背景
最近遇到一個面試題，問請你設計一個系統將長鏈接轉為短鏈接。起初回答的不是很好，之后通過自己思考和查閱資料將這塊的內容進行整理。
研究
定義
短地址（也叫 短網址：Short URL）就是為了讓一個很長的網站鏈接縮短為一個短的鏈接，因為微博內有字數限制，所以短地址就是為了這個而產生的。大部分微博、手機短信提醒等地方已經有很多應用了。
優勢
- 節省網址長度，便於社交化傳播。
- 方便后台跟蹤點擊量、地域分布等用戶統計。
- 規避關鍵詞、域名屏蔽手段。
- 隱藏真實地址，適合做付費推廣鏈接。
總之
1、鏈接變短，在對內容長度有限制的平台發文，可編輯的文字就變多了
最典型的就是微博，限定了只能發 140 個字，如果一串長鏈直接懟上去如連接后面是100個“has11nut06bab2y3”這樣的字符的時候，其他可編輯的內容就所剩無幾了，用短鏈的話，鏈接長度大大減少，自然可編輯的文字多了不少。再比如一般短信發文有長度限度，如果用長鏈，一條短信很可能要拆分成兩三條發，本來一條一毛的短信費變成了兩三毛。另外用短鏈在內容排版上也更美觀。
2、我們經常需要將鏈接轉成二維碼的形式分享給他人，如果是長鏈的話二維碼密集難識別，短鏈就不存在這個問題了。
跳轉原理
我們可以認為他是整個交互的流程，具體的流程細節如下：
（1）用戶訪問短鏈接：https://dwz.date/fn4w；
（2）短鏈接服務器dwz.date收到請求，根據URL路徑fn4w獲取到原始的長鏈接（KV緩存數據庫中去查找）：https://www.cnblogs.com/lingyejun/p/15894620.html；
（3）服務器返回302狀態碼，將響應頭中的Location設置為：https://www.cnblogs.com/lingyejun/p/15894620.html；
（4）瀏覽器重新向https://www.cnblogs.com/lingyejun/p/15894620.html發送請求；
（5）返回響應；
具體方案
優化方案
算法優化
短鏈接標識一般是 [0-9, a-z, A-Z] 隨機組合而成的字符串，字符一共有 62 個，因此短鏈接標識可以用 62 進制的字符串表示。
首先維護一個自增的 ID，當生成短鏈接時，將 10 進制的自增 ID 轉換成 62 進制字符串，這個字符串就可以唯一標識一個長鏈接。由於 ID 是自增的，對應的 62 進制字符串是不同的，這樣就不會出現一個短鏈接對應多個長鏈接的問題，62 個字符排列組合，可以保證短鏈接是用不完的，就算僅限於 6 位長度標識的短鏈接，也有 558 億多種情況，這種算法在網上被稱為自增序列算法。
1、62 進制的順序並不一定嚴格按照 0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 的順序來表示，這個順序可以是打亂的，這樣生成的短鏈接標識更隨機不易被破解。
2、長鏈接與短鏈接是否需要一對多關系，同一個長鏈接使用自增主鍵 ID 算法生成的短鏈接是不同的，因為自增主鍵 ID 不同，生成的 62 進制字符串自然也不同。如果我們有一個長鏈接唯一對應一個短鏈接需求，可以將長鏈接進行 md5 加密，將加密后的 md5 值存儲在 DB 中，每次生成短鏈接前都根據長鏈接 md5 值查詢 DB，如果存在，則直接返回短鏈接，當然也可以使用其他方式維護這種關系。
短地址發號器優化方案
1、算法優化
采用以上算法，如果不加判斷，那么即使對於同一個原始URL，每次生成的短鏈接也是不同的，這樣就會浪費存儲空間（因為需要存儲多個短鏈接到同一個URL的映射），如果能將相同的URL映射成同一個短鏈接，這樣就可以節省存儲空間了。主要的思路有如下兩個：
方案1：查表
每次生成短鏈接時，先在映射表中查找是否已有原始URL的映射關系，如果有，則直接返回結果。很明顯，這種方式效率很低。
方案2：使用LRU本地緩存，空間換時間
使用固定大小的LRU緩存，存儲最近N次的映射結果，這樣，如果某一個鏈接生成的非常頻繁，則可以在LRU緩存中找到結果直接返回，這是存儲空間和性能方面的折中。
2、可伸縮和高可用
如果將短鏈接生成服務單機部署，缺點一是性能不足，不足以承受海量的並發訪問，二是成為系統單點，如果這台機器宕機則整套服務不可 用，為了解決這個問題，可以將系統集群化，進行“分片”。
在以上描述的系統架構中，如果發號器用Redis實現，則Redis是系統的瓶頸與單點，因此，利用數據庫分片的設計思想，可部署多個發號器實例，每個實例負責特定號段的發號，比如部署10台Redis，每台分別負責號段尾號為0-9的發號，注意此時發號器的步長則應該設置為10（實例個數）。
另外，也可將長鏈接與短鏈接映射關系的存儲進行分片，由於沒有一個中心化的存儲位置，因此需要開發額外的服務，用於查找短鏈接對應的原始鏈接的存儲節點，這樣才能去正確的節點上找到映射關系。
參考文章：
https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/80026452