Java中時間API使用詳解 [TOC] 1. 時區概念 國際經度會議（又稱國際子午線會議）上，規定將全球劃分為24個時區（東、西各12個時區）。規定英國的格林尼治天文臺舊址為中時區（零時區）、東1 12區，西1 12區。每個時區橫跨經度15度，時間正好是1小時。最後的東、西第12區各跨經度7.5度 ...
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Java中時間API使用詳解
1. 時區概念
國際經度會議（又稱國際子午線會議）上，規定將全球劃分為24個時區（東、西各12個時區）。規定英國的格林尼治天文臺舊址為中時區（零時區）、東1-12區，西1-12區。每個時區橫跨經度15度，時間正好是1小時。最後的東、西第12區各跨經度7.5度，以東、西經180度為界。每個時區的中央經線上的時間就是這個時區內統一採用的時間，稱為區時，相鄰兩個時區的時間相差1小時。英國（格林尼治天文臺舊址）為本初子午線，即零度經線。
時區的表格劃分
為什麼全世界不使用統一的時間
於各個地區所在地球位置不同，所處地球的經度不同，故其日出日落的時間也不相同。在地球上劃定不同的時區，是為了使時間和自然現象（白天黑夜）有固定的對應。如果全世界用統一的時間，那麼中國的8：00是早上，而美國的8：00卻是晚上了。這樣容易擾亂人自身生理的節律和對日常生活的安排也及其不方便。人是不能改變白天黑夜的，只好改變衡量白天黑夜的辦法了。
2. 幾種常見的時間
GMT
GMT(格林威治標準時間)：也就是0時區的時間，理論上來說，格林尼治標準時間的正午是指當太陽橫穿格林尼治子午線時（也就是在格林尼治上空最高點時）的時間。由於地球在它的橢圓軌道里的運動速度不均勻，這個時刻可能和實際的太陽時相差16分鐘。地球每天的自轉是有些不規則的，而且正在緩慢減速。所以，格林尼治時間已經不再被作為標準時間使用。現在的標準時間——協調世界時（UTC）——由原子鐘提供。UTC
UTC（世界協調時間），協調世界時是以原子時秒長為基礎，國際原子時的準確度為每日數納秒，而世界時的準確度為每日數毫秒，現在我們使用的互聯網就採用該計時標準。UTC是GMT微調過的時間，我們可以認為兩者是一致的。CET
歐洲中部時間(CET)比世界標準時間(UTC)早一個小時，部分歐洲國家和北非國家使用，這個標準是地理加政治的產物；CST
北京時間
CET=UTC(GMT) + 1小時
CST=UTC(GMT) + 8小時3. 時間戳
時間戳是指格林威治時間1970年01月01日00時00分00秒(北京時間1970年01月01日08時00分00秒)起至現在的總秒數(Java中獲得的秒數是以毫秒為單位的)。
例如現在北京時間2015-12-31 17:00:00的時間戳是1451552400，就是指從北京時間1970-01-01 08:00:00到2015-12-31 17:00:00已經過去了1451552400秒。
使用時間戳有如下好處：
- 時間戳沒有時區概念，比如如果用'2015-12-31 17:00:00'這麼一個字元串表示時間的話，北京時間和美國時間是不一樣的，但是用時間戳1451552400來表示的話，那就是一定是唯一的時間，不會有歧義；
- 時間戳在編程語言中一般是長整形數據類型，無論何種編程語言都能認識時間戳，如果用字元串表示時間，還需要轉換。
4. Java中的時間API
在Java8以前操作時間的常見API有：
- java.util.Date:表示Java中的日期，但是能夠操作到時間級別，如今這個類中的很多方法都已經被廢棄，不建議使用；
- java.sql.Date:表示資料庫時間，只能操作到日期，不能讀取和修改時間；
- java.sql.Time:表示資料庫時間；
- java.sql.Timestamp:時間戳；
- Calendar:工具類，提供時間的加減等複雜操作，支持時區；
- TimeZone:表示時區；
- SimpleDateFormat：日期格式化類，非常常用。
Date主要負責存儲一個絕對時間，並對兩邊提供操作介面。Calendar負責對Date中特定信息，比如這個時間是該年的第幾個星期，此外，還可以通過set,add,roll介面來進行日期時間的增減。SimpleDateFormat主要作為一些格式化的輸入輸出。
4.1 Date的簡單列子
Date類比較簡單，支持兩種構造函數。不建議用這個類進行複雜的操作。如果使用的是Java8，建議使用LocalDate。Date類也提供了和Java 8 API相互轉換的介面。
Date date1 = new Date();
Thread.sleep(1000);
long nowTime = System.currentTimeMillis();
Date date2 = new Date(nowTime);
//Date類和Java 8 API相互轉換的介面
Instant instant = date2.toInstant();
Date date3 = Date.from(instant);
System.out.println("nowTime:"+nowTime);
System.out.println(date1);
System.out.println(date2);
System.out.println(date3);
System.out.println(date2.getTime());4.2 SimpleDateFormat使用列子
SimpleDateFormat接收一個String pattern和Local參數來構造對象。其中pattern是預定義的：
G 年代標誌符
y 年
M 月
d 日
h 時 在上午或下午 (1~12)
H 時 在一天中 (0~23)
m 分
s 秒
S 毫秒
E 星期
D 一年中的第幾天
F 一月中第幾個星期幾
w 一年中第幾個星期
W 一月中第幾個星期
a 上午 / 下午 標記符
k 時 在一天中 (1~24)
K 時 在上午或下午 (0~11)
z 時區//預設的方言
SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("G yyyy-MM-dd a z");
SimpleDateFormat sf1 = new SimpleDateFormat("G yyyy-MM-dd a z", Locale.US);
SimpleDateFormat sf2 = new SimpleDateFormat("G yyyy-MM-dd a z", Locale.KOREA);
String format1 = sf.format(date1);
String format2 = sf1.format(date1);
String format3 = sf2.format(date1);
System.out.println("format1:"+format1);
System.out.println("format2:"+format2);
System.out.println("format3:"+format3);
//解析Date
Date date = sf.parse(format1);4.3 Calendar的使用
Calendar還有許多其他API，比如獲得當前月天數，當前年天數等等，需要時可以查詢使用。
Calendar calendar = Calendar.getInstance();
int year = calendar.get(Calendar.YEAR);
// 獲取月，這裡需要需要月份的範圍為0~11，因此獲取月份的時候需要+1才是當前月份值
int month = calendar.get(Calendar.MONTH) + 1;
// 獲取日
int day = calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);
// 獲取時
int hour = calendar.get(Calendar.HOUR);
// 獲取分
int minute = calendar.get(Calendar.MINUTE);
// 獲取秒
int second = calendar.get(Calendar.SECOND);
System.out.println("現在是" + year + "年" + month + "月" + day + "日" + hour
+ "時" + minute + "分" + second + "秒");
//獲取一個月後的今天
calendar.add(Calendar.MONTH,1);4.4 存在的問題
- java的日期/時間類的定義並不一致，在java.util和java.sql的包中都有日期類，此外用於格式化和解析的類在java.text包中定義。
- java.util.Date同時包含日期和時間，而java.sql.Date僅包含日期，將其納入java.sql包並不合理。另外這兩個類都有相同的名字，這本身就是一個非常糟糕的設計。
- 對於時間、時間戳、格式化以及解析，並沒有一些明確定義的類。對於格式化和解析的需求，我們有java.text.DateFormat抽象類，但通常情況下，SimpleDateFormat類被用於此類需求。
- 所有的日期類都是可變的，因此他們都不是線程安全的，這是Java日期類最大的問題之一。
- 日期類並不提供國際化，沒有時區支持，因此Java引入了java.util.Calendar和java.util.TimeZone類，但他們同樣存在上述所有的問題。
5. Java8中新添加的時間API
- java.time包：這是新的Java日期/時間API的基礎包，所有的主要基礎類都是這個包的一部分，如：LocalDate, LocalTime, LocalDateTime, Instant, Period, Duration等等。所有這些類都是不可變的和線程安全的，在絕大多數情況下，這些類能夠有效地處理一些公共的需求。
- java.time.chrono包：這個包為非ISO的日曆系統定義了一些泛化的API，我們可以擴展AbstractChronology類來創建自己的日曆系統。
- java.time.format包：這個包包含能夠格式化和解析日期時間對象的類，在絕大多數情況下，我們不應該直接使用它們，因為java.time包中相應的類已經提供了格式化和解析的方法。
- java.time.temporal包：這個包包含一些時態對象，我們可以用其找出關於日期/時間對象的某個特定日期或時間，比如說，可以找到某月的第一天或最後一天。你可以非常容易地認出這些方法，因為它們都具有“withXXX”的格式。
- java.time.zone包：這個包包含支持不同時區以及相關規則的類。
5.1 LocalDate
//Current Date
LocalDate today = LocalDate.now();
System.out.println("Current Date="+today);
//Creating LocalDate by providing input arguments
LocalDate firstDay_2014 = LocalDate.of(2014, Month.JANUARY, 1);
System.out.println("Specific Date="+firstDay_2014);
//Try creating date by providing invalid inputs
//LocalDate feb29_2014 = LocalDate.of(2014, Month.FEBRUARY, 29);
//Exception in thread "main" java.time.DateTimeException:
//Invalid date 'February 29' as '2014' is not a leap year
//Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
LocalDate todayKolkata = LocalDate.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
System.out.println("Current Date in IST="+todayKolkata);
//Getting date from the base date i.e 01/01/1970
LocalDate dateFromBase = LocalDate.ofEpochDay(365);
System.out.println("365th day from base date= "+dateFromBase);
//2014年的第100天
LocalDate hundredDay2014 = LocalDate.ofYearDay(2014, 100);
System.out.println("100th day of 2014="+hundredDay2014);5.2 LocalTime使用
//Current Time
LocalTime time = LocalTime.now();
System.out.println("Current Time="+time);
//Creating LocalTime by providing input arguments
LocalTime specificTime = LocalTime.of(12,20,25,40);
System.out.println("Specific Time of Day="+specificTime);
//Try creating time by providing invalid inputs
//LocalTime invalidTime = LocalTime.of(25,20);
//Exception in thread "main" java.time.DateTimeException:
//Invalid value for HourOfDay (valid values 0 - 23): 25
//Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
LocalTime timeKolkata = LocalTime.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
System.out.println("Current Time in IST="+timeKolkata);
//java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
//LocalTime todayIST = LocalTime.now(ZoneId.of("IST"));
//Getting date from the base date i.e 01/01/1970
LocalTime specificSecondTime = LocalTime.ofSecondOfDay(10000);
System.out.println("10000th second time= "+specificSecondTime);5.3 LocalDateTime
//Current Date
LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
System.out.println("Current DateTime="+today);
//Current Date using LocalDate and LocalTime
today = LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.now());
System.out.println("Current DateTime="+today);
//Creating LocalDateTime by providing input arguments
LocalDateTime specificDate = LocalDateTime.of(2014, Month.JANUARY, 1, 10, 10, 30);
System.out.println("Specific Date="+specificDate);
//Try creating date by providing invalid inputs
//LocalDateTime feb29_2014 = LocalDateTime.of(2014, Month.FEBRUARY, 28, 25,1,1);
//Exception in thread "main" java.time.DateTimeException:
//Invalid value for HourOfDay (valid values 0 - 23): 25
//Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
LocalDateTime todayKolkata = LocalDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
System.out.println("Current Date in IST="+todayKolkata);
//java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
//LocalDateTime todayIST = LocalDateTime.now(ZoneId.of("IST"));
//Getting date from the base date i.e 01/01/1970
LocalDateTime dateFromBase = LocalDateTime.ofEpochSecond(10000, 0, ZoneOffset.UTC);
System.out.println("10000th second time from 01/01/1970= "+dateFromBase);5.4 Instant
Instant可以理解為時間戳。
//Current timestamp
Instant timestamp = Instant.now();
System.out.println("Current Timestamp = "+timestamp);
//Instant from timestamp
Instant specificTime = Instant.ofEpochMilli(timestamp.toEpochMilli());
System.out.println("Specific Time = "+specificTime);
//Duration example
Duration thirtyDay = Duration.ofDays(30);
System.out.println(thirtyDay);5.5 格式化
需要格式化日期時，我們直接調用相關類的format方法即可，如下：
//DateTimeFormatter支持的模式和SimpleDateFormat支持的一致
today.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日"));5.6 對舊時間API的支持
Date date= new Date();Instant instant = date.toInstant();LocalDateTime pst = LocalDateTime.ofInstant(instant,
ZoneId.of(ZoneId.SHORT_IDS.get("PST")));Calendar calendar = Calendar.getInstance();Instant instant1 = calendar.toInstant();LocalDateTime pst1 = LocalDateTime.ofInstant(instant,
ZoneId.of(ZoneId.SHORT_IDS.get("PST")));6. 在東八區的機器上獲得美國時間
美國屬於西5區，比北京時間晚13個小時。
