面经策

让你设计一个短链系统，怎么设计？ ​

  • 标签：后端、系统设计、场景题

🏛 业务架构师 ​

短链系统的业务动机先说清：长 URL 太长太丑——短信营销按字计费（一条 70 字，长 URL 吃掉大半）、印刷物料空间有限、且需要点击追踪（哪个渠道带来转化）。技术是小事，它本质是"映射服务 + 投放追踪资产"。

核心设计：

1. 发号与编码

  • 短码用 62 进制（a-z A-Z 0-9），6 位 = 568 亿组合，够任何业务；
  • 发号器用分布式 ID（号段/雪花），短码有序可预测有枚举风险——对安全敏感场景（内部链接）加随机置换或校验位；
  • 长链去重：长 URL hash 做 key 查重，同一 URL 复用短码（省空间，也保证统计口径一致）。

2. 跳转服务（读路径是性能生命线）

  • 301 永久跳转 vs 302 临时跳转：301 浏览器缓存后不再访问短链服务——你丢失了后续点击统计！要追踪就 302（每次点击都过服务），这是业务需求（统计）驱动技术选型的教科书例子；
  • 缓存：短码→长URL 全量放 Redis（数据量小、读极高），DB 只兜底——QPS 十万级轻松；
  • 热点短码（爆款活动链接）本地缓存再挡一层。

3. 追踪与数据

点击事件异步落日志（UA、IP、渠道参数）→ 数仓分析转化——短链的商业价值大半在这：投放 ROI、渠道归因。

4. 治理

短码过期回收（活动结束 404 或下线页）、恶意链接检测（接安全扫描，短链服务被滥做成钓鱼跳板是合规大坑）、防刷限流。

演进路线：单库 + 缓存起步，量级上来分库（短码 hash 或号段路由），十亿级前不需要分片——按业务规模投入，别第一天就上分布式。

🏗 系统架构师 ​

短链系统（如 t.cn/Ab3xK9）我按"发号 → 存储 → 跳转 → 扩展"四块设计：

1. 编码生成：

  • 发号器 + 62 进制：全局 ID（雪花或号段模式）→ 转 62 进制（a-z A-Z 0-9），6 位可表达 568 亿，够用且趋势递增、无冲突——我的首选；
  • Hash（MD5 取前 6 位）：要处理冲突（查库比对、加长重试），且不递增，不选；
  • 预生成号池：提前批量生成进队列取用，削峰。

2. 存储与查询：MySQL 存 短码 ↔ 长链 + 过期时间 + 业务方，短码做主键（点查 O(1)）；Redis 全量缓存热点映射（短链读是典型读多写少，命中率 99%+），布隆过滤器防穿透。容量估算：1 亿条短链 × 200B ≈ 20GB，单表分表即可。

3. 跳转链路（高并发核心）：短链服务无状态多副本 + 负载均衡 → 本地缓存（Caffeine）→ Redis → DB 兜底；302（可统计跳转）vs 301（浏览器缓存，省流量但少统计）——运营场景选 302；异步打点（点击 UV/来源）进 MQ 聚合分析，不阻塞跳转主链路（目标 P99 < 10ms）。

4. 治理：短链过期与淘汰（LRU 清理）、防滥用（黑名单长链、频控）、自定义后缀冲突检测、监控命中率与穿透率。

设计要点一句话：短链本质是"发号器 + KV 读缓存"架构，难点不在存储在读写比极高的跳转链路性能。

💻 全栈开发专家 ​

核心链路：发号 → 编码 → 存储 → 跳转。

1. 发号器：全局自增 ID（号段模式或雪花）。不要用 MD5 短哈希——不可读且冲突要处理；自增号 + 进制转换最简单。

2. 62 进制编码（0-9a-zA-Z），短码长度：62^7 ≈ 3.5 万亿，够用且比 16 进制短：

java
private static final String CHARS = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
public static String encode(long id) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    while (id > 0) { sb.append(CHARS.charAt((int) (id % 62))); id /= 62; }
    return sb.toString();
}

3. 存储设计：

sql
CREATE TABLE short_url (
  id BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  code VARCHAR(16) NOT NULL UNIQUE,   -- 短码（或直接用 id 编码）
  long_url VARCHAR(2048) NOT NULL,
  expire_at DATETIME,
  KEY idx_code (code)
);

长 URL 查重可加 long_url 的索引/哈希列。量级上来分表：按 code 首字母或 id 取模。

4. 跳转语义（必答题）：301 永久跳转浏览器会缓存，后续不再回源——省服务器但统计不到点击；302 临时跳转每次回源，可埋点统计。业务要统计就 302，同时扛住读 QPS。

5. 高并发读优化：短码 → 长 URL 是典型读多写少，Redis 缓存（code 为 key，TTL 同过期时间）+ 本地缓存二级；不存在恶意扫描的 code 用布隆过滤器挡掉，防缓存穿透。

坑：自定义短码要防保留字（api、admin）；过期与失效清理用惰性判断（跳转时校验）+ 异步归档。