小议短网址系统的设计（有些时候，需要换个角度思考问题）
前言
短网址，我想大家应该都见过，如果没有，试着点击下面这条链接 https://git.io/vSY4o，会跳到我的 GitHub 主页，但是它确实比原始链接 https://github.com/hanzichi 要短了一些。关于短网址的作用，这里不作描述，本文主要讲讲如何实现一个简单的短网址系统。
Leetcode 正好 有一题 与此有关，不妨一试。
思路
如果没有接触过短网址，不妨去 https://goo.gl/ 和 https://git.io/ 稍微体验下。体验的结果是，短网址都把网址压缩成了六个字符，这是巧合吗？
短网址整个运转逻辑非常简单，我们以 https://goo.gl/SfzlA2 为例，当我们访问这个网址的时候，后端可以获取 "SfzlA2" 这个字符串，然后跳转到 https://github.com/hanzichi，很显然，这个字符串和这个地址已经绑定，通过某种映射关系可以从 "SfzlA2" 获取完整的地址。
那么，看起来我们只需要找到一个算法，能够将一个长字符串压缩成一个短的字符串，并且该算法应该是可逆的。但是实现这样的文本压缩算法，是非常困难的（不存在？），如果真有这么一个算法和逆运算，那么基本上现在的压缩软件都可以歇菜了，而世界上所有的信息（网址长度未知），都可以压缩成固定长度个字符，这可能吗？所以不要幻想使用压缩算法，而且对于 URL 这种不超过 100 bytes 的字符串，压缩算法的压缩比通常都大于 1。
所以我们应该转变思路。目前流行的短网址算法大概有两种，一种是利用 md5，将长网址 md5 后，再进行分组压缩，因为 md5 实质上是一种哈希算法，所以难免出现碰撞，当然，我们有解决哈希冲突的 N 种方法，但是这只会增加系统的复杂度，不推荐。另外一种是将网址和一个 62 进制数（0-9 & a-Z）对应，存入数据库中，需要的时候，通过数据库查询提取。
实现
接着我们就根据以上的思路，来实现一个简单的短网址系统。
我们先不考虑 62 进制的转换，用 Map 来当做一个 k-v 的数据库。当存入第一个网址的时候，假设我们的短网址是 xx.com/0，可以将 0 当做 key，将实际网址当做 value，需要查询的时候直接提取，如果有新的短网址需要生成，将 key 自增。代码如下。
let [p, index] = [new Map(), 0];/** * Encodes a URL to a shortened URL. * * @param {string} longUrl * @return {string} */var encode = function(longUrl) { p.set(index, longUrl); return index++;};/** * Decodes a shortened URL to its original URL. * * @param {string} shortUrl * @return {string} */var decode = function(shortUrl) { return p.get(shortUrl);};很显然，用一个 62 进制数表示，短网址可以更短。我们可以自己实现一个简单的 10 进制到 62 进制的转换算法。
let [p, index] = [new Map(), 0];var base62 = (n) => { let str = '0123456789abcdefghigklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIGKLMNOPQRSTUVWXYZ'; let len = str.length; let ret = ''; do { ret += str[n % len]; n = ~~(n / len); } while (n); return ret;};/** * Encodes a URL to a shortened URL. * * @param {string} longUrl * @return {string} */var encode = function(longUrl) { let shortUrl = base62(index++); p.set(shortUrl, longUrl); return shortUrl;};/** * Decodes a shortened URL to its original URL. * * @param {string} shortUrl * @return {string} */var decode = function(shortUrl) { return p.get(shortUrl);};这样实现的话实际的短网址的数量其实是受限的，理论上应该是（JavaScript）能表示的最大的整数。
其他
这样的实现，还有一些其他的问题，比如短网址的长度并不是固定的，这点容易解决，补位即可。再比如，这些短网址，按照顺序排列，并不显得随机，这也好办，比如可以随机生成六位字符串当作 key，而不是用整数的递增，这样的话，短网址数量也不受限了（可以增加短网址位数）。还有一点，相同的 URL 可能得到不同的短网址，这点可以另外加个哈希或者用 Set 去解决，还可以加个缓存来解决（在缓存时间内，重定向到相同地址，一旦缓存失效，重新分配 key）。
除了算法设计外，真正的系统还需要考虑很多，比如发号器的设计，比如缓存（挂个 Redis），比如跳转，等等，本文只是抛砖引玉，这些就留给你们自己去思考了。
短网址系统的设计，其实依赖的并不是文本压缩算法。有些时候，需要换个角度思考问题。
参考
- How to code a URL shortener?
- 短 URL 系统是怎么设计的？
- 短网址服务设计
- 短网址服务系统如何设计
