java中短网址服务TinyURL生成算法的示例分析
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1、生成全局唯一的数字
这本质是一个分布式ID的问题。如果简单处理的话可以借用redis的incr操作这样每次取到的ID都是单调递增且唯一的。另外一种方式是借用MySQL,这里不是借用mysql的主键的auto_incr特性。而是每一台应用来请求时分配一个范围比如 s1 [100-200], s2 来请求的时候就分配 [201-301],本质是利用乐观锁进行一个cas操作。
如果不想借助外部去生成ID的话,可以用UUID算法。UUID长度12个字节组成由,以下几个部分组成。
4个字节表示的Unix timestamp,
3个字节表示的机器的ID
2个字节表示的进程ID
3个字节表示的计数器
UUID是一类算法的统称,具体有不同的实现。优点是每台机器可以独立产生ID,理论上保证不会重复,所以天然是分布式的,缺点是生成的ID太长,不仅占用内存,而且索引查询效率低。
还有一个叫Twitter Snowflake算法,本质上看起来与UUID有些类似。
总的来说redis,mysql解决方案就比较简单直接可以满足大部分的场景,如果要保证高性能和高可用的话UUID和Twitter Snowflake算法就更合适,实现起来相对复杂一些。
2、进制转换
这个操作就相对简单了。直接上代码:
/** * 短链接生成 */ 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 MapcharValueMap = new HashMap (); //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 + " 转换成 " + decimalStr); long toNumber = decimalConvertToNumber(decimalStr, 62); System.out.println(decimalStr + " 转换成 " + toNumber); } } /** * 把数字转换成相对应的进制,目前支持(2-62)进制 * * @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(); } /** * 把进制字符串转换成相应的数字 * @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; } }
这里面有个小优化就是用charValueMap记录每个字符对应的数值,这是一个用空间换时间的策略优化,把O(n)的时间降为O(1)。
另外通常我们要记录短网址与长网址的对应的关系,相对于直接存储短网址的而言,存储对应的数值ID会更省空间。
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