Spring Boot 实战：从零设计短链系统（附代码与数据库设计）

Spring Boot 实战：从零设计短链系统

问题分析：为什么我们需要'短链'？

相信很多小伙伴在日常生活中都收到过一些营销短信，里面附带了一些链接地址。是否发现链接实际上很短，点击后会再次访问一个相对长的链接。

例如我们收到的短链可能是这样子：

https://www.example.com/aBcDeF 

点开它，会跳转到以下原始长链接（甚至更长…参数更多）：

https://www.example.com/product/detail?id=134985&from=share&ref=longtext&utm_source=wechat 

那就有小伙伴问了，直接分享这个长链接不行么？为何多此一举通过短链条转长链？

那我们就来看看常见的短链应用场景：

• 社交平台分享：如微博、朋友圈、抖音简介中限制字符数；
• 短信营销：短链可以有效减少短信的字符数，从而减少短信费用；
• 营销追踪：每个渠道生成不同短链，统计访问量；
• 二维码应用：短链生成二维码更清晰、美观；
• 安全控制：短链服务可做访问限制、过期时间等策略。

系统设计分析

要实现一个简易的短链系统，我们至少需要解决以下问题：

模块	说明
短链生成策略	如何将长链接映射成短码？并保证唯一性和随机性
存储设计	如何保存短码与原始链接的映射关系？
重定向服务	访问短链时，如何高效跳转到原始链接？
过期策略（可选）	是否允许短链设置有效期？
统计分析（可选）	统计点击量、来源等指标。

如果你要实现一个更高性能的短链系统，你还需要引入缓存设计，如 redis。本章节更多的是探讨短链系统，小伙伴们可以自行在业务层追加缓存来实现减少数据库的访问。

数据库设计

这里我们只实现最核心的短链映射功能。

字段名	类型	说明
id	bigint	主键
short_code	varchar(10)	短链编码（唯一索引）
original_url	varchar(500)	原始长链接
expire_time	datetime	过期时间（可选）
create_time	datetime	创建时间

SQL 建表语句：

CREATE TABLE short_link (
    id BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    short_code VARCHAR(10) NOT NULL UNIQUE,
    original_url VARCHAR(500) NOT NULL,
    expire_time DATETIME NULL,
    create_time DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

短链生成策略设计

短链生成核心是将长链接转换成唯一的短码，常见方式有：

• 自增 ID + Base62 编码（简单可靠，唯一性高）
• 哈希算法（MD5/SHA）（可重复生成，长度可控）

自增 ID + Base62 编码：Base62 使用 [0-9][a-z][A-Z] 共 62 个字符编码，可生成短而唯一的字符串。

哈希算法（如 MD5 或 SHA-256）的主要作用是将一个长度不定的输入（如 URL）映射为固定长度的输出（哈希值）。

实战开始

下面讲解以上两种的实现方式。

❶ 项目依赖

在正式开发前我们先在 SpringBoot 项目引入相关依赖：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.mysql</groupId>
        <artifactId>mysql-connector-j</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

❷ 构建实体类

import jakarta.persistence.*;
import lombok.Data;
import java.time.LocalDateTime;

@Data
@Entity
@Table(name = "short_link")
public class ShortLink {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    @Column(unique = true, nullable = false)
    private String shortCode;

    @Column(nullable = false, length = 500)
    private String originalUrl;

    private LocalDateTime expireTime;
    private LocalDateTime createTime = LocalDateTime.now();
}

❸ 工具类

Base62 工具类：使用自增 ID + Base62 编码。

public class Base62Utils {
    private static final String CHARSET = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";

    public static String encode(long num) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (num > 0) {
            int index = (int) (num % 62);
            sb.append(CHARSET.charAt(index));
            num /= 62;
        }
        return sb.reverse().toString();
    }
}

哈希生成工具类（MD5/SHA）：我们将实现一个工具类，通过 MD5 或 SHA-256 来生成哈希值，然后从中截取短链。

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class HashUtils {
    // 使用 MD5 算法生成短链
    public static String generateHash(String input, String algorithm) {
        try {
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(algorithm);
            byte[] hashBytes = md.digest(input.getBytes());
            // 转换为 16 进制表示
            StringBuilder hexString = new StringBuilder();
            for (byte b : hashBytes) {
                String hex = Integer.toHexString(0xff & b);
                if (hex.length() == 1) {
                    hexString.append('0');
                }
                hexString.append(hex);
            }
            return hexString.toString();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new RuntimeException("哈希算法异常：" + e.getMessage());
        }
    }

    // 使用 MD5 生成短链的前 8 位
    public static String generateShortLink(String originalUrl) {
        String md5Hash = generateHash(originalUrl, "MD5");
        return md5Hash.substring(0, 8); // 返回前 8 位
    }

    // 使用 SHA-256 生成短链的前 10 位
    public static String generateShortLinkSHA(String originalUrl) {
        String sha256Hash = generateHash(originalUrl, "SHA-256");
        return sha256Hash.substring(0, 10); // 返回前 10 位
    }
}

❹ 服务层 Service

为了更好的区分两种方式，这里我们将用两个 Service 来方便区分。

Base62ShortLinkService

import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class Base62ShortLinkService {
    private final ShortLinkRepository repository;

    @Transactional
    public String createShortLink(String originalUrl) {
        ShortLink entity = new ShortLink();
        entity.setOriginalUrl(originalUrl);
        ShortLink saved = repository.save(entity);
        String shortCode = Base62Utils.encode(saved.getId());
        saved.setShortCode(shortCode);
        repository.save(saved);
        return shortCode;
    }

    public String getOriginalUrl(String shortCode) {
        ShortLink link = repository.findByShortCode(shortCode);
        if (link == null) {
            throw new RuntimeException("短链不存在或已失效");
        }
        return link.getOriginalUrl();
    }
}

HashShortLinkService

import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class HashShortLinkService {
    private final ShortLinkRepository repository;

    @Transactional
    public String createShortLink(String originalUrl) {
        // 先生成哈希值（使用 MD5 或 SHA-256）
        String shortCode = HashUtils.generateShortLink(originalUrl);
        // 检查数据库中是否已经存在该短链，避免重复
        if (repository.findByShortCode(shortCode) != null) {
            shortCode = HashUtils.generateShortLinkSHA(originalUrl); // 如果冲突，尝试用 SHA-256 生成短链
        }
        // 保存短链映射
        ShortLink entity = new ShortLink();
        entity.setOriginalUrl(originalUrl);
        entity.setShortCode(shortCode);
        repository.save(entity);
        return shortCode;
    }

    public String getOriginalUrl(String shortCode) {
        ShortLink link = repository.findByShortCode(shortCode);
        if (link == null) {
            throw new RuntimeException("短链不存在或已失效");
        }
        return link.getOriginalUrl();
    }
}

❺ 控制层 Controller

import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import org.springframework.web.servlet.view.RedirectView;

@RestController
@RequiredArgsConstructor
public class ShortLinkController {
    private final Base62ShortLinkService base62ShortLinkService;
    private final HashShortLinkService hashShortLinkService;

    // 创建短链
    @PostMapping("/api/shorten")
    public String create(@RequestParam String url) {
        String code = base62ShortLinkService.createShortLink(url);
        // 切换 Hash
        // String code = hashShortLinkService.createShortLink(url);
        return "短链生成成功：" + "http://localhost:8080/" + code;
    }

    // 访问短链
    @GetMapping("/{code}")
    public RedirectView redirect(@PathVariable String code) {
        String originalUrl = base62ShortLinkService.getOriginalUrl(code);
        // 切换 Hash
        // String originalUrl = hashShortLinkService.getOriginalUrl(code);
        // 302 重定向
        return new RedirectView(originalUrl);
    }
}

❻ 运行与测试

根据控制层的代码演示，小伙伴们可以自行切换两种实现方式，进行测试。

以 Hash 为例生成短链接口：

POST http://localhost:8080/api/shorten?url=https://www.example.com/article/long-url 

返回：

短链生成成功：http://localhost:8080/d41d8cd9 

浏览器中打开短链，直接看跳转效果！

总结

本文通过讲解了两种常见的短链生成方式：自增 ID + Base62 编码 和 哈希算法。并通过完整的简易示例代码，让开发者可以快速理解并掌握短链系统的设计！