从零到一：基于Spring Boot与Redis构建高并发短链服务# 从零到一：基于Spring Boot与Redis构

从零到一：基于Spring Boot与Redis构建高并发短链服务

引言

在当今的互联网应用中，短链接服务无处不在，从微博、微信的分享，到营销邮件中的追踪链接，都依赖于高效、稳定的短链系统。本文将手把手带你从零开始，使用 Spring Boot 和 Redis 构建一个具备高并发处理能力的短链生成与跳转服务，并融入项目开发中的最佳实践。

业务场景与需求分析

我们的短链服务需要满足以下核心需求：

生成短码：接收一个长URL，生成一个唯一的、简短的字符串（如 aBc3Xy）。
302跳转：用户访问短链时，能快速重定向到原始长URL。
高并发：能够承受大量用户的并发请求。
可扩展：系统设计应便于未来功能的扩展（如统计点击量、设置有效期等）。

技术选型与架构设计

后端框架：Spring Boot 3.x，提供快速开发和自动配置能力。
缓存/存储：Redis，利用其高性能读写和丰富的数据结构（String, Hash）来存储短码与长URL的映射关系。
ID生成：雪花算法（Snowflake），生成全局唯一且趋势递增的ID，再通过进制转换（62进制）得到短码。
API文档：Springdoc OpenAPI (Swagger)，自动生成交互式API文档。

整体架构非常简洁：客户端 -> Spring Boot应用 -> Redis。

核心代码实现

1. 短码生成器

首先，我们需要一个工具类来生成短码。这里我们简化雪花算法，直接使用System.currentTimeMillis()作为基础ID。

@Component
public class ShortUrlGenerator {

    private static final String CHARS = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    private static final int BASE = CHARS.length(); // 62进制

    public String generate(String longUrl) {
        // 这里可以加入对longUrl的校验和去重逻辑
        long id = System.currentTimeMillis();
        return encode(id);
    }

    private String encode(long id) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (id > 0) {
            sb.append(CHARS.charAt((int) (id % BASE)));
            id /= BASE;
        }
        return sb.reverse().toString();
    }
}

2. Redis数据访问层

我们定义一个Repository来封装对Redis的操作。

@Repository
public class ShortUrlRepository {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    private static final String SHORT_TO_LONG_KEY = "shortlink:%s";

    public void save(String shortCode, String longUrl) {
        String key = String.format(SHORT_TO_LONG_KEY, shortCode);
        // 设置过期时间，例如30天
        redisTemplate.opsForValue().set(key, longUrl, Duration.ofDays(30));
    }

    public String getLongUrl(String shortCode) {
        String key = String.format(SHORT_TO_LONG_KEY, shortCode);
        return redisTemplate.opsForValue().get(key);
    }
}

3. 服务层与控制器

将上述组件组合起来，形成完整的业务逻辑。

@Service
public class ShortUrlService {

    @Autowired
    private ShortUrlGenerator generator;

    @Autowired
    private ShortUrlRepository repository;

    public String createShortUrl(String longUrl) {
        // 1. 生成短码
        String shortCode = generator.generate(longUrl);
        // 2. 保存到Redis
        repository.save(shortCode, longUrl);
        // 3. 返回完整的短链地址
        return "http://short.ly/" + shortCode;
    }

    public String getOriginalUrl(String shortCode) {
        return repository.getLongUrl(shortCode);
    }
}

@RestController
@RequestMapping("/api")
@Tag(name = "短链服务", description = "短链接生成与跳转API")
public class ShortUrlController {

    @Autowired
    private ShortUrlService shortUrlService;

    @PostMapping("/shorten")
    public ResponseEntity<String> shortenUrl(@RequestParam String url) {
        String shortLink = shortUrlService.createShortUrl(url);
        return ResponseEntity.ok(shortLink);
    }

    @GetMapping("/{shortCode}")
    public ResponseEntity<Void> redirect(@PathVariable String shortCode) {
        String longUrl = shortUrlService.getOriginalUrl(shortCode);
        if (longUrl != null) {
            return ResponseEntity.status(HttpStatus.FOUND)
                    .header(HttpHeaders.LOCATION, longUrl)
                    .build();
        }
        return ResponseEntity.notFound().build();
    }
}

最佳实践与优化点

防止重复生成：在生成短码前，可以先用长URL的MD5值作为key，在Redis中查询是否已存在对应的短码，避免为同一个URL生成多个短链。
布隆过滤器：当数据量极大时，为了防止缓存穿透（大量查询不存在的短码），可以在Redis前加一层布隆过滤器，快速判断短码是否存在。
监控与告警：集成Micrometer和Prometheus，监控接口的QPS、响应时间、Redis命中率等关键指标。
分布式ID：在集群部署环境下，简单的System.currentTimeMillis()无法保证全局唯一，应使用更健壮的分布式ID方案，如美团的Leaf或百度的UidGenerator。
安全考虑：对输入的longUrl进行合法性校验，防止开放重定向等安全漏洞。

结语

通过这个实战项目，我们不仅掌握了Spring Boot和Redis的核心用法，更重要的是学习了如何将一个简单的想法转化为一个具备生产级考量的服务。从需求分析、技术选型、编码实现到最佳实践，每一步都是成为一名优秀Java工程师的必经之路。希望这个案例能为你未来的项目开发带来启发！

Happy Coding!