商推广、短信营销、私域流量运营等场景，降低短信成本，优化用户体验，助力渠道效果分析与商业化变现。

数据归档

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