日期:
时间:
日期是指某一天,它不是连续变化的,而是应该被看成离散的。
而时间有两种概念,一种是不带日期的时间,例如,12:30:59。另一种是带日期的时间,例如,2020-1-1 20:21:59,只有这种带日期的时间能唯一确定某个时刻,不带日期的时间是无法确定一个唯一时刻的。
当我们说当前时刻是2019年11月20日早上8:15的时候,我们说的实际上是本地时间。在国内就是北京时间。在这个时刻,如果地球上不同地方的人们同时看一眼手表,他们各自的本地时间是不同的:
不同的时区,在同一时刻,本地时间是不同的。全球一共分为24个时区,伦敦所在的时区称为标准时区,其他时区按东/西偏移的小时区分,北京所在的时区是东八区。
只根据本地时间还无法唯一确定一个准确的时刻,所以我们还需要给本地时间加上一个时区。时区有好几种表示方式。
一种是以GMT或者UTC加时区偏移表示,例如:GMT+08:00或者UTC+08:00表示东八区。
GMT和UTC可以认为基本是等价的,只是UTC使用更精确的原子钟计时,每隔几年会有一个闰秒,我们在开发程序的时候可以忽略两者的误差,因为计算机的时钟在联网的时候会自动与时间服务器同步时间。
另一种是缩写,例如,CST表示China Standard Time,也就是中国标准时间。但是CST也可以表示美国中部时间Central Standard Time USA,因此,缩写容易产生混淆,我们尽量不要使用缩写。
最后一种是以洲/城市表示,例如,Asia/Shanghai,表示上海所在地的时区。特别注意城市名称不是任意的城市,而是由国际标准组织规定的城市。
因为时区的存在,东八区的2019年11月20日早上8:15,和西五区的2019年11月19日晚上19:15,他们的时刻是相同的:
时刻相同的意思就是,分别在两个时区的两个人,如果在这一刻通电话,他们各自报出自己手表上的时间,虽然本地时间是不同的,但是这两个时间表示的时刻是相同的。
时区还不是最复杂的,更复杂的是夏令时。所谓夏令时,就是夏天开始的时候,把时间往后拨1小时,夏天结束的时候,再把时间往前拨1小时。我们国家实行过一段时间夏令时,1992年就废除了,但是矫情的美国人到现在还在使用,所以时间换算更加复杂。
计算夏令时使用标准库提供的相关类,不要试图自己计算夏令时。
在计算机中,通常使用Locale表示一个国家或地区的日期、时间、数字、货币等格式。Locale由语言_国家的字母缩写构成,例如,zh_CN表示中文+中国,en_US表示英文+美国。语言使用小写,国家使用大写。
对于日期来说,不同的Locale,例如,中国和美国的表示方式如下:
计算机用Locale在日期、时间、货币和字符串之间进行转换。
经常看到的日期和时间表示方式如下
它们实际上是数据的展示格式,分别按英国时区、中国时区、纽约时区对同一个时刻进行展示。而这个“同一个时刻”在计算机中存储的本质上只是一个整数,我们称它为Epoch Time。
Epoch Time是计算从1970年1月1日零点(格林威治时区/GMT+00:00)到现在所经历的秒数,例如:
1574208900表示从从1970年1月1日零点GMT时区到该时刻一共经历了1574208900秒,换算成伦敦、北京和纽约时间分别是:
1574208900 = 北京时间2019-11-20 8:15:00
= 伦敦时间2019-11-20 0:15:00
= 纽约时间2019-11-19 19:15:00
因此,在计算机中,只需要存储一个整数1574208900表示某一时刻。当需要显示为某一地区的当地时间时,我们就把它格式化为一个字符串:
Epoch Time又称为时间戳,在不同的编程语言中,会有几种存储方式:
它们之间转换非常简单。而在Java程序中,时间戳通常是用long表示的毫秒数,即:
long t = 1574208900123L;
转换成北京时间就是2019-11-20T8:15:00.123。要获取当前时间戳,可以使用System.currentTimeMillis(),这是Java程序获取时间戳最常用的方法。
我们再来看一下Java标准库提供的API。Java标准库有两套处理日期和时间的API:
因为历史遗留原因,旧的API存在很多问题,所以引入了新的API。
Date对象有几个严重的问题:它不能转换时区,除了toGMTString()可以按GMT+0:00输出外,Date总是以当前计算机系统的默认时区为基础进行输出。此外,我们也很难对日期和时间进行加减,计算两个日期相差多少天,计算某个月第一个星期一的日期等。
Calendar可以用于获取并设置年、月、日、时、分、秒,它和Date比,主要多了一个可以做简单的日期和时间运算的功能。
Calendar和Date相比,它提供了时区转换的功能。时区用TimeZone对象表示:
从Java 8开始,java.time包提供了新的日期和时间API,主要涉及的类型有:
以及一套新的用于取代SimpleDateFormat的格式化类型DateTimeFormatter
和旧的API相比,新API严格区分了时刻、本地日期、本地时间和带时区的日期时间,并且,对日期和时间进行运算更加方便。
新API修正了旧API不合理的常量设计:
新API的类型几乎全部是不变类型(和String类似),可以放心使用不必担心被修改
和旧API不同,LocalDateTime、LocalDate和LocalTime默认严格按照ISO 8601规定的日期和时间格式进行打印。
ISO 8601规定的日期和时间分隔符是T。标准格式如下:
LocalDateTime提供了对日期和时间进行加减的非常简单的链式调用:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
LocalDateTime dt = LocalDateTime.of(2019, 10, 26, 20, 30, 59);
System.out.println(dt);
// 加5天减3小时:
LocalDateTime dt2 = dt.plusDays(5).minusHours(3);
System.out.println(dt2); // 2019-10-31T17:30:59
// 减1月:
LocalDateTime dt3 = dt2.minusMonths(1);
System.out.println(dt3); // 2019-09-30T17:30:59
}
}
对日期和时间进行调整则使用withXxx()方法,例如:withHour(15)会把10:11:12变为15:11:12:
注意到LocalDateTime无法与时间戳进行转换,因为LocalDateTime没有时区,无法确定某一时刻。后面我们要介绍的ZonedDateTime相当于LocalDateTime加时区的组合,它具有时区,可以与long表示的时间戳进行转换。
Duration表示两个时刻之间的时间间隔。另一个类似的Period表示两个日期之间的天数
注意到两个LocalDateTime之间的差值使用Duration表示,类似PT1235H10M30S,表示1235小时10分钟30秒。而两个LocalDate之间的差值用Period表示,类似P1M21D,表示1个月21天。
可能发现Java 8引入的java.timeAPI。和一个开源的Joda Time很像,正是因为开源的Joda Time设计很好,应用广泛,所以JDK团队邀请Joda Time的作者Stephen Colebourne共同设计了java.timeAPI。
LocalDateTime start = LocalDateTime.now();
//...执行业务
LocalDateTime end = LocalDateTime.now();
Duration duration = Duration.between(start, end);
duration.toNanos()//纳秒
duration.toMillis()//毫秒
duration.toMinutes()//分钟
duration.toHours()//小时
duration.toDays()//天数
LocalDateTime总是表示本地日期和时间,要表示一个带时区的日期和时间,我们就需要ZonedDateTime。
可以简单地把ZonedDateTime理解成LocalDateTime加ZoneId。ZoneId是java.time引入的新的时区类,注意和旧的java.util.TimeZone区别。
使用旧的Date对象时,我们用SimpleDateFormat进行格式化显示。使用新的LocalDateTime或ZonedLocalDateTime时,我们要进行格式化显示,就要使用DateTimeFormatter。
和SimpleDateFormat不同的是,DateTimeFormatter不但是不变对象,它还是线程安全的。线程的概念我们会在后面涉及到。现在我们只需要记住:因为SimpleDateFormat不是线程安全的,使用的时候,只能在方法内部创建新的局部变量。而DateTimeFormatter可以只创建一个实例,到处引用。
创建DateTimeFormatter时,我们仍然通过传入格式化字符串实现:
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm");
另一种创建DateTimeFormatter的方法是,传入格式化字符串时,同时指定Locale:
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("E, yyyy-MMMM-dd HH:mm", Locale.US);
这种方式可以按照Locale默认习惯格式化:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.now();
var formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd'T'HH:mm ZZZZ");
System.out.println(formatter.format(zdt));
var zhFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy MMM dd EE HH:mm", Locale.CHINA);
System.out.println(zhFormatter.format(zdt));
var usFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("E, MMMM/dd/yyyy HH:mm", Locale.US);
System.out.println(usFormatter.format(zdt));
}
}
输出:
2021-09-09T15:39 GMT
2021 9月 09 周四 15:39
Thu, September/09/2021 15:39
这个当前时间戳在java.time中以Instant类型表示,我们用Instant.now()获取当前时间戳,效果和System.currentTimeMillis()类似:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Instant now = Instant.now();
System.out.println(now.getEpochSecond()); // 秒
System.out.println(now.toEpochMilli()); // 毫秒
}
}
实际上,Instant内部只有两个核心字段:
public final class Instant implements ... {
private final long seconds;
private final int nanos;
}
一个是以秒为单位的时间戳,一个是更精确的纳秒精度。它和System.currentTimeMillis()返回的long相比,只是多了更高精度的纳秒。
既然Instant就是时间戳,那么,给它附加上一个时区,就可以创建出ZonedDateTime:
// 以指定时间戳创建Instant:
Instant ins = Instant.ofEpochSecond(1568568760);
ZonedDateTime zdt = ins.atZone(ZoneId.systemDefault());
System.out.println(zdt); // 2019-09-16T01:32:40+08:00[Asia/Shanghai]
可见,对于某一个时间戳,给它关联上指定的ZoneId,就得到了ZonedDateTime,继而可以获得了对应时区的LocalDateTime。
所以,LocalDateTime,ZoneId,Instant,ZonedDateTime和long都可以互相转换:
转换的时候,只需要留意long类型以毫秒还是秒为单位即可。