Java中的时间与时区

0. 前言：

时间格式：

//世界标准时间，其中T表示时分秒的开始（或者日期与时间的间隔），Z表示这是一个世界标准时间
2017-12-13T01:47:07.081Z

//本地时间，也叫不含时区信息的时间，末尾没有Z
2017-12-13T09:47:07.153

//含有时区信息的时间，+08:00表示该时间是由世界标准时间加了8个小时得到的，[Asia/Shanghai]表示时区
2017-12-13T09:47:07.153+08:00[Asia/Shanghai]

其中最难理解的是本地时间，2017-12-13T09:47:07.153时间本身是不含有时区信息的，但是“本地”这两个字含有时间信息。所以我认为这个翻译并不好，不应该叫做“本地时间”，应该直接翻译为“不含时区信息的时间”。

协调世界时,又称世界统一时间、世界标准时间、国际协调时间。由于英文(CUT)和法文(TUC)的缩写不同,作为妥协,简称UTC。
世界时UT即格林尼治平太阳时间，是指格林尼治所在地的标准时间，也是表示地球自转速率的一种形式。以地球自转为基础的时间计量系统。

1. 先来看Java8：

表示时间的主要有4类String、Instant、LocalDateTime、ZonedDateTime。

String是格式化的时间，Instant是时间戳，LocalDateTime是不含时区信息的时间，ZonedDateTime是含有时区信息的时间。

1.1 它们之间的关系是：

1.1.1 String与LocalDateTime是等价的

符合格式的String可以直接解析为LocalDateTime，如下：

System.out.println(LocalDateTime.parse("2017-12-13 10:10:10",DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));

输出：
2017-12-13T10:10:10

辨析LocalDateTime最好的办法就是不要把它当成“本地时间”，它就是“不含时区信息的时间”。它只是存储了年月日时分秒，没有存储任何时区信息，具体表示哪里的时间全靠输入和输出时进行解释。与String完全等价，本质上是对String的解析，只是年月日时分秒格式化的存储到了对象当中，方便取用。

1.1.2 Instant与ZonedDateTime是等价的

Instant是时间戳，是指世界标准时格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒(北京时间1970年01月01日08时00分00秒)起至现在的总秒数，Instant本身实际上就指明时区了，0时区。
ZonedDateTime是含有时区信息的时间，本质上是根据时区对Instant的格式化显示。

ZonedDateTime ztime1=ZonedDateTime.ofInstant(Instant.now(),ZoneId.systemDefault());
System.out.println(ztime1);
System.out.println(ztime1.toInstant()); //1
System.out.println(ztime1.toLocalDateTime()); //3
ZonedDateTime ztime2=ZonedDateTime.ofInstant(Instant.now(),ZoneId.of("Australia/Darwin"));
System.out.println(ztime2);
System.out.println(ztime2.toInstant()); //2
System.out.println(ztime2.toLocalDateTime()); //4

输出：
2017-12-13T13:24:55.932+08:00[Asia/Shanghai]
2017-12-13T05:24:55.932Z
2017-12-13T13:24:55.932
2017-12-13T14:54:55.933+09:30[Australia/Darwin]
2017-12-13T05:24:55.933Z
2017-12-13T14:54:55.933

注释1、2输出相同，说明ZonedDateTime的存储本质是Instant；
注释3、4输出不同，说明ZonedDateTime会根据创建ZonedDateTime对象时传入的时区，进行格式化显示。

相同的Instant，在不同的时区有不同的展示时间，所以在用Instant构造ZonedDateTime的时候需要传入时区；ZonedDateTime可以直接转化为Instant，并且不同的ZonedDateTime可能会生成同样的Instant。

1.2 如何构造时间对象：

1.2.1 直接定义

System.out.println(Instant.ofEpochMilli(System.currentTimeMillis()));
System.out.println(LocalDateTime.of(2017,12,13,10,0,0,0));
System.out.println(ZonedDateTime.of(2017,12,13,10,0,0,0,ZoneId.systemDefault()));

输出：
2017-12-13T06:22:06.581Z
2017-12-13T10:00
2017-12-13T10:00+08:00[Asia/Shanghai]

1.2.2 获取系统当前时间now()

System.out.println(Instant.now()); //世界标准时间
System.out.println(LocalDateTime.now()); //会把世界标准时间转换为本时区的时间，但是时区信息会被丢弃
System.out.println(ZonedDateTime.now()); //会把世界标准时间转换为本时区的时间，但是时区信息会被保留

System.out.println(LocalDateTime.now(ZoneId.of("+00:00"))); //0时区的现在时间
System.out.println(ZonedDateTime.now(ZoneId.of("+00:00"))); //0时区的现在时间

输出：
2017-12-14T02:53:05.830Z
2017-12-14T10:53:05.904
2017-12-14T10:53:05.906+08:00[Asia/Shanghai]
2017-12-14T02:53:05.906
2017-12-14T02:53:05.906Z

1.2.3 解析String

System.out.println(Instant.parse("2007-12-03T10:15:30Z")); //只能解析这种格式，不能自己指定
System.out.println(LocalDateTime.parse("2017-12-13 11:51:12.083", DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS")));
System.out.println(ZonedDateTime.parse("2017-12-13 11:51:12.083 +04:30", DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS ZZZZZ")));

输出：
2007-12-03T10:15:30Z
2017-12-13T11:51:12.083
2017-12-13T11:51:12.083+04:30

1.3 时间对象之间的转换：

1.3.1 Instant与LocalDateTime、ZonedDateTime之间的转换

Instant instant=Instant.now();
LocalDateTime localDateTime=LocalDateTime.ofInstant(instant,ZoneId.systemDefault());
ZonedDateTime zonedDateTime=ZonedDateTime.ofInstant(instant,ZoneId.systemDefault());

System.out.println(instant);
System.out.println(localDateTime);
System.out.println(zonedDateTime);

System.out.println(ZoneOffset.systemDefault());
System.out.println(ZoneOffset.UTC);
System.out.println(ZoneOffset.MIN);
System.out.println(ZoneOffset.of("+08:00"));
System.out.println(localDateTime.toInstant(ZoneOffset.UTC)); //在把LocalDateTime转换为Instant时，需要明确指定当前这个时间指的是那个时区的时间
System.out.println(localDateTime.toInstant(ZoneOffset.of("+08:00")));
System.out.println(zonedDateTime.toInstant());

输出：
2017-12-14T01:50:26.098Z
2017-12-14T09:50:26.098
2017-12-14T09:50:26.098+08:00[Asia/Shanghai]
Asia/Shanghai
Z
-18:00
+08:00
2017-12-14T09:50:26.098Z
2017-12-14T01:50:26.098Z
2017-12-14T01:50:26.098Z

1.3.2 LocalDateTime、ZonedDateTime之间的转换

Instant instant=Instant.now();
LocalDateTime localDateTime=LocalDateTime.ofInstant(instant,ZoneId.systemDefault());
ZonedDateTime zonedDateTime=ZonedDateTime.ofInstant(instant,ZoneId.systemDefault());

System.out.println(instant);
System.out.println(localDateTime);
System.out.println(zonedDateTime);

System.out.println(ZonedDateTime.of(localDateTime,ZoneId.systemDefault())); //LocalDateTime转ZonedDateTime 
System.out.println(zonedDateTime.toLocalDateTime()); //ZonedDateTime转LocalDateTime

输出：
2017-12-14T02:01:45.145Z
2017-12-14T10:01:45.145
2017-12-14T10:01:45.145+08:00[Asia/Shanghai]
2017-12-14T10:01:45.145+08:00[Asia/Shanghai]
2017-12-14T10:01:45.145

1.4 时区之间的转换

时区转换时要特别注意的是：用户输入的String类型的时间是没有时区信息的，需要人为指定解析。
解析的步骤分2步：

1. 先结合语境，分析用户时区，把用户输入的时间转化为世界标准时间；
2. 再把世界标准时间转为需要的时区。

1.5 关于时间的陷阱

1.5.1 问题

因为存在时区的概念，所以会造成2个问题：

1. 不同时区的用户，对时间的理解不同，不同时区的同一个时间String不是同一个时间戳；
2. 不同时区的服务器，对时间的理解也不同，比如，同一份程序运行在不同时区的服务器上，当这些程序同时调用LocalDateTime.now()时，返回的结果并不同，如果操作不当很容易出现问题；
3. 如果前台和后台程序分别部署在不同时区的服务器上，情况会更加复杂。如果用户、前台和后台程序都不在相同时区，……。

1.5.2 解决办法

1. 建议在系统当中统一使用时间戳，包括前后台传输和数据库存储，只有在展示的时候再转化为字符串；
2. 如果为了处理方便建议把所有的时间都转化到0时区进行处理。

2. Java8以前的时间API

JAVA API系列----日期和时间相关的类
【总结】java.util.Date vs. java.sql.Date
java.util.Date、java.sql.Date、java.sql.Time、java.sql.Timestamp区别和总结
时区转换：java new Date() 变成GMT&& GMT时间与CST时间转换

2.1 Date与时区

Date对象中，有一个默认时区，取得是操作系统的默认时区。可以通过下面的代码进行修改：

TimeZone.setDefault(TimeZone.getTimeZone("GMT")); // 将默认时区转化为GMT时区
TimeZone.setDefault(TimeZone.getTimeZone("Asia/Shanghai"));// 将默认时区转化为东八区时区

3. 新旧时间API的转换

新旧时间API连接的桥梁是Date类和Instant类，这两个都是世界标准时间，但是Date打印的时候会转化为本地时间。

Date date=Date.from(Instant.now());
Instant instant=date.toInstant();
System.out.println(date);
System.out.println(date.getTime()); //1
System.out.println(instant);
System.out.println(instant.toEpochMilli()); //2

输出：
Thu Dec 14 11:45:58 CST 2017
1513223158588
2017-12-14T03:45:58.588Z
1513223158588

注释1、2输出相同，说明Date类和Instant类是等价的；

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4. 追加：Java8中计算日期时间差

请参考此文：Java8中计算日期时间差，为查阅方便整理记录如下。

在Java8中，我们可以使用以下类来计算日期时间差异：
1.Period： 主要是Period类方法getYears（），getMonths（）和getDays（）来计算.
2.Duration： 提供了使用基于时间的值（如秒，纳秒）测量时间量的方法。
3.ChronoUnit： ChronoUnit类可用于在单个时间单位内测量一段时间，例如天数或秒。

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5. 后台接口中的时间参数

5.1 无配置接收

1. yyyy-[m]m-[d]d hh:mm:ss[.f…]
   可以使用java.sql.Timestamp接收
2. yyyy-[m]m-[d]d
   可以使用java.sql.Date接收
3. Sat, 12 Aug 1995 13:30:00 GMT
   可以使用java.util.Date接收

5.2 有配置接收

自己编写convert类，并注册到spring框架中
参见：
[1] springboot Date解析String类型的参数
[2] @DateTimeFormat格式化JSON日期时间(Date或timestamp)无效的原因 / Spring格式化json日期时间(Date或timestamp)的方法

5.3 自定义时间类

自己编写可以作为参数的时间类
参见：Annotation Type QueryParam

被@QueryParam注解的参数，必须满足一下条件中的一个：

1. 原始类型
2. 有一个构造函数接受一个String参数
3. 有一个名为valueOf或fromString的静态方法，它接受一个String参数(例如，参见Integer.valueOf(String))
4. 列表< T>，< T>或SortedSet T，其中T满足上述2或3。生成的集合是只读的。