短網址服務(TinyURL)生成算法

   

      前不久做了一個優惠劵的分享功能，其中一個功能就是生成一個優惠劵分享短鏈接。生成的短鏈接要求每個鏈接都是唯一的，並且長度盡可能短。在網上查了一下相關的思路，發現了一個不錯的算法。這個算法的思路就是用[a-zA-Z0-9]建立一個長度為62的矩陣，然后把矩陣打亂，再生成一個全局唯一的數字，再把這個數字用矩陣內的元素表示轉換成62進制,生成的鏈接長度最大才11位。所以短鏈接的生成關鍵點就變成了如何生成一個全局唯一的數字和實現進制的轉換。

    1、生成全局唯一的數字

      這本質是一個分布式ID的問題。如果簡單處理的話可以借用redis的incr操作這樣每次取到的ID都是單調遞增且唯一的。另外一種方式是借用mysql,這里不是借用mysql的主鍵的auto_incr特性。而是每一台應用來請求時分配一個范圍比如 s1 [100-200], s2 來請求的時候就分配 [201-301]，本質是利用樂觀鎖進行一個cas操作。

     如果不想借助外部去生成ID的話，可以用UUID算法。UUID長度12個字節組成由，以下幾個部分組成。

• 4個字節表示的Unix timestamp,
• 3個字節表示的機器的ID
• 2個字節表示的進程ID
• 3個字節表示的計數器

    UUID是一類算法的統稱，具體有不同的實現。優點是每台機器可以獨立產生ID，理論上保證不會重復，所以天然是分布式的，缺點是生成的ID太長，不僅占用內存，而且索引查詢效率低。

    還有一個叫Twitter Snowflake算法，本質上看起來與UUID有些類似。

   

 

   總的來說redis,mysql解決方案就比較簡單直接可以滿足大部分的場景，如果要保證高性能和高可用的話UUID和Twitter Snowflake算法就更合適，實現起來相對復雜一些。   

   

    2、進制轉換

      這個操作就相對簡單了。直接上代碼 ~

     

/**
 * 短鏈接生成
 */
public class TinyURL {

    public static final char[] array =
                    {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
                    'q', 'w', 'e', 'r', 't', 'y', 'u', 'i', 'o', 'p', 'a', 's', 'd',
                    'f', 'g', 'h', 'j', 'k', 'l', 'z', 'x', 'c', 'v', 'b', 'n', 'm',
                    'Q', 'W', 'E', 'R', 'T', 'Y', 'U', 'I', 'O', 'P', 'A', 'S', 'D',
                    'F', 'G', 'H', 'J', 'K', 'L', 'Z', 'X', 'C', 'V', 'B', 'N', 'M'};

    public static Map<Character, Integer> charValueMap = new HashMap<Character, Integer>();

    //初始化map
    static {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) charValueMap.put(array[i], i);
    }


    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            long number = Long.MAX_VALUE - i;
            String decimalStr = numberConvertToDecimal(number, 62);
            System.out.println(number  + " 轉換成 " + decimalStr);
            long toNumber = decimalConvertToNumber(decimalStr, 62);
            System.out.println(decimalStr + " 轉換成 " + toNumber);
        }
    }


    /**
     * 把數字轉換成相對應的進制,目前支持(2-62)進制
     *
     * @param number
     * @param decimal
     * @return
     */
    public static String numberConvertToDecimal(long number, int decimal) {
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        while (number != 0) {
            builder.append(array[(int) (number - (number / decimal) * decimal)]);
            number /= decimal;
        }
        return builder.reverse().toString();
    }

    /**
     * 把進制字符串轉換成相應的數字
     * @param decimalStr
     * @param decimal
     * @return
     */
    public static long decimalConvertToNumber(String decimalStr, int decimal) {
        long sum = 0;
        long multiple = 1;
        char[] chars = decimalStr.toCharArray();
        for (int i = chars.length - 1; i >= 0; i--) {
            char c = chars[i];
            sum += charValueMap.get(c) * multiple;
            multiple *= decimal;
        }
        return sum;
    }


}

　　這里面有個小優化就是用charValueMap記錄每個字符對應的數值，這是一個用空間換時間的策略優化，把O(n)的時間降為O(1)。

      另外通常我們要記錄短網址與長網址的對應的關系，相對於直接存儲短網址的而言，存儲對應的數值ID會更省空間。