java短網(wǎng)址服務(wù)(TinyURL)生成算法
前不久做了一個(gè)優(yōu)惠劵的分享功能,其中一個(gè)功能就是生成一個(gè)優(yōu)惠劵分享短鏈接。生成的短鏈接要求每個(gè)鏈接都是唯一的,并且長(zhǎng)度盡可能短。在網(wǎng)上查了一下相關(guān)的思路,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不錯(cuò)的算法。這個(gè)算法的思路就是用[a-zA-Z0-9]建立一個(gè)長(zhǎng)度為62的矩陣,然后把矩陣打亂,再生成一個(gè)全局唯一的數(shù)字,再把這個(gè)數(shù)字用矩陣內(nèi)的元素表示轉(zhuǎn)換成62進(jìn)制,生成的鏈接長(zhǎng)度最大才11位。所以短鏈接的生成關(guān)鍵點(diǎn)就變成了如何生成一個(gè)全局唯一的數(shù)字和實(shí)現(xiàn)進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。
1、生成全局唯一的數(shù)字
這本質(zhì)是一個(gè)分布式ID的問(wèn)題。如果簡(jiǎn)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(diào)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。而是每一臺(tái)應(yīng)用來(lái)請(qǐng)求時(shí)分配一個(gè)范圍比如 s1 [100-200], s2 來(lái)請(qǐng)求的時(shí)候就分配 [201-301],本質(zhì)是利用樂(lè)觀鎖進(jìn)行一個(gè)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(zhǎng)度12個(gè)字節(jié)組成由,以下幾個(gè)部分組成。
- 4個(gè)字節(jié)表示的Unix timestamp,
- 3個(gè)字節(jié)表示的機(jī)器的ID
- 2個(gè)字節(jié)表示的進(jìn)程ID
- 3個(gè)字節(jié)表示的計(jì)數(shù)器
UUID是一類算法的統(tǒng)稱,具體有不同的實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)是每臺(tái)機(jī)器可以獨(dú)立產(chǎn)生ID,理論上保證不會(huì)重復(fù),所以天然是分布式的,缺點(diǎn)是生成的ID太長(zhǎng),不僅占用內(nèi)存,而且索引查詢效率低。
還有一個(gè)叫Twitter Snowflake算法,本質(zhì)上看起來(lái)與UUID有些類似。
總的來(lái)說(shuō)redis,mysql解決方案就比較簡(jiǎn)單直接可以滿足大部分的場(chǎng)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(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)復(fù)雜一些。
2、進(jìn)制轉(zhuǎn)換
這個(gè)操作就相對(duì)簡(jiǎn)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(zhuǎn)換成 " + decimalStr); long toNumber = decimalConvertToNumber(decimalStr, 62); System.out.println(decimalStr + " 轉(zhuǎn)換成 " + toNumber); } } /** * 把數(shù)字轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的進(jìn)制,目前支持(2-62)進(jìn)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(jìn)制字符串轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)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(gè)小優(yōu)化就是用charValueMap記錄每個(gè)字符對(duì)應(yīng)的數(shù)值,這是一個(gè)用空間換時(shí)間的策略優(yōu)化,把O(n)的時(shí)間降為O(1)。
另外通常我們要記錄短網(wǎng)址與長(zhǎng)網(wǎng)址的對(duì)應(yīng)的關(guān)系,相對(duì)于直接存儲(chǔ)短網(wǎng)址的而言,存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的數(shù)值ID會(huì)更省空間。
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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