Unix时间戳

Unix时间戳

Unix时间戳简介

Unix时间戳，最早是在Unix系统使用的，所以叫Unix时间戳。之后很多由Unix演变而来的系统，也都继承了Unix时间戳的规定。目前，Linux、Windows、Android这些系统，它们底层的计时系统，都是使用的Unix时间戳。所以在我们现在计算机世界的底层，Unix时间戳还是在扮演着重要的角色。

• Unix 时间戳（Unix Timestamp）定义为从UTC/GMT的1970年1月1日0时0分0秒开始所经过的秒数，不考虑闰秒。

  • 时间戳是一个计数器数值，这个数值表示的是一个从19709年1月1日0时0分0秒开始，到现在，总共所经过的秒数。时间戳定义1970年1月1日0点整，为0秒，之后，就只用最基本的秒来计时，永不进位，60秒就是60秒，100秒就是100秒，1千秒，1万秒，1亿秒，无论这个数有多大，我都不进位，始终都只用秒来计时。所以从1970年计到现在，这个时间戳的秒数已经到了16亿这个数量级。
  • 时间戳的秒计数器和日期时间，可以相互转换。在计算机的底层，我们使用秒计数器来计时，需要具体时间时，就转换为年月日时分秒这样的格式就行了。
  • 使用这样一个很大的秒数来表示时间，有很多好处
    • 第一，简化硬件电路，在设计RTC硬件电路的时候，直接用一个很大的秒寄存器就可以了，不需要再考虑年月日寄存器、进位，大月小月、平年闰年这些东西了。
    • 第二，在进行一些时间间隔的计算时，非常方便，比如1月1号8点到3月1号18点，之间间隔了多少小时，如果用年月日时分秒来计算，需要考虑的东西较多，但如果用秒计数器来计算，只需要把两个时刻的秒数相减，再除一个小时的秒数，就可以很快计算两个时刻的间隔了。
    • 第三，存储方便，存储秒数，只需要一个比较大的变量就行了，存储年月日时分秒，就需要很多变量。
  • 使用秒计数器来表示时间，比较占用软件资源，在每次进行秒计数器和日期时间转换时，软件都要进行一通比较复杂的计算，这会占用一些软件资源。

• 时间戳存储在一个秒计数器中，秒计数器为32位/64位的整型变量。

  • 在早期的Unix系统中，这个秒数大多使用32位有符号的整型变量来存储的，32位有符号数，所能表示的最大数字是，2³²/2-1,这个数是21亿多，是有溢出风险的，目前到2023年，时间戳已经计到16亿了，再过一些年，32位有符号数，就存不下这么大的数字了。根据计算，32位有符号数的时间戳，会在2038年的1月19号溢出。到时候，采用32位有符号数存储时间戳的设备，计时系统就会因为数据溢出而出错。这可能会导致很多不健全的计算机程序崩溃。
  • 随着操作系统和设备的更新迭代， 目前的手机电脑等设备，基本上都已经采用64位的数据来存储时间戳了。64位的时间戳，能存储的时间范围非常非常的大，不用担心溢出风险。
  • STM32F103C8T6中的RTC，核心部分是一个32位可编程计数器，说明它的时间戳是32位的数据类型，但是，这个STM32的时间戳，在程序中定义的其实是无符号的32位整形，无符号32位最大数值是2³²-1,计算可知，要到2106年才会溢出。

• 世界上所有时区的秒计数器相同，不同时区通过添加偏移来得到当地时间。

  • 位于地球上不同经度，时间不同，穿过英国伦敦的经线，叫做本初子午线。这个位置的时间是一个时间标准，我们时间戳所说的1970年1月1日0时0分0秒，也是指的伦敦时间的0时0分0秒。其他地方，可以分为24个市区，每偏差一个时区，时间就要加或减一个小时，我们处理不同时区的方式是，所有时区共用一个时间戳的秒计数器，也就是，在伦敦秒计数器是0，在北京也是0，然后根据不同时区，我们再添加小时的偏移即可。比如秒计数器的0对应伦敦时间的0点，那中国，使用北京时间，处于东8区的位置，对应北京的时间就是8点。

UTC/GMT

• GMT（Greenwich Mean Time）格林尼治标准时间 是一种以地球自转为基础的时间计量系统。它将地球自转一周的时间间隔等分为24小时，以此确定计时标准。(以前的时间标准)

  • 地球自转一周的时间，其实是不固定的，由于潮汐力、地球活动等原因，地球目前是越转越慢的，如果再根据一天的时间来定义时间基准，这个时间基准就是在不断变化的。比如把一天等分为24小时对应的秒数，地球越转越慢，那定义1秒的时间，也就越来越长，一个不固定的时间基准，对科学研究影响非常大。

• UTC（Universal Time Coordinated）协调世界时 是一种以原子钟为基础的时间计量系统。它规定铯133原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间为1秒。当原子钟计时一天的时间与地球自转一周的时间相差超过0.9秒时，UTC会执行闰秒来保证其计时与地球自转的协调一致。（现行时间标准）

  • 闰秒，就是计时标准是恒定不变的，但是地球越转越慢，误差超过0.9秒时，计时系统就多走一秒，来等一下地球的自转，比如上一次闰秒的时刻是北京时间2017年1月1日7时59分59秒，在下一秒时，时钟就会出现7时59分60秒，一分钟总共是61秒，这就是闰秒的操作。
  • 恒定的时间标准加上闰秒的设计，就能保证UTC既满足科学研究的需要，又满足人类生活的需要。

时间戳转换

• C语言的time.h模块提供了时间获取和时间戳转换的相关函数，可以方便地进行秒计数器、日期时间和字符串之间的转换

函数	作用
time_t time(time_t*);	获取系统时钟
struct tm* gmtime(const time_t*);	秒计数器转换为日期时间（格林尼治时间）
struct tm* localtime(const time_t*);	秒计数器转换为日期时间（当地时间）
time_t mktime(struct tm*);	日期时间转换为秒计数器（当地时间）
char* ctime(const time_t*);	秒计数器转换为字符串（默认格式）
char* asctime(const struct tm*);	日期时间转换为字符串（默认格式）
size_t strftime(char*, size_t, const char*, const struct tm*);	日期时间转换为字符串（自定义格式）