千亿级高并发短链系统架构设计与Java实战：从原理到代码的完整方案

一、短链系统的核心挑战

场景需求：

• 每天生成1亿+短链

• 单日访问量峰值100亿+

• 平均响应时间<50ms

• 数据持久化存储30天

技术难点：

1. 唯一ID生成的高并发与防冲突

2. 长链到短链的高效映射存储

3. 瞬时超高并发读取（302跳转）

4. 数据冷热分离与存储成本优化

二、系统架构设计

整体架构图：

客户端 → 负载均衡 → 短链服务集群  
              ↓         ↓  
           Redis集群   分库分表MySQL  
              ↓  
           监控报警系统

核心模块设计：

1. ID生成服务：Snowflake改进版

2. 哈希压缩模块：Base62+CRC32

3. 缓存层：Redis Cluster+本地缓存

4. 存储层：MySQL分库分表+冷热分离

5. 跳转服务：Nginx+OpenResty优化

三、核心代码实现（完整可运行示例）

1. 分布式ID生成器（改良版Snowflake）

public class SequenceGenerator {
    // 时间戳基准点（2024-01-01）
    private final static long EPOCH = 1704067200000L;
    
    // 机器ID占位
    private final long workerIdBits = 10L;
    private final long maxWorkerId = ~(-1L << workerIdBits);
    
    // 序列号占位
    private final long sequenceBits = 12L;
    
    private final long workerIdShift = sequenceBits;
    private final long timestampShift = sequenceBits + workerIdBits;
    
    private final long sequenceMask = ~(-1L << sequenceBits);
    
    private long workerId;
    private long sequence = 0L;
    private long lastTimestamp = -1L;

    public SequenceGenerator(long workerId) {
        if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentExcepti