深入理解短链服务：原理、设计与实现全解析
TinyURL 是全球最早提供短链服务的网站，被视为短链系统的鼻祖。如今，国内的主流互联网公司也纷纷推出了自己的短链平台，比如新浪的 t.cn、百度的 dwz.cn、腾讯的 url.cn 等。
随着业务复杂度的提升和数据量的剧增，短链服务不仅是链接优化的手段，更是技术架构中不可忽视的一环。本文将系统地解析短链服务的设计理念、实现方式和技术细节。
短链的优势
短链的存在并非只是为了“好看”，它在实际业务中具备多重价值：
- 避免链接长度限制：部分平台对链接长度有限制，使用短链可规避此问题。
- 界面简洁，易于传播：短链视觉上更整洁，适合社交媒体、短信等场景。
- 增强安全性：可隐藏真实参数，防止信息泄露。
- 利于统一管理与统计：通过短链服务后台可以统计访问量、用户行为等关键数据。
短链的基本原理
短链服务的本质是 基于重定向的跳转机制。以新浪为例，通过命令行执行：
curl -i http://t.cn/A6ULvJho
可看到服务返回了 302 Found 的响应，并带有 Location 头部，指向原始链接地址。为了兼容部分不支持重定向的客户端，服务器还返回了一段带 <a> 标签的 HTML。
整个流程如下图所示：
短链生成策略
数字编码与 62 进制转换
据估算，全球网页数量已超过 580 亿，而 Java 中 int 的取值范围为 2^32 ≈ 43 亿，long 为 2^64，明显更安全但也更浪费空间。因此，实际短链生成一般采用 62 进制编码，即由：
- 10 个数字（0-9）
- 26 个小写字母（a-z）
- 26 个大写字母（A-Z）
组成的共 62 个字符，组合 8 位长度可覆盖 62^8 ≈ 3521 亿，足以满足全球使用需求。
哈希算法法
对原始链接进行哈希处理是一种经典方法。选用合适的哈希算法能有效降低碰撞概率，推荐使用 MurmurHash：
- 非加密型哈希函数
- 高性能、低碰撞率
- 被 Redis、Memcached、Lucene 等广泛使用
处理碰撞的简单方式是追加自定义字符串直到不重复，如图所示：
发号器方式
通过统一发号器生成 ID，再将其编码为短链也是一种高效策略。例如：
- 第一条链接：
https://tinyurl.com/1 - 第二条链接：
https://tinyurl.com/2
实现发号器的主流方式包括：
- Redis 自增：高性能、轻量级，但需处理持久化与高可用问题。
- MySQL 自增主键：实现简单、可靠，适合中小型场景。
- Snowflake 算法：分布式、高性能，但依赖机器时钟，需防止时钟回拨问题。
此外，发号器还应支持“相同条件返回相同短链”的能力，以支持统计分析。例如基于用户、来源、渠道等维度区分短链。
短链数据存储
短链生成后需要持久化存储，常见的存储方案包括关系型数据库与 NoSQL 数据库。以下为基于 MySQL 的建表示例：
CREATE TABLE IF NOT EXISTS tiny_url
(sid INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,create_time DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP NULL,update_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,version INT DEFAULT 0 NULL COMMENT '版本号',tiny_url VARCHAR(10) NULL COMMENT '短链',original_url TEXT NOT NULL COMMENT '原始链接',creator_ip INT DEFAULT 0 NOT NULL,creator_user_agent TEXT NOT NULL,instance_id INT DEFAULT 0 NOT NULL,state TINYINT DEFAULT 1 NULL COMMENT '-1无效 1有效'
);
表中记录了创建者的 IP、User-Agent、实例 ID 等字段，为后续的统计分析和数据追踪提供支持。
短链的请求与跳转
用户访问短链后的基本流程如下：
请求短链 → 布隆过滤器 → 缓存（如 Redis）→ 数据库
其中布隆过滤器可过滤掉不存在的短链请求，防止缓存击穿；缓存用于存储热点短链；数据库作为最终兜底。
使用 301 还是 302？
短链服务通常返回 302 临时重定向，而非 301 永久重定向，原因如下：
- 301：浏览器会缓存跳转地址，后续不再请求短链服务器，影响访问统计。
- 302：每次都请求服务端，有利于实时统计与分析。
虽然 302 会略微增加服务端压力，但如今硬件资源充足，为了数据价值，这点开销是值得的。
总结
短链服务虽小，但背后蕴含了诸多系统设计考量。无论是哈希策略、发号器设计、存储方案还是跳转方式，都是构建高可用、高性能服务的重要组成部分。一个设计合理的短链系统，不仅能提升用户体验，也能为业务带来关键数据支持。
参考资料
- 短 URL 系统是怎么设计的？
- 系统设计系列之如何设计一个短链服务