本文为个人学习摘要笔记。 原文地址:廖雪峰 Java 教程之日期和时间
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
会有不同的表示方式,例如,中国和美国的表示方式如下:
zh_CN:2016-11-30
en_US:11/30/2016
计算机用 Locale
在日期、时间、货币和字符串之间进行转换。
Epoch Time
即我们常说的时间戳,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。在不同的编程语言中,会有几种存储方式:
在 Java 程序中,时间戳通常是用 long 表示的毫秒数:
long t = 1574208900123L;
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
Java 标准库有两套处理日期和时间的 API:
java.util
这个包里面,主要包括 Date
、Calendar
和 TimeZone
这几个类;java.time
这个包里面,主要包括 LocalDateTime
、ZonedDateTime
、ZoneId
等。为什么会有新旧两套 API 呢?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。因为很多遗留代码仍然使用旧的 API,所以目前仍然需要对旧的 API 有一定了解,很多时候还需要在新旧两种对象之间进行转换。
java.util.Date
是用于表示一个日期和时间的对象,注意与 java.sql.Date
区分,后者用在数据库中。如果观察 Date 的源码,可以发现它实际上存储了一个 long 类型的以毫秒表示的时间戳:
public class Date implements Serializable, Cloneable, Comparable<Date> {
private transient long fastTime;
}
Date
的基本用法:
public class MainTest {
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:
System.out.println(date.toLocaleString());
}
}
执行输入:
2019
12
26
Thu Dec 26 09:36:41 ICT 2019
26 Dec 2019 02:36:41 GMT
2019-12-26 9:36:41
注意 getYear()
返回的年份必须加上 1900
,getMonth()
返回的月份是 0~11
分别表示 1~12 月,所以要加 1,而 getDate()
返回的日期范围是 1~31
,又不能加 1。
打印本地时区表示的日期和时间时,不同的计算机可能会有不同的结果。如果我们想要针对用户的偏好精确地控制日期和时间的格式,就可以使用 SimpleDateFormat
对一个 Date 进行转换。它用预定义的字符串表示格式化:
更多格式参考 JDK 文档。
自定义格式输出:
SimpleDateFormat sdf1 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
SimpleDateFormat sdf2 = new SimpleDateFormat("E MMM dd, yyyy");
System.out.println(sdf1.format(date)); // 2019-12-26 10:38:31
System.out.println(sdf2.format(date)); // 星期四 十二月 26, 2019
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 c = Calendar.getInstance();
int y = c.get(Calendar.YEAR);
int m = c.get(Calendar.MONTH) + 1;
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);
// 2019-12-27 6 10:11:10.657
Calendar
获取年月日这些信息变成了 get(int field)
,返回的年份不必转换,返回的月份仍然要加 1,返回的星期要特别注意,1~7 分别表示周日、周一至周六。
Calendar
只有一种方式获取,即 Calendar.getInstance()
,而且一获取到就是当前时间。如果我们想给它设置成特定的一个日期和时间,就必须先清除所有字段。
// 当前时间
Calendar c = Calendar.getInstance();
// 清除所有
c.clear();
// 设置年月日,注意月份8表示9月
c.set(Calendar.YEAR, 2019);
c.set(Calendar.MONTH, 8);
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()
可以将一个 Calendar
对象转换成 Date
对象,然后就可以用 SimpleDateFormat
进行格式化了。
Calendar
和 Date
相比,它提供了时区转换的功能。时区用 TimeZone
对象表示:
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
时区的唯一标识是以字符串表示的 ID,我们获取指定 TimeZone
对象也是以这个 ID 为参数获取,GMT+09:00
、Asia/Shanghai
都是有效的时区 ID。使用 TimeZone.getAvailableIDs()
可以列出系统支持的所有 ID。
利用时区就可以对指定时间进行转换。利用 Calendar 进行时区转换的步骤是:
SimpleDateFormat
并设定目标时区;Date
对象。注意 Date
对象无时区信息,时区信息存储在 SimpleDateFormat
中,本质上时区转换只能通过 SimpleDateFormat
在显示的时候完成。
下面的例子演示了如何将北京时间 2019-11-20 8:15:00
转换为纽约时间:
// 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, 20, 8, 15, 0);
// 显示时间
SimpleDateFormat 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 19:15:0
Calendar
也可以对日期和时间进行简单的加减:
// 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, 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
SimpleDateFormat 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
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:
LocalDateTime
,LocalDate
,LocalTime
;ZonedDateTime
;Instant
;ZoneId
,ZoneOffset
;Duration
。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。
此外,新 API 修正了旧 API 不合理的常量设计:
最后,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。
LocalDateTime
表示一个本地日期和时间,本地日期和时间通过 now()
获取,且总是以当前默认时区返回,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。
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); // 2019-12-31
System.out.println(t); // 10:38:55.839
System.out.println(dt); // 2019-12-31T10:38:55.839
在上面栗子中,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(毫秒数不同)。为了保证获取到同一时刻的日期和时间,可以通过互相转换来获取一个相同的时刻:
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
同理,也可以反过来,通过指定的日期和时间创建 LocalDateTime
可以通过 of()
方法:
LocalDate d2 = LocalDate.of(2019, 11, 30); // 2019-11-30
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");
ISO 8601 规定的日期和时间分隔符是 T
。标准格式如下:
yyyy-MM-dd
HH:mm:ss
HH:mm:ss.SSS
yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss
yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss.SSS
LocalDateTime 提供了对日期和时间进行加减的非常简单的链式调用:
LocalDateTime dt = LocalDateTime.of(2019, 10, 26, 20, 30, 59);
System.out.println(dt); // 2019-10-26T20:30:59
// 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
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
。
withYear()
withMonth()
withDayOfMonth()
withHour()
withMinute()
withSecond()
LocalDateTime dt = LocalDateTime.of(2019, 10, 26, 20, 30, 59);
System.out.println(dt); // 2019-10-26T20:30:59
// 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,日期自动变为30日
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:
// 本月第一天0:00时刻
LocalDateTime firstDay = LocalDate.now().withDayOfMonth(1).atStartOfDay();
System.out.println(firstDay); // 2019-12-01T00:00
// 本月最后1天
LocalDate lastDay = LocalDate.now().with(TemporalAdjusters.lastDayOfMonth());
System.out.println(lastDay); // 2019-12-31
// 下月第1天
LocalDate nextMonthFirstDay = LocalDate.now().with(TemporalAdjusters.firstDayOfNextMonth());
System.out.println(nextMonthFirstDay); // 2020-01-01
// 本月第1个周一
LocalDate firstWeekday = LocalDate.now().with(TemporalAdjusters.firstInMonth(DayOfWeek.MONDAY));
System.out.println(firstWeekday); // 2019-12-02
要判断两个 LocalDateTime
的先后,可以使用 isBefore()
、isAfter()
方法,对于 LocalDate
和 LocalTime
类似:
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
LocalDateTime target = LocalDateTime.of(2019, 11, 19, 8, 15, 0);
System.out.println(now.isBefore(target)); // false
System.out.println(LocalDate.now().isBefore(LocalDate.of(2019, 11, 19))); // false
System.out.println(LocalTime.now().isAfter(LocalTime.parse("08:15:00"))); // true
DateTimeFormatter
可以自定义输出的格式,或者要把一个非 ISO 8601 格式的字符串解析成 LocalDateTime
。
// 自定义格式化
DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");
System.out.println(dtf.format(LocalDateTime.now())); // 2019/12/31 16:26:58
// 用自定义格式解析
LocalDateTime dt2 = LocalDateTime.parse("2019/11/30 15:16:17", dtf);
System.out.println(dt2); // 2019-11-30T15:16:17
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:
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
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。
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
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。
要创建一个 ZonedDateTime
对象,有以下几种方法:
now()
方法返回当前时间: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); // 2020-01-02T09:30:27.396+07:00[Asia/Bangkok]
System.out.println(zny); // 2020-01-01T21:30:27.397-05:00[America/New_York]
LocalDateTime
附加一个 ZoneId
,就可以变成 ZonedDateTime
: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); // 2019-09-15T15:16:17+07:00[Asia/Bangkok]
System.out.println(zny); // 2019-09-15T15:16:17-04:00[America/New_York]
要转换时区,首先我们需要有一个 ZonedDateTime
对象,然后,通过 withZoneSameInstant()
将关联时区转换到另一个时区,转换后日期和时间都会相应调整。
举个栗子,将北京时间转换为纽约时间:
// 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);
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。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,通过传入格式化字符串实现:
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm");
格式化字符串的使用方式与 SimpleDateFormat
完全一致。
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);
使用效果:
ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.now();
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd'T'HH:mm ZZZZ");
System.out.println(formatter.format(zdt)); // 2020-01-02T09:54 GMT+07:00
DateTimeFormatter zhFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy MMM dd EE HH:mm", Locale.CHINA);
System.out.println(zhFormatter.format(zdt)); // 2020 一月 02 星期四 09:54
DateTimeFormatter usFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("E, MMMM/dd/yyyy HH:mm", Locale.US);
System.out.println(usFormatter.format(zdt)); // Thu, January/02/2020 09:54
计算机存储的当前时间,本质上只是一个不断递增的整数。Java 提供的 System.currentTimeMillis()
返回的就是以毫秒表示的当前时间戳。
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:
Instant now = Instant.now();
System.out.println(now.getEpochSecond()); // 秒 1577933904
System.out.println(now.toEpochMilli()); // 毫秒 1577933904063
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]
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:
┌─────────────┐
│LocalDateTime│────┐
└─────────────┘ │ ┌─────────────┐
├───>│ZonedDateTime│
┌─────────────┐ │ └─────────────┘
│ ZoneId │────┘ ▲
└─────────────┘ ┌─────────┴─────────┐
│ │
▼ ▼
┌─────────────┐ ┌─────────────┐
│ Instant │<───>│ long │
└─────────────┘ └─────────────┘
由于 Java 提供了新旧两套日期和时间的 API,除非涉及到遗留代码,否则我们应该坚持使用新的 API。
如果要把旧式的 Date
或 Calendar
转换为新 API 对象,可以通过 toInstant()
方法转换为 Instant
对象,再继续转换为 ZonedDateTime
:
// Date -> Instant:
Instant ins1 = new Date().toInstant();
// Calendar -> Instant -> ZonedDateTime:
Calendar calendar = Calendar.getInstance();
Instant ins2 = Calendar.getInstance().toInstant();
ZonedDateTime zdt = ins2.atZone(calendar.getTimeZone().toZoneId());
上面栗子可以看出,旧的 TimeZone
提供了一个 toZoneId()
,可以把自己变成新的 ZoneId
。
如果要把新的 ZonedDateTime
转换为旧的 API 对象,只能借助 long
型时间戳做一个“中转”:
// 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(ts);
上面栗子可以看出,新的 ZoneId
转换为旧的 TimeZone
,需要借助 ZoneId.getId()
返回的 String 完成。
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 |
实际上,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。时间戳具有省空间,效率高,不依赖数据库的优点。
通过存储一个 long
型时间戳,我们可以编写一个 timestampToString()
的方法,非常简单地为不同用户以不同的偏好来显示不同的本地时间:
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
long ts = 1574208900000L;
System.out.println(timestampToString(ts, Locale.CHINA, "Asia/Shanghai")); // 2019-11-20 上午8:15
System.out.println(timestampToString(ts, Locale.US, "America/New_York")); // Nov 19, 2019 7:15 PM
}
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)));
}
}