Java 8 的时间日期 API

2022-11-14 14:53:13

上一篇文章『Java 的时间日期 API』中，我们学习了由 Date、Calendar，DateFormat 等组成的「传统时间日期 API」，但是传统的处理接口设计并不是很友好，不易使用。终于，Java 8 借鉴第三方优秀开源库 Joda-time，重新设计了一套 API。

那么本篇文章就来简单学习一下新式的时间日期处理接口。

表示时刻的 Instant

Instant 和 Date 一样，表示一个时间戳，用于描述一个时刻，只不过它较 Date 而言，可以描述更加精确的时刻。并且 Instant 是时区无关的。

Date 最多可以表示毫秒级别的时刻，而 Instant 可以表示纳秒级别的时刻。例如：

  • public static Instant now()：根据系统当前时间创建一个 Instant 实例，表示当前时刻
  • public static Instant ofEpochSecond(long epochSecond)：通过传入一个标准时间的偏移值来构建一个 Instant 实例
  • public static Instant ofEpochMilli(long epochMilli)：通过毫秒数值直接构建一个 Instant 实例

看看代码：

public static void main(String[] args){

    //创建 Instant 实例

    Instant instant = Instant.now();

    System.out.println(instant);

    Instant instant1 = Instant.ofEpochSecond(20);

    System.out.println(instant1);

    Instant instant2 = Instant.ofEpochSecond(30,100);

    System.out.println(instant2);

    Instant instant3 = Instant.ofEpochMilli(1000);

    System.out.println(instant3);

}

输出结果：

2018-04-23T02:43:10.973Z

1970-01-01T00:00:20Z

1970-01-01T00:00:30.000000100Z

1970-01-01T00:00:01Z

可以看到，Instant 和 Date 不同的是，它是时区无关的，始终是格林零时区相关的，也即是输出的结果始终格林零时区时间。

处理日期的 LocalDate

不同于 Calendar 既能处理日期又能处理时间，java.time 的新式 API 分离开日期和时间，用单独的类进行处理。LocalDate 专注于处理日期相关信息。

LocalDate 依然是一个不可变类，它关注时间中年月日部分，我们可以通过以下的方法构建和初始化一个 LocalDate 实例：

  • public static LocalDate now()：截断当前系统时间的年月日信息并初始化一个实例对象
  • public static LocalDate of(int year, int month, int dayOfMonth)：显式指定年月日信息
  • public static LocalDate ofYearDay(int year, int dayOfYear)：根据 dayOfYear 可以推出 month 和 dayOfMonth
  • public static LocalDate ofEpochDay(long epochDay)：相对于格林零时区时间的日偏移量

看看代码：

public static void main(String[] args){

    //构建 LocalDate 实例

    LocalDate localDate = LocalDate.now();

    System.out.println(localDate);

    LocalDate localDate1 = LocalDate.of(2017,7,22);

    System.out.println(localDate1);

    LocalDate localDate2 = LocalDate.ofYearDay(2018,100);

    System.out.println(localDate2);

    LocalDate localDate3 = LocalDate.ofEpochDay(10);

    System.out.println(localDate3);

}

输出结果：

2018-04-23

2017-07-22

2018-04-10

1970-01-11

需要注意一点，LocalDate 会根据系统中当前时刻和默认时区计算出年月日的信息。

除此之外，LocalDate 中还有大量关于日期的常用方法：

  • public int getYear()：获取年份信息
  • public int getMonthValue()：获取月份信息
  • public int getDayOfMonth()：获取当前日是这个月的第几天
  • public int getDayOfYear()：获取当前日是这一年的第几天
  • public boolean isLeapYear()：是否是闰年
  • public int lengthOfYear()：获取这一年有多少天
  • public DayOfWeek getDayOfWeek()：返回星期信息
  • 等等

这些方法都见名知意，此处不再赘述。

处理时间的 LocalTime

类似于 LocalDate，LocalTime 专注于时间的处理，它提供小时，分钟，秒，毫微秒的各种处理，我们依然可以通过类似的方式创建一个 LocalTime 实例。

  • public static LocalTime now()：根据系统当前时刻获取其中的时间部分内容
  • public static LocalTime of(int hour, int minute)：显式传入小时和分钟来构建一个实例对象
  • public static LocalTime of(int hour, int minute, int second)：通过传入时分秒构造实例
  • public static LocalTime of(int hour, int minute, int second, int nanoOfSecond)：传入时分秒和毫微秒构建一个实例
  • public static LocalTime ofSecondOfDay(long secondOfDay)：传入一个长整型数值代表当前日已经过去的秒数
  • public static LocalTime ofNanoOfDay(long nanoOfDay)：传入一个长整型代表当前日已经过去的毫微秒数

同样的，LocalTime 默认使用系统默认时区处理时间，看代码：

public static void main(String[] a){

    LocalTime localTime = LocalTime.now();

    System.out.println(localTime);

    LocalTime localTime1 = LocalTime.of(23,59);

    System.out.println(localTime1);

    LocalTime localTime2 = LocalTime.ofSecondOfDay(10);

    System.out.println(localTime2);

}

输出结果：

13:59:03.723

23:59

00:00:10

当然，LocalTime 中也同样封装了很多好用的工具方法，例如：

  • public int getHour()
  • public int getMinute()
  • public int getSecond()
  • public int getNano()
  • public LocalTime withHour(int hour)：修改当前 LocalTime 实例中的 hour 属性并重新返回一个新的实例
  • public LocalTime withMinute(int minute)：类似
  • public LocalTime withSecond(int second)
  • 等等

LocalDateTime 类则是集成了 LocalDate 和 LocalTime，它既能表示日期，又能表述时间信息，方法都类似，只是有一部分涉及时区的转换内容，我们待会说。

时区相关的日期时间处理 ZonedDateTime

无论是我们的 LocalDate，或是 LocalTime，甚至是 LocalDateTime，它们基本是时区无关的，内部并没有存储时区属性，而基本用的系统默认时区。往往有些场景之下，缺乏一定的灵活性。

ZonedDateTime 可以被理解为 LocalDateTime 的外层封装，它的内部存储了一个 LocalDateTime 的实例，专门用于普通的日期时间处理。此外，它还定义了 ZoneId 和 ZoneOffset 来描述时区的概念。

ZonedDateTime 和 LocalDateTime 的一个很大的不同点在于，后者内部并没有存储时区，所以对于系统的依赖性很强，往往换一个时区可能就会导致程序中的日期时间不一致。

而后者则可以通过传入时区的名称，使用 ZoneId 进行匹配存储，也可以通过传入与零时区的偏移量，使用 ZoneOffset 存储时区信息。

所以，构建一个 ZonedDateTime 实例有以下几种方式：

  • public static ZonedDateTime now()：系统将以默认时区计算并存储日期时间信息
  • public static ZonedDateTime now(ZoneId zone)：指定时区
  • public static ZonedDateTime of(LocalDate date, LocalTime time, ZoneId zone)：指定日期时间和时区
  • public static ZonedDateTime of(LocalDateTime localDateTime, ZoneId zone)
  • public static ZonedDateTime ofInstant(Instant instant, ZoneId zone)：通过时刻和时区构建实例对象
  • 等等

看代码：

public static void main(String[] a){

    ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.now();

    System.out.println(zonedDateTime);

    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();

    ZoneId zoneId = ZoneId.of("America/Los_Angeles");

    ZonedDateTime zonedDateTime1 = ZonedDateTime.of(localDateTime,zoneId);

    System.out.println(zonedDateTime1);

    Instant instant = Instant.now();

    ZoneId zoneId1 = ZoneId.of("GMT");

    ZonedDateTime zonedDateTime2 = ZonedDateTime.ofInstant(instant,zoneId1);

    System.out.println(zonedDateTime2);

}

输出结果：

2018-04-23T16:10:29.510+08:00[Asia/Shanghai]

2018-04-23T16:10:29.511-07:00[America/Los_Angeles]

2018-04-23T08:10:29.532Z[GMT]

简单解释一下，首先第一个输出应该没什么问题，系统保存当前系统日期和时间以及默认的时区。

第二个小例子，LocalDateTime 实例保存了时区无关的当前日期时间信息，也就是这里的年月日时分秒，接着构建一个 ZonedDateTime 实例并传入一个美国时区（西七区）。你会发现输出的日期时间为西七区的 16 点 29 分。

像这种关联了时区的日期时间就很能够解决那种，换时区导致程序中时间错乱的问题。因为我关联了时区，无论你程序换到什么地方运行了，日期+时区 本就已经唯一确定了某个时刻，就相当于我在存储某个时刻的时候，我说明了这是某某时区的某某时间，即便你换了一个地区，你也不至于把这个时间按自己当前的时区进行解析并直接使用了吧。

第三个小例子就更加的直接明了了，构建 ZonedDateTime 实例的时候，给定一个时刻和一个时区，而这个时刻值就是相对于给定时区的标准时间所经过的毫秒数。

有关 ZonedDateTime 的其他日期时间的处理方法和 LocalDateTime 是一样的，因为 ZonedDateTime 是直接封装了一个 LocalDateTime 实例对象，所以所有相关日期时间的操作都会间接的调用 LocalDateTime 实例的方法，我们不再赘述。

格式化日期时间

Java 8 的新式日期时间 API 中，DateTimeFormatter 作为格式化日期时间的主要类，它与之前的 DateFormat 类最大的不同就在于它是线程安全的，其他的使用上的操作基本类似。我们看看：

public static void main(String[] a){

    DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日 HH:mm:ss");

    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();

    System.out.println(formatter.format(localDateTime));

    String str = "2008年08月23日 23:59:59";

    DateTimeFormatter formatter2 = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日 HH:mm:ss");

    LocalDateTime localDateTime2 = LocalDateTime.parse(str,formatter2);

    System.out.println(localDateTime2);

}

输出结果：

2018年04月23日 17:27:24

2008-08-23T23:59:59

格式化主要有两种情况，一种是将日期时间格式化成字符串，另一种则是将格式化的字符串装换成日期时间对象。

DateTimeFormatter 提供将 format 方法将一个日期时间对象转换成格式化的字符串，但是反过来的操作却建议使用具体的日期时间类自己的 parse 方法，这样可以省去类型转换的步骤。

时间差

现实项目中，我们也经常会遇到计算两个时间点之间的差值的情况，最粗暴的办法是，全部幻化成毫秒数并进行减法运算，最后在转换回日期时间对象。

但是 java.time 包中提供了两个日期时间之间的差值的计算方法，我们一起看看。

关于时间差的计算，主要涉及到两个类：

  • Period：处理两个日期之间的差值
  • Duration：处理两个时间之间的差值

例如：

public static void main(String[] args){

    LocalDate date = LocalDate.of(2017,7,22);

    LocalDate date1 = LocalDate.now();

    Period period = Period.between(date,date1);

    System.out.println(period.getYears() + "年" +

            period.getMonths() + "月" +

            period.getDays() + "天");

    LocalTime time = LocalTime.of(20,30);

    LocalTime time1 = LocalTime.of(23,59);

    Duration duration = Duration.between(time,time1);

    System.out.println(duration.toMinutes() + "分钟");

}

输出结果：

0年9月1天

209分钟

显然，年月日的日期间差值的计算使用 Period 类足以，而时分秒毫秒的时间的差值计算则需要使用 Duration 类。

最后，关于 java.time 包下的新式日期时间 API，我们简单的学习了下，并没有深入到源码实现层次进行介绍，因为底层涉及大量的系统接口，涉及到大量的抽象类和实现类，有兴趣的朋友可以自行阅读 jdk 的源码深入学习。

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