巧用 Base62 解决字段太短的问题

Posted 2022-01-25 程序通事

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了巧用 Base62 解决字段太短的问题相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

最近银联一纸 259 号改造通知，所有支付机构开始改造支付交易，上传终端信息。

不知道其他支付机构的小伙伴针对这次改造是否开始了？

由于这次银联给的时间非常少，我们这边改动涉及到相关上游一起改造，所以我们已经开始设计，马上投入代码改造中。

这次改造，支付机构内部需要维护交易发生的终端信息。在银联的改造文档中，支付机构内部需要为每一台终端分配一个唯一的终端设备号。

银联侧规定这个字段是 String(8)，可以使用英文字母以及数字，即 a-z/A-Z/0-9。

由于我们内部发号器，只能产生纯数字的序号，按照 8 位长度，从 0 开始最多只能有 99,999,999 。

当前看来没什么问题，但是千万级数字还是太小，一不小心就没了。为了后续系统的稳定性，所以我们需要设计一种满足银联的规则终端号生成方法。

发号器现状

先来介绍先，我们这边的发号器现状，应该跟很多公司做法都比较类似。

我们这边发号器，有两种生成策略：

simple
snowflake

第一种策略simple 类型，这种策略方式非常简单，类似 MySQL ID 自增策略，可以指定从某个数字开始递增。

这种方适用于表ID 等场景，只需要保证唯一，不需要保证顺序。

第二种策略 snowflake 类型，即使用雪花算法。

这种方式适用于订单ID 等需要保留时间信息的场景。

这两种发号器都存在一定的问题，没办法直接适用于银联终端号的场景。

simple 类型发号器问题

这个类型发号器只能发纯数字的序号，按照 8 位长度，从 0 开始最多只能有 99,999,999 。

由于发号器虽然是单调递增的，但是可能存在机房配置，存在跳号的情况，这就导致可能可以用的序号少于 99,999,999 。

所以不能拿来直接使用。

snowflake 类型发号器的问题

snowflake 类型发号器的发出来的序号是 64 bit，格式如下：

这里就不解释 snowflake 策略具体的原理，举一个 snowflake生成的序号：

170916032679263329

可以看到 snowflake 发号器生成这个 64 bit 整数非常大，位数也远远大于 8 位。

设备号生成方法

上面说到设备号生成规则是允许英文字母，即 a-z/A-Z/0-9。

如果我们仅仅使用数字，那么我们仅仅只有 10^8-1= 99,999,999。

那我们转换一种思路，我们把英文字母也用，那么我们总共可以有62^8-1=218,340,105,584,895

可以看到这个数字已经很大，未来很长一段时间都不可能超过（除非后续开展银地球外的服务）。

那怎么生成一个带有英文字母的序号呢？难道需要重写一个发号器吗？

其实我转换一下思路，设备号规则可以使用a-z/A-Z/0-9，设备号每一位都有 62 个选择，那站在数学的角度，这不就是 62 进制的吗？

那现在我们使用发号器生成的序号只能是整数，那站在数学角度，是一个十进制的数。

那我们只要把这个10 进制数转成 62 进制数，这不就可以解决问题了吗！

所以这里我们使用 simple 类型的发号器，从 0 开始递增。

拿到发号器生成的序号之后，我们只需要将其转为 62 进制就可以了。

10 进制转 62 二进制的代码示例如下：

public class TermInfoUtils 
    /**
     * https://en.wikipedia.org/wiki/Base62#/
     * wiki 上的标准
     */
    private final static char[] charArray = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz".toCharArray();

    private static final int BASE_62_SCALE = 62;

    /**
     * base10 转 base 62
     *
     * @param base10
     * @return
     */
    public static String fromBase10ToBase62(long base10) 
        int scale = 62;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        long remainder = 0;

        do 
            remainder = base10 % scale;
            sb.append(charArray[(int) remainder]);
            base10 = base10 / scale;
        
        while (base10 > scale - 1);

        sb.append(charArray[(int) base10]);

        // 倒序
        return sb.reverse().toString();
    

    /**
     * 产生银联终端号
     * @param base10
     * @return
     */
    public static String generateUnionDeviceId(long base10) 
        String base62 = fromBase10ToBase62(base10);
        // 往左补 0
       return StringUtils.leftPad(base62,8,"0");

代码原理非常简单，类似 10 进制转二进制，除二取余，然后倒序排列，高位补零。转62进制也类似，不断除以62取余数，然后倒序。

最后，为了我们生成的序号长度统一，我们定一个规则，如果生成的 62 进制小于 8 位，那左边补 0 ，直到整个长度为 8 位。