日期和时间

这篇文档描述了在 Java 中如何对日期和时间进行处理。介绍了其 API 的历史变化，以及给出了新的 API 的示例。希望这篇文档可以对开发中时间的处理有所帮助。

历史的包袱

在 Java 的早期，提供了 java.util.Date 和 java.util.Calendar 类来处理日期和时间。其中 java.util.Date 类由于方法和设计不一致，导致了后期废弃了一些 API。下图所示的这些方法都被标记为 @Deprecated。

而 java.util.Calendar 也被认为是复杂和笨拙的。比如说，月份的计数是从 0 而非 1 开始的，这就和我们平时的习惯不一致，且会导致难以察觉的 Bug。

比如说，要配置一个指定的日期，使用java.util.Calendar 需要编写更多的代码，下面是是 java.time.LocalDate 的示例对比:

Calendar calendar = Calendar.getInstance();
calendar.set(Calendar.YEAR, 2023);
// Calendar.OCTOBER 表示十月，实际的值却是 9
calendar.set(Calendar.MONTH, Calendar.OCTOBER);
calendar.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 27);
// 输出 Fri Oct 27 21:10:36 CST 2023
System.out.println(calendar.getTime());

// 输出 2023-10-27
LocalDate date = LocalDate.of(2023, 10, 27);
System.out.println(date);

还有, java.util.Calendar 是可变的，这个在多线程的程序中可能会引发问题。

Java8 后新的 API

在 Java 8 之前，因为上面提到的历史包袱。所以实际项目中使用 Joda-Time 库来代替原生的 API。在Java 8 引入了全新的日期和时间 API，这也是收到了 Joda-Time 的启发，并且是由这个库的主要作者 Stephen Colebourne 主导开发的。

新的 API 位于 java.time 包下，提供了 LocalDate、 LocalDateTime、 ZonedDateTime、 Duration、 Period 等类, 如下表所示:

类名	作用
`LocalDate`	表示不带时区的日期（例如：2023-10-27）。常用于生日、纪念日等。
`LocalTime`	表示不带时区的时间（例如：14:30:45）。常用于表示一天内的某个时间点。
`LocalDateTime`	表示不带时区的日期和时间（例如：2023-10-27T14:30:45）。
`ZonedDateTime`	表示带有时区的日期和时间。它是 `LocalDateTime` 的时区版本。
`Instant`	表示从1970年1月1日（Unix起始日期）到现在的时间线上的某个具体瞬间。常用于时间戳或与 `Date` 之间的转换。
`Duration`	表示两个时间点之间的时间段，如 "2.5 小时"。常用于时间的算术运算。
`Period`	表示两个日期之间的时间段，如 "5 年 6 个月"。常用于日期的算术运算。
`ZoneId`	表示时区ID，如 "Asia/Shanghai"。
`ZoneOffset`	表示与UTC/Greenwich的时间偏移，如 `+05:30`。
`Year`	表示不带时区的年份。
`Month`	枚举，表示月份，如 `JANUARY`、 `FEBRUARY` 等。
`MonthDay`	表示年份中的某天，例如2月14日，常用于不涉及年份的重复事件，如情人节。
`YearMonth`	表示某年某月，例如 2023-10，常用于信用卡到期日等。
`OffsetDateTime`	表示日期和时间，与 `ZonedDateTime` 类似，但仅存储与UTC/Greenwich的偏移量，而不是完整的时区信息。
`OffsetTime`	表示时间，带有与UTC/Greenwich的偏移量。
`DayOfWeek`	枚举，表示星期几，如 `MONDAY`、 `TUESDAY` 等。

这些类为日期和时间提供了全面、一致且不可变的表示，使得日期和时间操作在 Java 中变得更加简单和直观。其优点如下:

新 API 的示例

下面对开发中经常出现的一些时间和日期的操作，给出一些示例，以备查询。

获取当前日期和时间

下面的示例演示了获取当前的日期和时间:

// 2023-10-27
System.out.println("LocalDate.now() = " + LocalDate.now());
// 21:38:33.507939
System.out.println("LocalTime.now() = " + LocalTime.now());
// 2023-10-27T21:38:33.507999
System.out.println("LocalDateTime.now() = " + LocalDateTime.now());
// 2023-10-27T21:38:33.508717+08:00[Asia/Shanghai]
System.out.println("ZonedDateTime.now() = " + ZonedDateTime.now());

LocalDateTime 和 ZonedDateTime 的区别是，前者不带时区，后者是带时区的。

格式化和解析日期和时间

下面的示例演示了如何格式化日期，这个在输出用户界面的时候特别有用:

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String datetime = LocalDateTime.now().format(formatter);
System.out.println("datetime = " + datetime);  // 2023-10-27 21:46:00

然后将格式化的日期转换为 LocalDateTime 对象，如下:

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
LocalDateTime datetime = LocalDateTime.parse("2023-10-27 21:46:10", formatter);
System.out.println("datetime = " + datetime);

日期和时间的加减

下面的示例演示了日期和时间的加减:

LocalDateTime plusDays = LocalDateTime.now().plusDays(1);
LocalDateTime minusDays = LocalDateTime.now().minusDays(1);
LocalDateTime minusWeeks = LocalDateTime.now().minusWeeks(1);

日期和时间的对比

下面的示例演示了日期和时间的对比:

boolean isBefore = LocalDateTime.now().isBefore(LocalDateTime.MAX);
boolean isAfter = LocalDateTime.now().isAfter(LocalDateTime.MIN);

获取日期和时间的特定部分

下面的示例演示了获取时间和日期的特定部分:

int year = LocalDateTime.now().getYear();
int month = LocalDateTime.now().getMonthValue();
int day = LocalDateTime.now().getDayOfMonth();

时区的偏移

下面的示例演示了时区的偏移:

ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.now().withZoneSameInstant(ZoneId.of("Europe/Paris"));
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String datetime = zonedDateTime.format(formatter);
System.out.println("datetime = " + datetime); // 2023-10-27 16:16:43

时期和时间的间隔

下面的示例演示了时间的间隔:

Duration between = Duration.between(LocalDateTime.of(2023, 10, 27, 22, 19), LocalDateTime.now());
long seconds = between.getSeconds();   // 65

日期和时间戳的相互转换

从时间戳转换到日期:

long ts = System.currentTimeMillis();
Instant instant = Instant.ofEpochMilli(ts);
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.ofInstant(instant, ZoneId.systemDefault());

从日期转换到时间戳:

long epochSecond = localDateTime.toInstant(ZoneOffset.ofHours(8)).getEpochSecond();
long epochMilli = localDateTime.toInstant(ZoneOffset.ofHours(8)).toEpochMilli();

关于时间和时区的答疑

时间和时区有时候挺让人感到迷惑的，我整理了一些问题，并做出解答。

时间戳和时区有关系吗

很多人的回答是时间戳和时区没有关系，其实这样的回答不完全正确。时间戳的设计确实是为了独立于时区的，但并不表示其没有时区或者和时区无关。因为时间戳是以零时区为基准的，或者说时间戳是 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒到现在的秒数，这个时间是零时区。

GMT 和 UTC 有什么区别

GMT (格林尼治平均时间) 和 UTC (协调世界时) 都是时间标准，用于参考和协调全球的时间的。他们的区别仅仅是定义和历史背景不同，在时间上几乎是一样的。

GMT 基于地球的旋转并与太阳时间相关联。具体来说，当太阳位于格林尼治子午线上的最高点时，格林尼治的太阳时间正好是正午。

UTC 是基于原子时间的，与由大约 300 多个高度精确的原子钟组成的国际原子时 (TAI) 相关联。为了使UTC与地球的旋转保持一致，有时会插入或删除闰秒。

GMT 历史更加久远，因为地球旋转的速度并不恒定，所以精度并不高。现在更倾向于使用 UTC 标准，它基于原子时间，提供了非常高的精准性。

什么是夏令时

中国已经不再使用夏令时，早在 1986 年的时候，会在每年的 4 月中旬将时钟向前调整一个小时，然后在 9 月中旬再将时钟调回。因为夏季的阳光更长，将时间向前调整一个小时，会让白天的时间更长，人们的活动更久，可以减少煤炭、电力等资源的使用。

但是，实际上并没有起到很好的节能效果，也会让生活和工作造成不方便。所以，从 1992 年其，就不再实行夏令时了。

夏令时的英文有多种表达方式，比如 Summer Time 或者 British Summer Time。但是在国际上更标准的说法是 "Daylight Saving Time(DST)", 这也说明了其是为了利用日光来节省能源的一种做法。

Last modified: 04 August 2024