趣谈唯一邀请码生成方法
前段时间项目上需要生成唯一邀请码！嘿嘿，多简单的一件事，心里就已默默将代码写了一遍。但小小的邀请码生成却也小有乾坤，这就是后话了。
一、最简单的实现
很多人 肯定都和我一开始一样！嘿嘿，这还不简单，26个字母+10个数字，去掉容易混淆的，O、0、I、1等字符就剩下32个，
/**
* 随机字符串
*/
private static final char[] CHARS = new char[] {'F', 'L', 'G', 'W', '5', 'X', 'C', '3',
'9', 'Z', 'M', '6', '7', 'Y', 'R', 'T', '2', 'H', 'S', '8', 'D', 'V', 'E', 'J', '4', 'K',
'Q', 'P', 'U', 'A', 'N', 'B'};然后再生成随机的六个重复的数字，对应着CHARS中的数字下标，邀请码生成搞定
Random random = new Random();
List<Character> list = random.ints(0,32)
.distinct().limit(6).boxed().map(t -> CHARS[t]).reduce().collect(toList());好啦，邀请码生成好了。你还要不重复是吧，OK！没问题，我们把邀请码保存到缓存里面，例如redis。每次新生成的邀请码都先去缓存判断下是否存在，如果已经存在则再生成一个，直到找到合适的。 功能完成。喝下午茶去。。。。
思考 ：这种实现是否真的最佳实现了呢？ 至少存在以下一些问题
- 唯一性判断需要通过缓存，引入第三方组件，并且消耗内存资源
- 在99.999%的情况下，缓存判断是否存在都是 FALSE 的，可以说是一种浪费
- 用户与邀请码的对应关系需要记录，如果数据库查询的话，至少需要在邀请码字段上加个索引，又是要消耗资源
那么我们有其它办法来解这个问题吗？
二、数学和密码学来实现
前提 ：存在唯一的标识，例如给用户生成邀请码，那么用户id就是唯一标识（id在任何情况下都不会重复）。
那么我们首先想到的是根据唯一的id，是使用算法来生成。
/**
* 生成邀请码
*
* @param id 唯一的id主键
* @return code
*/
String gen(Long id) {
//进行补位
id = id * PRIME1 + SLAT;
//将 id 转换成32进制的值
long[] b = new long[CODE_LENGTH];
//32进制数
b[0] = id;
for (int i = 0; i < CODE_LENGTH-1; i++) {
b[i + 1] = b[i] / CHARS_LENGTH;
b[i] = b[i] % CHARS_LENGTH;
}
b[5] = (b[2] + b[3] + b[4]) * PRIME1 % CHARS_LENGTH;
StringBuilder buffer = new StringBuilder();
Arrays.stream(b).boxed().map(Long::intValue).map(t -> CHARS[t]).forEach(buffer::append);
return buffer.toString();
}大概就是像上面代码一样，先将id扩大，然后再转换成32进制的数。为啥是32进制呢，因为 CHARS 里面是32个char，那么32进制正好对应 CHARS 的下标。
好了，基于算法根据id来生成邀请码就完成了。然后再逆向下算法，就可以根据邀请码来还原成用户id，找到是哪个用户的了。
YEAH、YEAH！任务完成
然后代码一运行
public static void main(String [] args){
for(long id=10000L;id<10020L;id++){
String code = InviteCode.instance().gen(id);
System.out.println("code:"+code);
}
}code:HASCL6
code:DASCL6
code:JASCL6
code:QASCL6
code:AASCL6
code:FNSCL6
code:WNSCL6
code:CNSCL6
code:ZNSCL6
code:7NSCL6连续的 id 产生的邀请码是惊人的相似，后四位是完全相同的！这样如果有心用户发现这个规律后，就有可能破解邀请码的生成算法。
三、再进一步
之前有说过密码学，密码学里面有两个重要概念，就是扩大和混淆。既然后四位如此的相似，那么我们希望能够扩大后四位的差异。
/**
* 生成邀请码
*
* @param id 唯一的id主键
* @return code
*/
String gen(Long id) {
//补位，并扩大整体
id = id * PRIME1 + SLAT;
//将 id 转换成32进制的值
long[] b = new long[CODE_LENGTH];
//32进制数
b[0] = id;
for (int i = 0; i < CODE_LENGTH - 1; i++) {
b[i + 1] = b[i] / CHARS_LENGTH;
//扩大每一位的差异
b[i] = (b[i] + i * b[0]) % CHARS_LENGTH;
}
b[5] = (b[0] + b[1] + b[2] + b[3] + b[4]) * PRIME1 % CHARS_LENGTH;
//进行混淆
long[] codeIndexArray = new long[CODE_LENGTH];
for (int i = 0; i < CODE_LENGTH; i++) {
codeIndexArray[i] = b[i * PRIME2 % CODE_LENGTH];
}
StringBuilder buffer = new StringBuilder();
Arrays.stream(codeIndexArray).boxed().map(Long::intValue).map(t -> CHARS[t]).forEach(buffer::append);
return buffer.toString();
}这样我们就能对连续id生成差异化的邀请码了。
public static void main(String [] args){
for(long id=10000L;id<10020L;id++){
String code = InviteCode.instance().gen(id);
System.out.println("code:"+code);
}
}code:H8XKDR
code:DEHGQH
code:JKA6FD
code:QUZDCJ
code:ABVA7Q
code:FXLCSN
code:W9YT4L
code:C6K4N5
code:ZRXL53四、结语
任务总算完成了，汇报给领导求表扬。但生成算法还是存在瑕疵的，因为对于六位数的邀请码，只取了5个有效位，第六位作为校验位。所有最大能表示的id到千万级，如果还需要更大的id，则需要扩大邀请码的位数。
详细算法地址（包含将邀请码还原成id的算法哦）：https://gist.github.com/zjnxyz/6ef6007f493a0edea6837cc06e934abc 52
整理了一下源码
import java.util.Arrays;
public class InviteCode {
/**
* 随机字符串
*/
private static final char[] CHARS = new char[] { 'F', 'L', 'G', 'W', '5', 'X', 'C', '3', '9', 'Z', 'M', '6', '7',
'Y', 'R', 'T', '2', 'H', 'S', '8', 'D', 'V', 'E', 'J', '4', 'K', 'Q', 'P', 'U', 'A', 'N', 'B' };
private final static int CHARS_LENGTH = 32;
/**
* 邀请码长度
*/
private final static int CODE_LENGTH = 6;
/**
* 随机数据
*/
private final static long SLAT = 1234561L;
/**
* PRIME1 与 CHARS 的长度 L互质，可保证 ( id * PRIME1) % L 在 [0,L)上均匀分布
*/
private final static int PRIME1 = 3;
/**
* PRIME2 与 CODE_LENGTH 互质，可保证 ( index * PRIME2) % CODE_LENGTH 在
* [0，CODE_LENGTH）上均匀分布
*/
private final static int PRIME2 = 11;
/**
* 生成邀请码
*
* @param id 唯一的id主键
* @return code
*/
public static String gen(Long id) {
// 补位
id = id * PRIME1 + SLAT;
// 将 id 转换成32进制的值
long[] b = new long[CODE_LENGTH];
// 32进制数
b[0] = id;
for (int i = 0; i < CODE_LENGTH - 1; i++) {
b[i + 1] = b[i] / CHARS_LENGTH;
// 按位扩散
b[i] = (b[i] + i * b[0]) % CHARS_LENGTH;
}
b[5] = (b[0] + b[1] + b[2] + b[3] + b[4]) * PRIME1 % CHARS_LENGTH;
// 进行混淆
long[] codeIndexArray = new long[CODE_LENGTH];
for (int i = 0; i < CODE_LENGTH; i++) {
codeIndexArray[i] = b[i * PRIME2 % CODE_LENGTH];
}
StringBuilder buffer = new StringBuilder();
Arrays.stream(codeIndexArray).boxed().map(Long::intValue).map(t -> CHARS[t]).forEach(buffer::append);
return buffer.toString();
}
/**
* 将邀请码解密成原来的id
*
* @param code 邀请码
* @return id
*/
public static Long decode(String code) {
if (code.length() != CODE_LENGTH) {
return null;
}
// 将字符还原成对应数字
long[] a = new long[CODE_LENGTH];
for (int i = 0; i < CODE_LENGTH; i++) {
char c = code.charAt(i);
int index = findIndex(c);
if (index == -1) {
// 异常字符串
return null;
}
a[i * PRIME2 % CODE_LENGTH] = index;
}
long[] b = new long[CODE_LENGTH];
for (int i = CODE_LENGTH - 2; i >= 0; i--) {
b[i] = (a[i] - a[0] * i + CHARS_LENGTH * i) % CHARS_LENGTH;
}
long res = 0;
for (int i = CODE_LENGTH - 2; i >= 0; i--) {
res += b[i];
res *= (i > 0 ? CHARS_LENGTH : 1);
}
return (res - SLAT) / PRIME1;
}
/**
* 查找对应字符的index
*
* @param c 字符
* @return index
*/
private static int findIndex(char c) {
for (int i = 0; i < CHARS_LENGTH; i++) {
if (CHARS[i] == c) {
return i;
}
}
return -1;
}
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