Java日期时间类详解

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2023-03-03 09:04

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[TOC]

前言
==

### 时间标准简介

`UTC（世界标准时间）`

> UTC：协调世界时，又称 世界标准时间或世界协调时间，简称 UTC，是最主要的世界时间标准。其以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于格林尼治标准时间

`GMT（格林尼治平时）`

> GMT：格林尼治平时，又称 格林尼治平均时间或格林尼治标准时间，简称 GMT，是指位于英国伦敦郊区的皇家格林尼治天文台的标准时间，因为本初子午线被定义在通过那里的经线。

> 理论上来说，格林尼治标准时间的正午是指当太阳横穿格林尼治子午线时（也就是在格林尼治上空最高点时）的时间。由于地球在它的椭圆轨道里的运动速度不均匀，这个时刻可能与实际的太阳时有误差，最大误差达16分钟。

> 由于地球每天的自转是有些不规则的，而且正在缓慢减速，因此格林尼治时间已经不再被作为标准时间使用。现在的标准时间，是由原子钟报时的协调世界时（UTC）。

协调世界时不与任何地区位置相关，也不代表此刻某地的时间，所以在说明某地时间时要加上时区。  
即：GMT 并不等于 UTC，而是等于 UTC+0，只是格林尼治刚好在 0 时区上。

`CST（北京时间）`

> CST：北京时间，又称 中国标准时间。在时区划分上，属东八区，比协调世界时早 8 小时，记为：UTC+8

> 不过这个 CST 缩写比较纠结的是它可以同时代表四个不同的时间：
> 
> 1.  中部标准时间（北美洲）：Central Standard Time (USA) UT-6:00
> 2.  澳州中部时间：Central Standard Time (Australia) UT+9:30
> 3.  中国时间：China Standard Time UT+8:00
> 4.  古巴标准时间：Cuba Standard Time UT-4:00

### java.util.Date 与时间标准

Java Date 使用 UTC 时间标准

public class DateTestTwo {
    
        public static void main(String[] args) {
            Date date = new Date();
    		
    		// Tue Jul 20 19:03:36 CST 2021
            System.out.println(date.toString());
            // 2021-7-20 19:03:36
            System.out.println(date.toLocaleString());
            // 20 Jul 2021 11:03:36 GMT
            System.out.println(date.toGMTString());
        }
    }

`date.toString()`：标准的 UTC 时间（CST 就代表了偏移量 +0800）；  
`date.toLocaleString()`：本地时间，根据本地时区显示的时间格式；  
`date.toGMTString()`：GTM 时间，也就是格林威治这个时候的时间

将 java.util.Date 转换为 UTC 标准时间：

public class DateTestTwo {
    
        public static void main(String[] args) {
            SimpleDateFormat dateFormatUtc = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss'Z'", Locale.US);
            dateFormatUtc.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("UTC"));
            String utcTime = dateFormatUtc.format(new Date());
            // 2021-07-20T11:27:31Z
            System.out.println(utcTime);
        }
    }

UTC 时间格式：`2021-07-20T11:27:31Z`  
GMT 时间格式：`20 Jul 2021 11:03:36 GMT`  
中国的标准时间：`Tue Jul 20 19:03:36 CST 2021`
我们知道日期时间是我们在程序中经常需要处理的数据，尤其是涉及到数据库的查询时，我们对日期时间的操作会更多，那么如何用好Java日期时间API就很关键。

* * *

一、Java日期时间API能帮我们解决什么问题？
========================

获取当前时间、获取指定的日期、获取指定日期的前一天，以及将时间或者日期格式化成字符串，甚至，我们可以指定日期时间的时区；或者指定一个特定的国家/区域、语言环境使Java程序国际化。

二、Java8之前的日期时间API
==================================================================================

1.Date类
--------------------------------------------------------------------------------

代码如下（示例）：
```java
    public class Main {    
		public static void main(String[] args) {        
			long time = System.currentTimeMillis();//返回当前时间与1970年1月1日0时0分0秒之间以毫秒为单位的时间差。称为时间戳        
			System.out.println(time);       
			Date date1 = new Date();//构造器一：等于：
			Date(System.currentTimeMillis())：创建一个对应当前时间的Date对象        					System.out.println(date1.toString());//Thu Apr 21 22:03:26 CST 2022         			System.out.println(date1.getTime());//1650549806094        
			Date date2 = new Date(1650549806094L);//构造器二：创建指定毫秒数的Date对象       			System.out.println(date2.toString());        
			java.sql.Date date3 = new java.sql.Date(35235325345L);//创建java.sql.Date对象       	 System.out.println(date3);//1971-02-13         //如何将java.util.Date对象转换为java.sql.Date对象       
			Date date6 = new Date();        
			java.sql.Date date7 = new java.sql.Date(date6.getTime());    
	}
}
```

> 1.  Date是java.util包下的，而java.sql.Date是它的子类，用于与数据库的日期类型映射。
>     
> 2.  CST：China Standard Time；在这里是中国标准时间的缩写，等同于GMT+08:00。
>     
> 
> * * *
> 
> 不过这个 CST 缩写比较纠结的是它可以同时代表四个不同的时间：
> 
> *   中部标准时间（北美洲）：Central Standard Time (USA) UT-6:00
>     
> *   澳州中部时间：Central Standard Time (Australia) UT+9:30
>     
> *   中国时间：China Standard Time UT+8:00
>     
> *   古巴标准时间：Cuba Standard Time UT-4:00
>

2.Calendar类
----------------------------------------------------------------------------------------

```java
 public class Main {    
	 public static void main(String[] args) {        
		 //1.实例化        
		 //方式一：创建其子类（GregorianCalendar）的对象        
		 //方式二：调用其静态方法getInstance()        
		 Calendar calendar = Calendar.getInstance();         
		 //2.常用方法  get()        
		 int days = calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);        
		 System.out.println(days);
		 System.out.println(calendar.get(Calendar.DAY_OF_YEAR));
		 //        set()  calendar可变性        
		 calendar.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 22);        
		 days = calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);        
		 System.out.println(days);         
		 //        add()        
		 calendar.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, -3);        
		 days = calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);        
		 System.out.println(days);         
		 //getTime():日历类---> Date        
		 calendar.set(2022, 0, 28);        
		 Date date = calendar.getTime();        
		 System.out.println(date);//Fri Jan 28 22:29:43 CST 2022         
		 //setTime():Date ---> 日历类        
		 Date date1 = new Date();        
		 calendar.setTime(date1);        
		 days = calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);        
		 System.out.println(days);    
	 }
}
```

> 需要注意的是设置月份的时候，实际月份-1，才是要设置的值。例如：calendar.set(2022, 0, 28);设置的是2022年1月28号。

3.SimpleDateFormat类
-------------------
 ```java
    public class Main {    
		public static void main(String[] args) throws ParseException {        
			Date date = new Date();        
			SimpleDateFormat sdf1 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");         
			String format1 = sdf1.format(date);//格式化       
			System.out.println(format1);//2022-04-21 10:54:44         
			//解析:要求字符串必须是符合SimpleDateFormat识别的格式(通过构造器参数体现),否则，抛异常
			Date date2 = sdf1.parse("2022-01-11 11:11:11");        
			System.out.println(date2);//Tue Jan 11 11:11:11 CST 2022                
			SimpleDateFormat sdf2 = new SimpleDateFormat("y-M-d h:m:s a E");        
			//设置国家、和时区        
			SimpleDateFormat sdf3 = new SimpleDateFormat("y-M-d h:m:s a E", Locale.UK);
			sdf3.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("UTC"));
			System.out.println(sdf2.format(date));//2022-4-21 10:54:44 下午 周四
			System.out.println(sdf3.format(date));//2022-4-21 2:54:44 pm Thu    
		}
	}
 ```
> **国家**：Date的默认国家是：Locale.US；SimpleDateFormat的默认国家跟随系统或容器。
> 
> **时区**：Date和SimpleDateFormat的默认时区都是操作系统、或者程序所在容器的时区。
> 
> 当使用**docker**等容器运行Java程序时，要注意有时**docker的默认时区是UTC**，即零时区。在**操作系统上（一般默认是Asia/Shanghai,GMT+8,Etc/GMT-8）是东八区**。如果程序中不强制指定时区，同一个时间戳这两个环境下格式化为字符串就会出现相差8个小时的情况。

三、Java8的日期时间API
===============

1、Java8为什么更新了新的日期时间API？
-----------------------

JDK 1.0中包含了 一个java.util.Date类，但是它的大多数方法已经在JDK 1.1引入Calendar类之后被弃用 了。而Calendar并不比Date好多少。

它们面临的问题是：

1.  可变性：像日期和时间这样的类应该是不可变的。
2.  偏移性：Date中的年份是从1900开始的，而月份都从0开始。
3.  格式化：格式化只对Date有用，Calendar则不行。
4.  此外，它们也不是线程安全的；不能处理闰秒等。

* * *

新时间日期API：

*   java.time – 包含值对象的基础包
*   java.time.chrono – 提供对不同的日历系统的访问
*   java.time.format – 格式化和解析时间和日期
*   java.time.temporal – 包括底层框架和扩展特性
*   java.time.zone – 包含时区支持的类

说明：大多数开发者只会用到基础包和format包，也可能会用到temporal包。因此，尽管有68个新的公开类型，大多数开发者，大概将只会用到其中的三分之一。

2、LocalDate、LocalTime、LocalDateTime类
------------------------------------

LocalDate/LocalTime 和 LocalDateTime 类可以在处理时区不是必须的情况。**LocalDateTime**是用来表示日期和时间的，这是一个最常用的类之一。类似与Calendar

代码如下：
 ```java
    public class Main {    
		public static void main(String[] args) throws ParseException {
		//now():获取当前的日期、时间、日期+时间        
		LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();       
		LocalDate localDate = localDateTime.toLocalDate();        
		LocalTime localTime = localDateTime.toLocalTime();  
		System.out.println(localDate);//2022-04-22
		System.out.println(localTime);//21:42:05.552107800 
		System.out.println(localDateTime);//2022-04-22T21:42:05.552107800         
		//of():设置指定的年、月、日、时、分、秒。没有偏移量        
		LocalDateTime localDateTime1 = LocalDateTime.of(2020, 10, 6, 13, 23, 43);
		System.out.println(localDateTime1);//2020-10-06T13:23:43        
		//getXxx()：获取相关的属性        
		System.out.println(localDateTime.getDayOfMonth());//22
		System.out.println(localDateTime.getDayOfWeek());//FRIDAY 
		System.out.println(localDateTime.getMonth());//APRIL
		System.out.println(localDateTime.getMonthValue());//4
		System.out.println(localDateTime.getMinute());//42         
		//体现不可变性,只能返回一个新的日期对象，原日期对象不变        
		//withXxx():设置相关的属性        
		LocalDate localDate1 = localDate.withDayOfMonth(22).withYear(2012);
		System.out.println(localDate);//2022-04-22        
		System.out.println(localDate1);//2012-04-22         
		LocalDateTime localDateTime2 = localDateTime.withHour(4);
		System.out.println(localDateTime);//2022-04-22T21:42:05.552107800 
		System.out.println(localDateTime2);//2022-04-22T04:42:05.552107800  
		//不可变性        
		LocalDateTime localDateTime3 = localDateTime.plusMonths(3); 
		System.out.println(localDateTime);//2022-04-22T21:42:05.552107800 
		System.out.println(localDateTime3);//2022-07-22T21:42:05.552107800         
		LocalDateTime localDateTime4 = localDateTime.minusDays(6);
		System.out.println(localDateTime);//2022-04-22T21:42:05.552107800 
		System.out.println(localDateTime4);//2022-04-16T21:42:05.552107800   
		}
	}
 ```
3、ZonedDateTime 类
-----------------

如果我们需要考虑到时区，就可以使用时区的日期时间API：
 ```java
    public class Main {    
		public static void main(String[] args) throws ParseException {        
		// 获取当前时间日期        
		ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.parse("2022-12-03T10:15:30+05:30[Asia/Shanghai]");        
		System.out.println("zonedDateTime: " + zonedDateTime);//zonedDateTime: 2022-12-03T12:45:30+08:00[Asia/Shanghai]         
		ZoneId id = ZoneId.of("Europe/Paris");        
		System.out.println("ZoneId: " + id);         
		ZoneId currentZone = ZoneId.systemDefault();        
		System.out.println("当期时区: " + currentZone);        
		LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();        
		ZonedDateTime zonedDateTime2 = ZonedDateTime.of(localDateTime, id);        
		ZonedDateTime zonedDateTime4 = ZonedDateTime.of(localDateTime, currentZone);
		System.out.println(zonedDateTime2);//2022-04-22T21:55:52.306003400+02:00[Europe/Paris]
		System.out.println(zonedDateTime4);//2022-04-22T21:55:52.306003400+08:00[Asia/Shanghai] 
	}
}
 ```
> 由于有**夏令时**、与系统或容器的默认时区不可控性，请务必遵从以下两条最佳实践
> 
> 1.  **永远显式地指定你需要的时区，即使你要获取的是默认时区**
> 2.  **使用JVM的默认时区需当心，建议时区和当前会话保持绑定**

4、Instant 类
-----------

Instant的使用类似于java.util.Date类。
 ```java
    public class Main {    
		public static void main(String[] args) throws ParseException {        
		//now():获取本初子午线对应的标准时间       
		Instant instant = Instant.now();        
		System.out.println(instant);//2022-04-22T14:04:45.752928200Z         
		//添加时间的偏移量        
		OffsetDateTime offsetDateTime = instant.atOffset(ZoneOffset.ofHours(8));
		System.out.println(offsetDateTime);//2022-04-22T22:04:45.752928200+08:00 
		//toEpochMilli():获取自1970年1月1日0时0分0秒（UTC）开始的毫秒数  ---> Date类的getTime()        
		long milli = instant.toEpochMilli();        
		System.out.println(milli);//1650636285752         
		//ofEpochMilli():通过给定的毫秒数，获取Instant实例  -->Date(long millis)        
		Instant instant1 = Instant.ofEpochMilli(1550475314878L);
		System.out.println(instant1);//2019-02-18T07:35:14.878Z    
		}
	}
 ```
5、DateTimeFormatter 类
---------------------

格式化或解析日期、时间类似于SimpleDateFormat
 ```java
    public class Main {    
		public static void main(String[] args) throws ParseException {       
		//方式一：预定义的标准格式。如：ISO_LOCAL_DATE_TIME;ISO_LOCAL_DATE;ISO_LOCAL_TIME
		DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE_TIME;        
		//格式化:日期-->字符串        
		LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();        
		String str1 = formatter.format(localDateTime);
		System.out.println(localDateTime);//2022-04-22T22:18:11.785743800 
		System.out.println(str1);//2022-04-22T22:18:11.7857438         
		//解析：字符串 -->日期        
		TemporalAccessor parse = formatter.parse("2019-02-18T15:42:18.797");
		System.out.println(parse);//{},ISO resolved to 2019-02-18T15:42:18.797        
		//方式二：        
		//本地化相关的格式。如：ofLocalizedDateTime()        
		//FormatStyle.LONG / FormatStyle.MEDIUM / FormatStyle.SHORT :适用于LocalDateTime
		DateTimeFormatter formatter1 = DateTimeFormatter.ofLocalizedDateTime(FormatStyle.LONG);
		//格式化        
		String str2 = formatter1.format(ZonedDateTime.of(localDateTime, ZoneId.systemDefault())); 
		System.out.println(str2);//2022年4月22日 CST 下午10:18:11         
		//本地化相关的格式。如：ofLocalizedDate()       
		//FormatStyle.FULL / FormatStyle.LONG / FormatStyle.MEDIUM / FormatStyle.SHORT : 适用于LocalDate        
		DateTimeFormatter formatter2 = DateTimeFormatter.ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM); 
		//格式化        
		String str3 = formatter2.format(LocalDate.now());       
		System.out.println(str3);//2022年4月22日         
		//重点： 方式三：自定义的格式。如：ofPattern(“yyyy-MM-dd hh:mm:ss”)        
		DateTimeFormatter formatter3 = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
		//格式化        
		String str4 = formatter3.format(LocalDateTime.now());
		System.out.println(str4);//2022-04-22 10:18:11         
		//解析        
		TemporalAccessor accessor = formatter3.parse("2019-02-18 03:52:09");
		System.out.println(accessor);
		//{MilliOfSecond=0, MinuteOfHour=52, NanoOfSecond=0,MicroOfSecond=0, HourOfAmPm=3, SecondOfMinute=9},ISO resolved to 2019-02-18    
		}
	}
 ```
6、其它API
-------

1.  ZoneId：该类中包含了所有的时区信息，一个时区的ID，如 Europe/Paris 
2.  Clock：使用时区提供对当前即时、日期和时间的访问的时钟。 
3.  持续时间：Duration，用于计算两个“时间”间隔 
4.  日期间隔：Period，用于计算两个“日期”间隔 
5.  TemporalAdjuster : 时间校正器。有时我们可能需要获取例如：将日期调整 到“下一个工作日”等操作。 
6.  TemporalAdjusters : 该类通过静态方法 (firstDayOfXxx()/lastDayOfXxx()/nextXxx())提供了大量的常用 TemporalAdjuster 的实现。

7、参考：与传统日期处理的转换
---------------

类  To 遗留类 From 遗留类

java.time.Instant与java.util.Date

```java
Date.from(instant)
date.toInstant()
```
java.time.Instant与java.sql.Timestamp
```java
Timestamp.from(instant)
timestamp.toInstant()
```
java.time.ZonedDateTime与 java.util.GregorianCalendar
```java
GregorianCalendar.from(zonedDateTime)
cal.toZonedDateTime()
```
java.time.LocalDate与java.sql.Time
```java
Date.valueOf(localDate)
date.toLocalDate()
```
java.time.LocalTime与java.sql.Time
```java
Date.valueOf(localDate)
date.toLocalTime()
```
java.time.LocalDateTime与 java.sql.Timestamp
```java
Timestamp.valueOf(localDateTime)
timestamp.toLocalDateTime()
```
java.time.ZoneId与java.util.TimeZone
```java
Timezone.getTimeZone(id)
timeZone.toZoneId()
```
java.time.format.DateTimeFormatter与 java.text.DateFormat
```java
formatter.toFormat()
```
无

* * *

总结
==

新的java.time包涵盖了所有处理日期，时间，日期/时间，时区，时刻（instants），过程（during）与时钟（clock）的操作。而且，新的日期时间API是线程安全的。大家可以多尝试使用Java8的新API.

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