Date in Java Java中的日期

Published on July 21, 2022

根据廖雪峰老师的教程，梳理了Java中日期时间类的常见用法

1. 基本概念

日期是一个离散的概念，即非连续的。

时间有两个概念，一种不带日期如12:34:44，另一种是带日期的：2020-1-1 20:21:59。不带日期的时间不能确定唯一时刻。

本地时间

当我们说现在是22:00的时候，我们说的是我所在地区（时区）的时间，而地球上其他地方的时间在同一时刻可能是不同的。

时区

为了唯一表示一个时间，我们需要给时间加上时区。

一种是GMT一种是UTC。例如GMT+08:00或者UTC+08:00表示东八区。他们可以认为基本是等价的。UTC使用更精确的原子钟计时，每隔几年会有一个闰秒。在写代码的时候可以忽略。

另一种是缩写，例如CST表示China Standard Time, 但是也可以表示Central Standard Time USA, 因此我们应该尽量避免使用缩写带来的混淆。

最后一种以洲/城市表示。例如，Asia/Shanghai表示上海所在地的时区。城市不是任意的，是由国际标准组织规定的。

夏令时

夏天开始的时候，将时间往后拨一小时，夏天结束的时候再往前拨一小时。美国现在就在使用这种方法。具体的原因主要是和生产生活有关，详细缘由可以见WIKI。

计算夏令时请使用标准库提供的相关类，不要试图自己计算夏令时。

本地化

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：

zh_CN：2016-11-30
en_US：11/30/2016

2. 旧API

java.util.Date

区别于java.sql.Date（它是用来存数据库的数据类型）

基本用法

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取当前时间:
        Date date = new Date();
        System.out.println(date.getYear() + 1900); // 必须加上1900
        System.out.println(date.getMonth() + 1); // 0~11，必须加上1
        System.out.println(date.getDate()); // 1~31，不能加1
        // 转换为String:
        System.out.println(date.toString());
        // 转换为GMT时区:
        System.out.println(date.toGMTString());
        // 转换为本地时区: 不同的地区可能会有不同的结果
        System.out.println(date.toLocaleString());
    }
}

如果想要对输出日期的结果进行格式化，可以使用SimpleDateFormat。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取当前时间:
        Date date = new Date();
        var sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        System.out.println(sdf.format(date));
    }
}

更多的格式可以从JDK文档查看。

Date的问题在于不能转换时区，他总是以当前计算机的默认时区输出，也比较难对日期进行加减操作。

Calendar

它和Date的主要的区别在于它可以做一些简单的日期和时间的运算。

基本用法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取当前时间:
        Calendar c = Calendar.getInstance();
        int y = c.get(Calendar.YEAR);
        int m = 1 + c.get(Calendar.MONTH);
        int d = c.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);
        int w = c.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);
        int hh = c.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);
        int mm = c.get(Calendar.MINUTE);
        int ss = c.get(Calendar.SECOND);
        int ms = c.get(Calendar.MILLISECOND);
        System.out.println(y + "-" + m + "-" + d + " " + w + " " + hh + ":" + mm + ":" + ss + "." + ms);
    }
}

Calendar只有一种获取方法， Calendar.getInstance()，而且包含有当前时刻，如果想要设置特定时间，需要先清除。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 当前时间:
        Calendar c = Calendar.getInstance();
        // 清除所有:
        c.clear();
        // 设置2019年:
        c.set(Calendar.YEAR, 2019);
        // 设置9月:注意8表示9月:
        c.set(Calendar.MONTH, 8);
        // 设置2日:
        c.set(Calendar.DATE, 2);
        // 设置时间:
        c.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, 21);
        c.set(Calendar.MINUTE, 22);
        c.set(Calendar.SECOND, 23);
        System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(c.getTime()));
        // 2019-09-02 21:22:23
    }
}

利用Calendar.getTime()可以将得到一个Date对象，进而用SimpleDateFormat格式化。

Timezone

和前两者相比，Timezone提供了时区转换。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TimeZone tzDefault = TimeZone.getDefault(); // 当前时区
        TimeZone tzGMT9 = TimeZone.getTimeZone("GMT+09:00"); // GMT+9:00时区
        TimeZone tzNY = TimeZone.getTimeZone("America/New_York"); // 纽约时区
        System.out.println(tzDefault.getID()); // Asia/Shanghai
        System.out.println(tzGMT9.getID()); // GMT+09:00
        System.out.println(tzNY.getID()); // America/New_York
    }
}

时区的唯一标识符是字符串的ID，可以用TimeZone.getAvailableIDs()获取所有可用的时区ID。

利用Calendar进行时区转换的步骤是：

清除所有字段；
设定指定时区；
设定日期和时间；
创建SimpleDateFormat并设定目标时区；
格式化获取的Date对象（注意Date对象无时区信息，时区信息存储在SimpleDateFormat中）。

因此，本质上时区转换只能通过SimpleDateFormat在显示的时候完成。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 当前时间:
        Calendar c = Calendar.getInstance();
        // 清除所有:
        c.clear();
        // 设置为北京时区:
        c.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("Asia/Shanghai"));
        // 设置年月日时分秒:
        c.set(2019, 10 /* 11月 */, 20, 8, 15, 0);
        // 显示时间:
        var sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        sdf.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("America/New_York"));
        System.out.println(sdf.format(c.getTime()));
        // 2019-11-19 19:15:00
    }
}

Calender也可以对日期简单加减

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 当前时间:
        Calendar c = Calendar.getInstance();
        // 清除所有:
        c.clear();
        // 设置年月日时分秒:
        c.set(2019, 10 /* 11月 */, 20, 8, 15, 0);
        // 加5天并减去2小时:
        c.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, 5);
        c.add(Calendar.HOUR_OF_DAY, -2);
        // 显示时间:
        var sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        Date d = c.getTime();
        System.out.println(sdf.format(d));
        // 2019-11-25 6:15:00
    }
}

3. 新API java.time包

从Java8开始， java.time提供了新的日期和时间的API

本地日期和时间：LocalDateTime，LocalDate，LocalTime
带时区的日期和时间：ZonedDateTime
时刻：Instant
时区：ZoneId，ZoneOffSet
时间间隔：Duration

以及一套用于取代SimpleDateFormat的格式化类型DateTimeFormatter。

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。

此外还修正了常量设计：

Month的范围用1~12表示1月到12月；
Week的范围用1~7表示周一到周日。

最后，新的API类型几乎都是不变类型，可以放心使用。

LocalDateTime

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDate d = LocalDate.now(); // 当前日期
        LocalTime t = LocalTime.now(); // 当前时间
        LocalDateTime dt = LocalDateTime.now(); // 当前日期和时间
        System.out.println(d); // 严格按照ISO 8601格式打印
        System.out.println(t); // 严格按照ISO 8601格式打印
        System.out.println(dt); // 严格按照ISO 8601格式打印
    }
}

本地日期和时间通过now()获取到的总是以当前默认时区返回的，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。

上述代码其实有一个小问题，在获取3个类型的时候，由于执行一行代码总会消耗一点时间，因此，3个类型的日期和时间很可能对不上（时间的毫秒数基本上不同）。为了保证获取到同一时刻的日期和时间，可以改写如下：

LocalDateTime dt = LocalDateTime.now(); // 当前日期和时间
LocalDate d = dt.toLocalDate(); // 转换到当前日期
LocalTime t = dt.toLocalTime(); // 转换到当前时间

反过来，通过指定的日期和时间创建LocalDateTime可以通过of()方法：

// 指定日期和时间:
LocalDate d2 = LocalDate.of(2019, 11, 30); // 2019-11-30, 注意11=11月
LocalTime t2 = LocalTime.of(15, 16, 17); // 15:16:17
LocalDateTime dt2 = LocalDateTime.of(2019, 11, 30, 15, 16, 17);
LocalDateTime dt3 = LocalDateTime.of(d2, t2);

因为严格按照ISO 8601的格式，因此，将字符串转换为LocalDateTime就可以传入标准格式：

LocalDateTime dt = LocalDateTime.parse("2019-11-19T15:16:17");
LocalDate d = LocalDate.parse("2019-11-19");
LocalTime t = LocalTime.parse("15:16:17");

注意ISO 8601规定的日期和时间分隔符是T。标准格式如下：

日期：yyyy-MM-dd
时间：HH:mm:ss
带毫秒的时间：HH:mm:ss.SSS
日期和时间：yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss
带毫秒的日期和时间：yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss.SSS

DateTimeFormatter

如果要自定义输出的格式，或者要把一个非ISO 8601格式的字符串解析成LocalDateTime，可以使用新的DateTimeFormatter

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 自定义格式化:
        DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");
        System.out.println(dtf.format(LocalDateTime.now()));

        // 用自定义格式解析:
        LocalDateTime dt2 = LocalDateTime.parse("2019/11/30 15:16:17", dtf);
        System.out.println(dt2);
    }
}

LocalDateTime提供了对日期和时间进行加减的链式调用

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    LocalDateTime dt = LocalDateTime.of(2022, 07, 21, 21, 30, 00);
// dt ==> 2022-07-21T21:30
       LocalDateTime dt2 = dt.plusDays(5).minusHours(3);
// dt2 ==> 2022-07-26T18:30
       dt2.minusMonths(1)
// $38 ==> 2022-06-26T18:30
  }
}

注意到月份加减会自动调整日期，例如从2019-10-31减去1个月得到的结果是2019-09-30，因为9月没有31日。

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：

调整年：withYear()
调整月：withMonth()
调整日：withDayOfMonth()
调整时：withHour()
调整分：withMinute()
调整秒：withSecond()

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime dt = LocalDateTime.of(2019, 10, 26, 20, 30, 59);
        System.out.println(dt);
        // 日期变为31日:
        LocalDateTime dt2 = dt.withDayOfMonth(31);
        System.out.println(dt2); // 2019-10-31T20:30:59
        // 月份变为9:
        LocalDateTime dt3 = dt2.withMonth(9);
        System.out.println(dt3); // 2019-09-30T20:30:59
    }
}

LocalDateTime还有一个通用的with()方法允许我们做更复杂的运算。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 本月第一天0:00时刻:
        LocalDateTime firstDay = LocalDate.now().withDayOfMonth(1).atStartOfDay();
        System.out.println(firstDay);

        // 本月最后1天:
        LocalDate lastDay = LocalDate.now().with(TemporalAdjusters.lastDayOfMonth());
        System.out.println(lastDay);

        // 下月第1天:
        LocalDate nextMonthFirstDay = LocalDate.now().with(TemporalAdjusters.firstDayOfNextMonth());
        System.out.println(nextMonthFirstDay);

        // 本月第1个周一:
        LocalDate firstWeekday = LocalDate.now().with(TemporalAdjusters.firstInMonth(DayOfWeek.MONDAY));
        System.out.println(firstWeekday);
    }
}

要判断两个LocalDateTime的先后，可以使用isBefore()、isAfter()方法，对于LocalDate和LocalTime类似

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        LocalDateTime target = LocalDateTime.of(2019, 11, 19, 8, 15, 0);
        System.out.println(now.isBefore(target));
        System.out.println(LocalDate.now().isBefore(LocalDate.of(2019, 11, 19)));
        System.out.println(LocalTime.now().isAfter(LocalTime.parse("08:15:00")));
    }
}

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。

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 和 Period

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime start = LocalDateTime.of(2019, 11, 19, 8, 15, 0);
        LocalDateTime end = LocalDateTime.of(2020, 1, 9, 19, 25, 30);
        Duration d = Duration.between(start, end);
        System.out.println(d); // PT1235H10M30S

        Period p = LocalDate.of(2019, 11, 19).until(LocalDate.of(2020, 1, 9));
        System.out.println(p); // P1M21D
    }
}

Duration和Period的表示方法也符合ISO 8601的格式，它以P...T...的形式表示，P...T之间表示日期间隔，T后面表示时间间隔。如果是PT...的格式表示仅有时间间隔。利用ofXxx()或者parse()方法也可以直接创建Duration：

Duration d1 = Duration.ofHours(10); // 10 hours
Duration d2 = Duration.parse("P1DT2H3M"); // 1 day, 2 hours, 3 minutes

3. ZoneDateTime

要创建一个ZonedDateTime对象，有以下几种方法，一种是通过now()方法返回当前时间

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ZonedDateTime zbj = ZonedDateTime.now(); // 默认时区
        ZonedDateTime zny = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York")); // 用指定时区获取当前时间
        System.out.println(zbj);
        System.out.println(zny);
    }
}
// 这两种方法获得的是同一时刻（有误差，语句执行时间）

另一种方式是通过给一个LocalDateTime附加一个ZoneId，就可以变成ZonedDateTime

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(2019, 9, 15, 15, 16, 17);
        ZonedDateTime zbj = ldt.atZone(ZoneId.systemDefault());
        ZonedDateTime zny = ldt.atZone(ZoneId.of("America/New_York"));
        System.out.println(zbj);
        System.out.println(zny);
    }
}
//这种方法获取到的是看似一样的时间，但是时区不同所以是不同的时刻

时区转换

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 以中国时区获取当前时间:
        ZonedDateTime zbj = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
        // 转换为纽约时间:
        ZonedDateTime zny = zbj.withZoneSameInstant(ZoneId.of("America/New_York"));
        System.out.println(zbj);
        System.out.println(zny);
    }
}

涉及到时区时，千万不要自己计算时差，否则难以正确处理夏令时。

4. DateTimeFormatter

不变，线程安全

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));
    }
}

5. Instant

Instant.now()获取当前时间戳，效果和System.currentTimeMillis()类似,它可以和ZonedDateTime以及long互相转换

4. 最佳实践

旧转新API，可以将Date或者Calendar转为Instant，再转为新的ZonedDatetime

// Date -> Instant:
Instant ins1 = new Date().toInstant();

// Calendar -> Instant -> ZonedDateTime:
Calendar calendar = Calendar.getInstance();
Instant ins2 = calendar.toInstant();
ZonedDateTime zdt = ins2.atZone(calendar.getTimeZone().toZoneId());

新转旧，只能借助long

// ZonedDateTime -> long:
ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.now();
long ts = zdt.toEpochSecond() * 1000;

// long -> Date:
Date date = new Date(ts);

// long -> Calendar:
Calendar calendar = Calendar.getInstance();
calendar.clear();
calendar.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone(zdt.getZone().getId()));
calendar.setTimeInMillis(zdt.toEpochSecond() * 1000);

在数据存日期和时间

除了旧式的java.util.Date，我们还可以找到另一个java.sql.Date，它继承自java.util.Date，但会自动忽略所有时间相关信息。这个奇葩的设计原因要追溯到数据库的日期与时间类型。

在数据库中，也存在几种日期和时间类型：

DATETIME：表示日期和时间；
DATE：仅表示日期；
TIME：仅表示时间；
TIMESTAMP：和DATETIME类似，但是数据库会在创建或者更新记录的时候同时修改TIMESTAMP

在使用Java程序操作数据库时，我们需要把数据库类型与Java类型映射起来。下表是数据库类型与Java新旧API的映射关系：

数据库	对应Java类（旧）	对应Java类（新）
DATETIME	java.util.Date	LocalDateTime
DATE	java.sql.Date	LocalDate
TIME	java.sql.Time	LocalTime
TIMESTAMP	java.sql.Timestamp	LocalDateTime

在数据库中，我们需要存储的最常用的是时刻（Instant），因为有了时刻信息，就可以根据用户自己选择的时区，显示出正确的本地时间。所以，最好的方法是直接用长整数long表示，在数据库中存储为BIGINT类型。

一个例子

import java.time.*;
import java.time.format.*;
import java.util.Locale;


public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        long ts = 1574208900000L;
        System.out.println(timestampToString(ts, Locale.CHINA, "Asia/Shanghai"));
        System.out.println(timestampToString(ts, Locale.US, "America/New_York"));
    }

    static String timestampToString(long epochMilli, Locale lo, String zoneId) {
        Instant ins = Instant.ofEpochMilli(epochMilli);
        DateTimeFormatter f = DateTimeFormatter.ofLocalizedDateTime(FormatStyle.MEDIUM, FormatStyle.SHORT);
        return f.withLocale(lo).format(ZonedDateTime.ofInstant(ins, ZoneId.of(zoneId)));
    }
}

感谢廖雪峰老师，原文：[Java教程：日期与时间-廖雪峰的官方网站](