基于全局ID生成全局唯一邀请码

最近项目需要生成用户邀请码,网上找了几个算法,发现有一个基本符合需求,里面借鉴了一些密码学里的思路,最后的算法效果还不错。该算法可以用在类似对加密强度要求不高的场合下。

需求分析

从业务需求上来看,邀请码有以下几个强制性的要求:

  • 不可重复
  • 唯一确定

这两点要求首先就排除了 hash code 的可能,因为 hash code 是可以发生碰撞的。然后在强制性要求的基础之上,我们还有一些进一步的需求:

  • 长度不能太长,6-10 位是合适的区间
  • 不容易被推测出
  • 资源消耗尽可能小

在这些需求的约束下,我们来看看相对来说比较通用的邀请码生成算法。

代码实现

废话不多少,直接上代码。

public class InvitationCodeUtil {

    /**
     * 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 = 8;

    /**
     * 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, 默认为 8位邀请码
     *
     * @param id 唯一的id. 支持的最大值为: (32^7 - {@link #SLAT})/{@link #PRIME1} = 11452834602
     * @return
     */
    public static String gen(Long id) {
        return gen(id, CODE_LENGTH);
    }

    /**
     * 生成邀请码
     *
     * @param id 唯一的id主键. 支持的最大值为: (32^7 - {@link #SLAT})/{@link #PRIME1}
     * @return code
     */
    public static String gen(Long id, int length) {

        // 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;
        }

        long tmp = 0;
        for (int i = 0; i < length - 2; i++) {
            tmp += b[i];
        }
        b[length - 1] = tmp * 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
     */
    public static int findIndex(char c) {
        for (int i = 0; i < CHARS_LENGTH; i++) {
            if (CHARS[i] == c) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

}

注意事项

能够生成唯一邀请码数量的多少,跟邀请码长度有关。以长度为8的邀请码来举例子,理论上能生成:32^8=1099511627776 个邀请码,但由于算法原因,最终只能产生:(32^7 - 1234561)/3 = 11452834602 个。

算出这个有什么用呢?因为算出的结果,代表入参 ID 的数值不能够超过该大小,如果超过,就有可能出现重复邀请码,decode 也无法正常解密。所以在使用过程中,需要根据实际情况决定邀请码长度。比如:邀请码长度为6,最多只能生成10773290个邀请码,但传入了个11位的手机号码,那肯定是不行的。如果有传入手机号码的需求,建议邀请码长度定为10以上,不建议定为9。

鸣谢

趣谈唯一邀请码生成方法
简单的密码学生成唯一邀请码

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