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Java8日期和时间API

Java基础 来源:泥鳅- 3次浏览

如何正确处理时间

现实生活的世界里,时间是不断向前的,如果向前追溯时间的起点,可能是宇宙出生时,又或是是宇宙出现之前,
但肯定是我们目前无法找到的,我们不知道现在距离时间原点的精确距离。所以我们要表示时间,
就需要人为定义一个原点。

原点被规定为,格林威治时间(GMT)1970年1月1日的午夜 为起点,之于为啥是GMT时间,大概是因为本初子午线在那的原因吧。

Java中的时间

如果你跟你朋友说:“我们 1484301456 一起去吃饭,别迟到!”,而你朋友能马上理解你说的时间,表示时间就会很简单,
只需要一个long值来表示原点的偏移量,这是个绝对时间,在世界范围内都适用。但实际上我们不能马上理解这串数字,
而且我们需要不同的时间单位来表示时间的跨度,比如一个季度是3个月,一个月有30天等。
你可以跟朋友约好“明天这个时候再见面”,你朋友很容易理解明天的意思,但要是没有’天’这个单位,
他就需要在那串数字上加上86400(一天是86400秒)。

Java三次引入处理时间的API,JDK1.0中包含了一个Date类,但大多数方法在java1.1引入Calendear类之后被弃用了。
它的实例都是可变的,而且它的API很难使用,比如月份是从0开始这种反人类的设置。

java8引入的java.time API 已经纠正了之前的问题。它已经完全实现了JSR310规范。

java8时间API介绍及使用

在新的时间API中,Instant表示一个精确的时间点,DurationPeriod表示两个时间点之间的时间量。
LocalDate表示日期,即xx年xx月xx日,即不包括时间也不带时区。LocalTimeLocalDate类似,
但只包含时间。LocalDateTime则包含日期和时间。ZoneDateTime表示一个带时区的时间。
DateTimeFormatter提供格式化和解析功能。下面详细的介绍使用方法。

Instant

Instant表示一个精确的时间,时间数轴就是由无数个时间点组成,数轴的原点就是上面提
到的1970-1-1 00:00:00Instant由两部分组成,一是从原点开始到指定时间点的秒数s,
二是距离该秒数s的纳秒数。

使用静态方法Instant.now()可以获取当前的时间点,该方法默认使用的是UTC(协调世界时——由原子钟提供)时间,可以使用equealcompareTo来比较两个时间点的值。

计算某段代码执行时间可以使用下面的方式:


Instant start = Instant.now();

doSomething();

Instant end = Instant.now();

Duration timeElapsed = Duration.between(start, end);
long millis = timeElapsed.toMillis();
System.out.println("millis = " + millis);

Duration对象表示两个时间点之间的距离,通过类似toMillis() toDays() getSeconds()等方法,
得到各种时间单位表示的Duration对象。如果确实需要使用纳秒来做一些计算,可以调用toNanos()
获得一个long类型的值,该值表示距离原点的纳秒值。大概300年的纳秒值会导致long值溢出

Duration内部使用一个long类型来保存秒钟的值,使用一个int来保存纳秒的值,与Instant类似,
这个纳秒保存的是距离该秒钟的纳秒值.

Instant与Duration都可以进行一些运算,来调整表示的时间,比如:plus() minus 方法,
表示增加或减少一段时间,plusSeconds() minusSeconds() plusXxx()等表示增加或减少相应时间单位的一段时间。

Duration可以进行multipliedBy()乘法和dividedBy()除法运算。negated()做取反运算,即1.2秒取反后为-1.2秒。

非常重要的是,Instant 和 Duration类都是不可变的,他们的所有方法都返回一个新的实例。不可变类有很多优点:
不可变类使用起来不容易出错,其本质上是线程安全的,对象可以被自由的共享,而不用担心被某个方法修改。

LocalDate(本地日期)

上面介绍的Instant是一个绝对的准确时间点,是人类不容易理解的时间,现在介绍人类使用的时间。

LocalDate 表示像 2017-01-01这样的日期。它包含有年份、月份、当月天数,它不不包含一天中的时间,
以及时区信息。由于上面的这些特点,所以LocalDate不能表示一个准确的时间点,即Instant。

有很多时间的计算是不需要时区的,而且有一些情况下使用时区会导致一些问题,例如你在中国设置了一个
2017-01-01 UT+8:00 的放假提醒,但之后你去了美国,到了2017-01-01 UT+8:00时间时你收到了提醒,
但是此时美国还没到放假的时间。

API的设计者推荐使用不带时区的时间,除非真的希望表示绝对的时间点。

可以使用静态方法now()of()创建LocalDate。java.util.Date使用0作为月份的开始,年份从1990年开始算起,
而新的API中完全是用生活中一样的方式来表示年和月份。

//获取当前日期
LocalDate now = LocalDate.now();
//2017-01-01
LocalDate newYear = LocalDate.of(2017, 1, 1);

可以通过一些方法对日期做一些运算。

//三天后
now.plusDays(3);
//一周后
now.plusWeeks(1)
//两天前 
now.minusDays(2)
//增加一个月不会出现2017-02-31 而是会返回该月的最后一个有效日期,即2017-02-28
LocalDate.of(2017, 1, 31).plusMonths(1)

LocalDate feb = LocalDate.of(2017, 2, 1);
//withXxx()表示以该日期为基础,修改年、月、日字段,并返回一个新的日期
//2019-2-1
feb.withYear(2019);
//2017-1-10
feb.withDayOfYear(10);
//2017-2-10
feb.withDayOfMonth(10);

上面讲过Duration表示的是Instant对应的时间段,LocalDate对应的表示时间段的是Period,
Period内部使用三个int值分表表示年、月、日。
Duration和Period都是TemporalAmount接口的实现,该接口表示时间量。

LocalDate 也可以增加或减少一段时间:

//2019-02-01
feb.plus(Period.ofYears(2));
//2015-02-01
feb.minus(Period.ofYears(2);

使用until获得两个日期之间的Period对象

//输出P9D,表示相差9天
feb.until(LocalDate.of(2017, 2, 10));//输出---> P9D

LocalDate提供了一些测试方法:
isBefore isAfter比较两个LocalDate,isLeapYear判断是否是闰年。

LocalDate还提供了各种getXxx方法来返回所需要的数据,其中getDayOfWeek()返回DayOfWeek枚举。
DayOfWeek提供了plus minus来方便计算星期。

//SUNDAY
LocalDate.of(2017, 1, 1).getDayOfWeek();
//TUESDAY
DayOfWeek.SUNDAY.plus(2);

除了LocalDate,Java8还提供了Year MonthDay YearMonth来表示部分日期,例如MonthDay可以表示1月1日。

日期校正器TemporalAdjuster

如果想找到某个月的第一个周五,或是某个月的最后一天,像这样的日期就可以使用TemporalAdjuster来进行日期调整。
TemporalAdjusters提供一些静态方法,返回常用的TemporalAdjuster

//2017-02-03的下一个星期五(包含当天)  2017-03-03
LocalDate.of(2017, 2, 3).with(TemporalAdjusters.nextOrSame(DayOfWeek.FRIDAY));
//2017-02-03的下一个星期五(不包含当天)  2017-02-10
LocalDate.of(2017, 2, 3).with(TemporalAdjusters.next(DayOfWeek.FRIDAY));
//2月中的第3个星期五  2017-02-17
LocalDate.of(2017, 2, 3).with(TemporalAdjusters.dayOfWeekInMonth(3, DayOfWeek.FRIDAY));
//2月中的最后一个星期五  2017-02-24
LocalDate.of(2017, 2, 3).with(TemporalAdjusters.lastInMonth(DayOfWeek.FRIDAY));
//下个月的第一天
LocalDate.of(2017, 2, 3).with(TemporalAdjusters.firstDayOfNextMonth());

这是上面例子对应的当月日历

LocalTime(本地时间)

LocalTime表示一天中的某个时间,例如18:00:00。LocaTime与LocalDate类似,他们也有相似的API。

需要注意的是:LocalTime本身不关心是AM还是PM,而是格式化程序来负责这个事情。

LocalDateTime(本地日期时间)

LocalDateTime表示一个日期和时间,它适合用来存储确定时区的某个时间点。不适合跨时区的问题。

若需要处理跨时区的时间,需要使用ZonedDateTime.

ZonedDateTime(带时区的时间)

时区(Time Zone)是地球上的区域使用同一个时间定义。1884年在华盛顿召开国际经度会议时,
为了克服时间上的混乱,规定将全球划分为24个时区。
由于实用上常常1个国家,或1个省份同时跨着2个或更多时区,为了照顾到行政上的方便,
常将1个国家或1个省份划在一起。所以时区并不严格按南北直线来划分,而是按自然条件来划分。

Java使用ZoneId来标识不同的时区.

//获得所有可用的时区  size=590
ZoneId.getAvailableZoneIds();
//获取默认ZoneId对象
ZoneId defZoneId = ZoneId.systemDefault();
//获取指定时区的ZoneId对象
ZoneId shanghaiZoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
//ZoneId.SHORT_IDS返回一个Map<String, String> 是时区的简称与全称的映射。下面可以得到字符串 Asia/Shanghai
String shanghai = ZoneId.SHORT_IDS.get("CTT");

我在测试的时候一共有590个时区可用,但要知道,这个时区的个数不是固定的。

IANA(Internet Assigned Numbers Authority,因特网拨号管理局)维护着一份全球所有已知的时区数据库,
每年会更新几次,主要处理夏令时规则的改变。Java使用了IANA的数据库。

创建ZonedDateTime

//2017-01-20T17:35:20.885+08:00[Asia/Shanghai]
ZonedDateTime.now();
//2017-01-01T12:00+08:00[Asia/Shanghai]
ZonedDateTime.of(2017, 1, 1, 12, 0, 0, 0, ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
//使用一个准确的时间点来创建ZonedDateTime,下面这个代码会得到当前的UTC时间,会比北京时间早8个小时
ZonedDateTime.ofInstant(Instant.now(), ZoneId.of("UTC"));

LocalDateTime转换为ZonedDateTime

//atZone方法可以将LocalDateTime转换为ZonedDateTime,下面的方法将时区设置为UTC。
//假设现在的LocalDateTime是2017-01-20 17:55:00 转换后的时间为2017-01-20 17:55:00[UTC]
LocalDateTime.now().atZone(ZoneId.of("UTC"));
//使用静态of方法创建zonedDateTime
ZonedDateTime.of(LocalDateTime.now(), ZoneId.of("UTC"));

ZonedDateTime的一些方法

ZonedDateTime的许多方法与LocalDateTime、LocalDate、LocalTime类似,下面简单介绍几个方法的使用。


ZonedDateTime utcDateTime = ZonedDateTime.of(2017, 1, 1, 12, 0, 0, 0, ZoneId.of("UTC"));//2017-01-01T12:00Z[UTC]
//withZoneSameLocal返回指定时区中的一个新ZonedDateTime,替换时区为指定时区,表示相同的本地时间的该时区时间。
utcDateTime.withZoneSameLocal(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));//2017-01-01T12:00+08:00[Asia/Shanghai]
//withZoneSameInstant返回指定时区中的一个新ZonedDateTime,替换为指定时区,表示相同时间点的该时区时间。
utcDateTime.withZoneSameInstant(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));//2017-01-01T20:00+08:00[Asia/Shanghai]

有一些国家和地区使用夏令时,处理起来需要注意,但在中国没有该问题,
需要注意的是使用plus()时要用Period对象表示的时间量,而不应该用Duration表示的时间量,
Duration不能处理夏令时。

utcDateTime.plus(Duration.ofDays(7));//不能处理夏令时
utcDateTime.plus(Period.ofDays(7));//正确方式

格式化和解析 DateTimeFormatter

DateTimeFormatter是不可变类,而SimpleDateFormat是非线程安全的,是一个常见的坑。

格式化

DateTimeFormatter使用了三种格式化方法来打印日期和时间

  • 预定义的标准格式

DateTimeFormatter预定义了一些格式,可以直接调用format方法

//2017-01-01
DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE.format(LocalDate.of(2017, 1, 1))
//20170101
DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE.format(LocalDate.of(2017, 1, 1));
//2017-01-01T09:10:00
DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE_TIME.format(LocalDateTime.of(2017, 1, 1, 9, 10, 0));
  • 语言环境相关的格式化风格

根据当前操作系统语言环境,有SHORET MEDIUM LONG FULL 四种不同的风格来格式化。
可以通过DateTimeFormatter的静态方法ofLocalizedDate ofLocalizedTime ofLocalizedDateTime

//201711日 星期日
DateTimeFormatter.ofLocalizedDate(FormatStyle.FULL).format(LocalDate.of(2017, 1, 1));
//上午091000秒
DateTimeFormatter.ofLocalizedTime(FormatStyle.LONG).format(LocalTime.of(9, 10, 0));
//2017-2-27 22:32:03
DateTimeFormatter.ofLocalizedDateTime(FormatStyle.MEDIUM).format(LocalDateTime.now());

上面的方法都使用的是默认的语言环境,如果想改语言环境,需要使用withLocale方法来改变。

//Feb 27, 2017 10:34:36 PM
DateTimeFormatter.ofLocalizedDateTime(FormatStyle.MEDIUM).withLocale(Locale.US).format(LocalDateTime.now());
  • 使用自定义模式格式化
//2017-02-27 22:48:52
DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(LocalDateTime.now())

解析

//使用的ISO_LOCAL_DATE格式解析  2017-01-01
LocalDate.parse("2017-01-01");
//使用自定义格式解析  2017-01-01T08:08:08
LocalDateTime.parse("2017-01-01 08:08:08", DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

遗留代码相互操作

Instant 类似于java.util.Date

ZonedDateTime类似于java.util.GregorianCalendar

//Date --> Instant
Instant timestamp = new Date().toInstant();
//Instant --> Date
Date.from(Instant.now());

//GregorianCalendar --> ZonedDateTime
new GregorianCalendar().toZonedDateTime();
//ZonedDateTime --> GregorianCalendar
GregorianCalendar.from(zonedDateTime);

//2017-02-27T21:16:13.647
LocalDateTime.ofInstant(timestamp, ZoneId.of(ZoneId.SHORT_IDS.get("PST")));


//Calendar --> Instant
//2017-02-28T05:16:13.656Z
Calendar.getInstance().toInstant();


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