12. 日期时间的表示和计算

12.1 基本概念

在计算机中，我们经常需要处理日期和时间。

日期是指某一天，它不是连续变化的，而是应该被看成离散的。下面是日期：

• 2019-11-20
• 2020-1-1

而时间有两种概念，一种是不带日期的时间，例如，12:30:59。另一种是带日期的时间，例如，2020-1-1 20:21:59，只有这种带日期的时间能唯一确定某个时刻，不带日期的时间是无法确定一个唯一时刻的。下面是时间：

• 12:30:59
• 2020-1-1 20:21:59

  12.1.1 本地时间

  当我们说当前时刻是2019年11月20日早上8:15的时候，我们说的实际上是本地时间。在国内就是北京时间。在这个时刻，不同地方的本地时间是不同的：
  

  12.1.2 时区

  因为光靠本地时间还无法唯一确定一个准确的时刻，所以我们还需要给本地时间加上一个时区。全球一共分为24个时区，伦敦所在的时区称为标准时区，其他时区按东／西偏移的小时区分，北京所在的时区是东八区。时区有好几种表示方式。

一种是以 GMT 或者 UTC 加时区偏移表示，例如：GMT+08:00或者UTC+08:00表示东八区。GMT 和 UTC 可以认为基本是等价的，只是 UTC 使用更精确的原子钟计时，每隔几年会有一个闰秒，我们在开发程序的时候可以忽略两者的误差，因为计算机的时钟在联网的时候会自动与时间服务器同步时间。

另一种是缩写，例如，CST 表示 China Standard Time，也就是中国标准时间。但是 CST 也可以表示美国中部时间 Central Standard Time USA，因此，缩写容易产生混淆，我们尽量不要使用缩写。

最后一种是以洲／城市表示，例如，Asia/Shanghai，表示上海所在地的时区。特别注意城市名称不是任意的城市，而是由国际标准组织规定的城市。

因为时区的存在，东八区的2019年11月20日早上8:15，和西五区的2019年11月19日晚上19:15，他们的时刻是相同的：

时刻相同的意思就是，分别在两个时区的两个人，如果在这一刻通电话，他们各自报出自己手表上的时间，虽然本地时间是不同的，但是这两个时间表示的时刻是相同的。

12.2 Date 和 Calendar

12.2.1 时间戳

在计算机中，我们经常看到的日期和时间表示方式如下：

• 2019-11-20 0:15:00 GMT+00:00
• 2019年11月20日8:15:00
• 11/19/2019 19:15:00 America/New_York

它们实际上是数据的展示格式，分别按英国时区、中国时区、纽约时区对同一个时刻进行展示。而这个“同一个时刻”在计算机中存储的本质上只是一个整数，我们称它为 Epoch Time。

Epoch Time 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，例如
1574208900 表示从从1970年1月1日零点GMT时区到该时刻一共经历了1574208900秒，换算成伦敦、北京和纽约时间分别是：

因此在计算机中只需要存储一个整数 1574208900 表示某一时刻。当需要显示为某一地区的当地时间时，我们就把它格式化为一个字符串：

String displayDateTime(int n, String timezone) { ... }

Epoch Time 又称为时间戳（Timestamp），在不同的编程语言中，时间戳会有几种不同的存储方式（它们之间转换非常简单）：

• 以秒为单位的整数：1574208900，缺点是精度只能到秒；
• 以毫秒为单位的整数：1574208900123，最后3位表示毫秒数；
• 以秒为单位的浮点数：1574208900.123，小数点后面表示零点几秒。

在Java程序中，时间戳通常是用 long 表示的毫秒数，即：

long t = 1574208900123L;

转成北京时间是2019-11-20T8:15:00.123。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。

12.2.2 标准库API

我们再来看一下 Java 标准库提供的 API。Java 标准库有两套处理日期和时间的 API：

• 一套定义在 java.util 这个包里面，主要包括 Date、Calendar 和 TimeZone 这几个类；
• 一套新的 API 是在 Java 8引入的，定义在 java.time 这个包里面，主要包括 LocalDateTime、ZonedDateTime、ZoneId等。

有新旧两套 API 是历史遗留的原因，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，所以没法把它彻底删除，并且仍然需要对旧的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。

12.2.3 Date

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;
    ...
}

我们来看Date的基本用法：

import java.util.*;
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:
        System.out.println(date.toLocaleString());
    }
}

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（确实好乱）。

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：

• yyyy：年
• MM：月
• dd: 日
• HH: 小时
• mm: 分钟
• ss: 秒
• 
  

我们来看如何以自定义的格式输出：

import java.text.*;
import java.util.*;
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));
    }
}

Java 的格式化预定义了许多不同的格式，我们以 MMM 和 E 为例：

import java.text.*;
import java.util.*;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取当前时间:
        Date date = new Date();
        var sdf = new SimpleDateFormat("E MMM dd, yyyy");
        System.out.println(sdf.format(date));
    }
}

上述代码在不同的语言环境会打印出类似 Sun Sep 15, 2019 这样的日期。可以从 JDK文档 查看详细的格式说明。一般来说，字母越长，输出越长。以M为例，假设当前月份是9月：

• M：输出9
• MM：输出09
• MMM：输出Sep
• MMMM：输出September

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。

12.2.4 Calendar

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。我们来看 Calendar 的基本用法：

import java.util.*;
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);
    }
}

注意到 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，……，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：

import java.text.*;
import java.util.*;
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() 可以将一个 Calendar 对象转换成 Date 对象，然后就可以用 SimpleDateFormat进行格式化了。

12.2.5 TimeZone

Calendar 和 Date 相比，它提供了时区转换的功能。时区用 TimeZone 对象表示：

import java.util.*;
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。要列出系统支持的所有 ID，请使用 TimeZone.getAvailableIDs()。

有了时区，我们就可以对指定时间进行转换。例如，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：

import java.text.*;
import java.util.*;
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
    }
}

可见，利用 Calendar 进行时区转换的步骤是：

1. 清除所有字段；
2. 设定指定时区；
3. 设定日期和时间；
4. 创建 SimpleDateFormat 并设定目标时区；
5. 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。

Calendar 也可以对日期和时间进行简单的加减：

import java.text.*;
import java.util.*;
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
    }
}

12.3 新的本地日期时间类

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：

• 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。

以及一套新的用于取代 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：

• 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 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。

12.3.1 LocalDateTime

我们首先来看最常用的LocalDateTime，它表示一个本地日期和时间：

import java.time.*;
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

  12.3.2 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： ```java import java.time.; import java.time.format.;

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非常简单的链式调用：
```java
import java.time.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime dt = LocalDateTime.of(2019, 10, 26, 20, 30, 59);
        System.out.println(dt);
        // 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
    }
}

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()

示例代码如下

import java.time.*;

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
    }
}

同样注意到调整月份时，会相应地调整日期，即把2019-10-31的月份调整为9时，日期也自动变为30。

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

import java.time.*;
import java.time.temporal.*;

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);
    }
}

对于计算某个月第1个周日这样的问题，新的API可以轻松完成。

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

import java.time.*;

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")));
    }
}

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。

12.3.3 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：

import java.time.*;

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
    }
}

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：

// 10 hours Duration 
Duration d1 = Duration.ofHours(10);

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

12.4 带时区的日期和时间

12.4.1 ZonedDateTime

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，一种是通过now()方法返回当前时间：

import java.time.*;

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);
    }
}

观察打印的两个ZonedDateTime，发现它们时区不同，但表示的时间都是同一时刻（毫秒数不同是执行语句时的时间差）：

2019-09-15T20:58:18.786182+08:00[Asia/Shanghai]
2019-09-15T08:58:18.788860-04:00[America/New_York]

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

import java.time.*;

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);
    }
}

以这种方式创建的ZonedDateTime，它的日期和时间与LocalDateTime相同，但附加的时区不同，因此是两个不同的时刻：

2019-09-15T15:16:17+08:00[Asia/Shanghai]
2019-09-15T15:16:17-04:00[America/New_York]

12.4.2 时区转换

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。

下面的代码演示了如何将北京时间转换为纽约时间：

import java.time.*;

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);
    }
}

要特别注意，时区转换的时候，由于夏令时的存在，不同的日期转换的结果很可能是不同的。这是北京时间9月15日的转换结果：

019-09-15T21:05:50.187697+08:00[Asia/Shanghai]
2019-09-15T09:05:50.187697-04:00[America/New_York]

这是北京时间11月15日的转换结果：

2019-11-15T21:05:50.187697+08:00[Asia/Shanghai]
2019-11-15T08:05:50.187697-05:00[America/New_York]

两次转换后的纽约时间有1小时的夏令时时差。

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。

有了ZonedDateTime，将其转换为本地时间就非常简单：

ZonedDateTime zdt = ...
LocalDateTime ldt = zdt.toLocalDateTime();

转换为LocalDateTime时，直接丢弃了时区信息。

12.5 格式化时间的显式

使用旧的Date对象时，我们用SimpleDateFormat进行格式化显示，因为SimpleDateFormat是线程不安全的，所以现在不应该再去使用它。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。线程的概念我们会在后面涉及到。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，我们仍然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);

这种方式可以按照Locale默认习惯格式化。我们来看实际效果：

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

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));
    }
}

在格式化字符串中，如果需要输出固定字符，可以用’xxx’表示。

运行上述代码，分别以默认方式、中国地区和美国地区对当前时间进行显示，结果如下：

2019-09-15T23:16 GMT+08:00
2019 9月 15 周日 23:16
Sun, September/15/2019 23:16

当我们直接调用System.out.println()对一个ZonedDateTime或者LocalDateTime实例进行打印的时候，实际上，调用的是它们的toString()方法，默认的toString()方法显示的字符串就是按照ISO 8601格式显示的，我们可以通过DateTimeFormatter预定义的几个静态变量来引用：

ldt = LocalDateTime.now();
System.out.println(DateTimeFormatter.ISO_DATE.format(ldt));
System.out.println(DateTimeFormatter.ISO_DATE_TIME.format(ldt));

得到的输出和toString()类似：

2019-09-15
2019-09-15T23:16:51.56217

12.6 Instant类

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：

import java.time.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Instant now = Instant.now();
        System.out.println(now.getEpochSecond()); // 秒
        System.out.println(now.toEpochMilli()); // 毫秒
    }
}

打印的结果类似：

1568568760
1568568760316

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]

可见，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：

转换的时候，只需要留意long类型以毫秒还是秒为单位即可。

12.7 处理日期和时间的最佳实践

12.7.1 首要的原则

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。

如果需要与遗留代码打交道，如何在新旧API之间互相转换呢？

12.7.2 旧API转新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.toInstant();
ZonedDateTime zdt = ins2.atZone(calendar.getTimeZone().toZoneId());

从上面的代码还可以看到，旧的TimeZone提供了一个toZoneId()，可以把自己变成新的ZoneId。

12.7.3 新API转旧API

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(zdt.toEpochSecond() * 1000);

从上面的代码还可以看到，新的ZoneId转换为旧的TimeZone，需要借助ZoneId.getId()返回的String完成。

12.7.4 在数据库中存储日期和时间

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：

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。

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：

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)));
    }
}

对上述方法进行调用，结果如下：

2019年11月20日 上午8:15
Nov 19, 2019, 7:15 PM

12.8 总结

在编写日期和时间的程序前，我们要准确理解日期、时间和时刻的概念。

由于存在本地时间，我们需要理解时区的概念，并且必须牢记由于夏令时的存在，同一地区用GMT/UTC和城市表示的时区可能导致时间不同。

计算机通过Locale来针对当地用户习惯格式化日期、时间、数字、货币等。

计算机表示的时间是以整数表示的时间戳存储的，即Epoch Time，Java使用long型来表示以毫秒为单位的时间戳，通过System.currentTimeMillis()获取当前时间戳。

Java有两套日期和时间的API：

• 旧的Date、Calendar和TimeZone；
• 新的LocalDateTime、ZonedDateTime、ZoneId等。

分别位于java.util和java.time包中。

Java 8引入了新的日期和时间API，它们是不变类，默认按ISO 8601标准格式化和解析；

• 使用LocalDateTime可以非常方便地对日期和时间进行加减，或者调整日期和时间，它总是返回新对象；
• 使用isBefore()和isAfter()可以判断日期和时间的先后；
• 使用Duration和Period可以表示两个日期和时间的“区间间隔”。

带时区的日期和时间

• ZonedDateTime是带时区的日期和时间，可用于时区转换；
• ZonedDateTime和LocalDateTime可以相互转换。

日期和时间的格式化显示

• 对ZonedDateTime或LocalDateTime进行格式化，需要使用DateTimeFormatter类；
• DateTimeFormatter可以通过格式化字符串和Locale对日期和时间进行定制输出。

Instant表示高精度时间戳，它可以和ZonedDateTime以及long互相转换。

基本原则和最佳实践

• 处理日期和时间时，尽量使用新的java.time包；
• 在数据库中存储时间戳时，尽量使用long型时间戳，它具有省空间，效率高，不依赖数据库的优点。

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