手把手教你造輪子：這個價值100萬的短網址微服務，我送給你
- 2020 年 4 月 8 日
- 筆記
我是@程序員小助手， 本文從技術角度，對短網址進行深度挖掘。
前言
網上已經有產品，用着還不錯。可是，作為程序員，從零開始造輪子，開發一個屬於自己的短網址服務器，這想法amazing！
通過本文，讀者可明白短網址的技術原理，以及通過Go語言實現一個短網址服務。
簡明教程
短網址為什麼存在？
微博等產品的興起，活躍了網上的社交圈內大多數用戶。但是微博一般有140字限制，如果不轉發，單純評論文字，再加上一段網址，極有可能超過限制而被截斷。
短網址應運而生，用較短的一個字符串，替換較長的一個字符串，從觀感上講，效果要友好的多。
從技術原理上說，短網址是一個hash表，用於映射兩個字符串的對應關係。
使用鍵，找到對應的值，重定向進行訪問，就完成了整個流程。
短網址算法
短網址的一般結構，比如新浪的 SwuTjn，其中後端的一段6位字符串，就是用來唯一標記一條記錄的ID。那麼，使用什麼算法，可以生成一條無重複的ID呢？
使用通用的做法，使用 0-9 A-Z a-z 一共62個字符，我們看使用hash鍵位數分別有多少種排列組合情況。
- 1位：pow(62,1) = 62 種
- 2位：pow(62,2) = 3844 種
- 3位：pow(62,3) = 238328 種
- 4位：pow(62,4) = 14776336 種
- 5位：pow(62,5) = 916132832 種
- 6位：pow(62,6) = 56800235584 種
一般情況下，6個字符，就足夠使用了，共計568億種可能。
還有一種情況是，用原網址字符串的MD5值，共計32位，然後通過切分為4段，分別按位與運算，並裁剪到30位。間隔5位選出該位的字符作為該段索引，共有6位。但是這種做法也有幾率發生重複，也不直觀。
因此本文使用第一種算法生成鍵ID。
工具準備
分析短網址的特性，包含以下項目：
- 唯一性：鍵需要全局唯一
- 時效性：鍵需要有過期時間
- 目標網址唯一，如果重複，則自動返回既有的鍵。
考慮到上述情形，我們使用redis存儲這些對應關係。使用Gin框架作為路由和控制器，提供對外的API訪問。
核心函數
計算機中常見的2進制，8進制，10進制，16進制，我們此處需要使用62個字符，循環表示一個整數，那麼可稱之為62進制。
下面使用go語言實現這個函數，用於將任意的整數(uint64)轉換為(0-9A-Za-z)的字符串。
需要注意，基礎的方法，就是循環取餘數，根據進制字典，索引相應的字符，然後將各個餘數拼接出來，就是結果。
這個計算方法，與2進制，8進制，原理是相同的。
由於字典比較長，有62個鍵值對，我們僅列出一部分。
上述函數的轉換結果，類似於 6489264001 = 75ai0p
功能規劃
下面是對於系統路由，創建短鏈接，以及使用短鏈接訪問目標網址的方法。
1 – 規劃路由
路由比較簡單，一共2個，一個POST方法，生成短鏈接；一個是GET方法，訪問短鏈接。
代碼如下：
2 – 引入redis並初始化
為了方便演示，我們使用redis存儲鍵值，並設置expire時間。
"github.com/gin-gonic/gin"
"github.com/go-redis/redis/v7"
我們使用go-redis提供的接口操作redis數據庫。
下面是全局的 redis.Client 對象生成，和初始化函數。
這樣做的好處是，我們全局都可以使用變量 rdb 調用方法操作redis鍵值。
3 – 實現POST路由方法：add
本函數用於接收form表單數據，生成一個全局唯一的 hash ，作為鍵，存入redis，設置值和過期時間。
代碼如下：
本段我們使用了一個 getCounter 函數，這是設置在redis內的鍵，將其每次請求創建的時候，自增+1，可保證無重複。根據這個計數器，我們調用 helper的 DecToAny 方法，將其轉化為62進制的字符串，作為全局唯一的 hash 值。
下圖是 getCounter 的定義：
特別注意的是，helper包，就是我們在「核心函數」部分定義的函數。在主函數體內引用。
4 – 實現GET方法：visit
本函數主要用於使用上一節接口生成的短鏈接，進行訪問，並自動重定向到目標網址。
代碼如下：
對於不存在的短鏈接，或者redis獲取失敗，返回錯誤信息。
如果存在，使用 301 = StatusMovedPermanently 狀態碼重定向到目標地址。
測試
我們使用curl工具，測試上述兩個接口。
首先，使用POST表單提交數據：
curl -s -X POST -d "target=https://httpbin.org/ip" -d "expire=600" http://localhost:9090/
上述方法，我們提交了兩個參數，命中路由之後，會訪問上一節第3條的add方法，並生成一個短鏈接網址。返回JSON格式數據如下：
{"message":"ok","short_url":"http://localhost:9090/75ai0r","status":1}
其中，short_url 就是短網址。
接着，我們在使用curl訪問這個鏈接，看是否發生重定向。截圖如下：
可以看到，執行了301重定向，並給出了目標網址，與我們上述表單想要創建的地址一致。
最後，故障測試。訪問一個不存在的hash，看是否排除異常信息。截圖如下：
可以看到，執行了錯誤返回信息。
結語
以上我們使用GO語言框架Gin實現了兩個路由，並使用redis管理短鏈接。核心函數使用helper包管理，經過測試，實現了短網址的功能。
以上代碼在本地測試通過，也可部署到線上服務器對外開發端口，提供服務，效果是一樣的。
希望通過這個流程，使大家對於短網址的知識，有一些了解，並能根據自身的編程能力，創作出更好用的短網址服務。
Happy coding 🙂
