日期与时间是计算机处理的重要数据。绝大部分程序的运行都要和时间打交道。
基本的概念
在计算机中，我们经常需要处理日期和时间。
这是日期：
- 2019-11-20
- 2020-1-1
这是时间：
- 12:30:59
- 2020-1-1 20:21:59
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。
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。
本地时间
当我们说当前时刻是2022年4月5日早上00:15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，如果地球上不同地方的人们同时看一眼手表，他们各自的本地时间是不同的：
所以，不同的时区，在同一时刻，本地时间是不同的。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
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。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2022年4月5日早上00:19，和西五区的2022年4月4日中午12:19，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。
夏令时
时区还不是最复杂的，更复杂的是夏令时。所谓夏令时，就是夏天开始的时候，把时间往后拨1小时，夏天结束的时候，再把时间往前拨1小时。我们国家实行过一段时间夏令时，1992年就废除了，但是🐂🐎美国人到现在还在使用，所以时间换算更加复杂。
因为涉及到夏令时，相同的时区，如果表示的方式不同，转换出的时间是不同的。我们举个栗子：
对于2022-11-20和2022-6-20两个日期来说，假设北京人在纽约：
如果以GMT或者UTC作为时区，无论日期是多少，时间都是19:00；
如果以国家／城市表示，例如America／NewYork，虽然纽约也在西五区，但是，因为夏令时的存在，在不同的日期，GMT时间和纽约时间可能是不一样的：
| 时区 | 2022-11-20 | 2022-6-20 |
|---|---|---|
| GMT-05:00 | 19:00 | 19:00 |
| UTC-05:00 | 19:00 | 19:00 |
| America/New_York | 19:00 | 20:00 |
实行夏令时的不同地区，进入和退出夏令时的时间很可能是不同的。同一个地区，根据历史上是否实行过夏令时，标准时间在不同年份换算成当地时间也是不同的。因此，计算夏令时，没有统一的公式，必须按照一组给定的规则来算，并且，该规则要定期更新。 :::danger 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
计算机用Locale在日期、时间、货币和字符串之间进行转换。一个电商网站会根据用户所在的Locale对用户显示如下：
| 中国用户 | 美国用户 | |
|---|---|---|
| 购买价格 | 12000.00 | 12,000.00 |
| 购买日期 | 2016-11-30 | 11/30/2016 |
本章小结
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。
Date和Calendar
在计算机中，应该如何表示日期和时间呢？
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
如果直接以字符串的形式存储，那么不同的格式，不同的语言会让表示方式非常繁琐。
在理解日期和时间的表示方式之前，我们先要理解数据的存储和展示。
当我们定义一个整型变量并赋值时：
:::info
int n = 123400;
:::
编译器会把上述字符串（程序源码就是一个字符串）编译成字节码。在程序的运行期，变量n指向的内存实际上是一个4字节区域：
┌──┬──┬──┬──┐│00│01│e2│08│└──┴──┴──┴──┘
注意到计算机内存除了二进制的0/1外没有其他任何格式。上述十六机制是为了简化表示。
当我们用System.out.println(n)打印这个整数的时候，实际上println()这个方法在内部把int类型转换成String类型，然后打印出字符串123400。
类似的，我们也可以以十六进制的形式打印这个整数，或者，如果n表示一个价格，我们就以$123,400.00的形式来打印它：
:::info
import java.text.;
import java.util.;
:::
public class Main {public static void main(String[] args) {int n = 123400;// 123400System.out.println(n);// 1e208System.out.println(Integer.toHexString(n));// $123,400.00System.out.println(NumberFormat.getCurrencyInstance(Locale.US).format(n));}}
输出：
:::success
123400
1e208
$123,400.00
:::
可见，整数123400是数据的存储格式，它的存储格式非常简单。而我们打印的各种各样的字符串，则是数据的展示格式。展示格式有多种形式，但本质上它就是一个转换方法：
:::info
String toDisplay(int n) {
…
}
:::
理解了数据的存储和展示，我们回头看看以下几种日期和时间：
- 2019-11-20 0:15:01 GMT+00:00
- 2019年11月20日8:15:01
- 11/19/2019 19:15:01 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：
:::info
1574208900 = 北京时间2019-11-20 8:15:00
= 伦敦时间2019-11-20 0:15:00
= 纽约时间2019-11-19 19:15:00
:::
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：
:::info
String displayDateTime(int n, String timezone) {
…
}
:::
Epoch Time又称为时间戳，在不同的编程语言中，会有几种存储方式：
- 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。
它们之间转换非常简单。而在Java程序中，时间戳通常是用long表示的毫秒数，即： :::info long t = 1574208900123L; ::: 转换成北京时间就是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。
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。
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。
那么我们能不能跳过旧的API直接用新的API呢？如果涉及到遗留代码就不行，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。
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：
:::info
public class Date implements Serializable, Cloneable, Comparable
private transient long fastTime;
…
}
:::
我们来看Date的基本用法：
:::info
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1900System.out.println(date.getMonth() + 1); // 0~11，必须加上1System.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());}}
输出：
:::success
Note: Main.java uses or overrides a deprecated API.
Note: Recompile with -Xlint:deprecation for details.
2022
4
4
Mon Apr 04 17:02:11 UTC 2022
4 Apr 2022 17:02:11 GMT
Apr 4, 2022, 5:02:11 PM
:::
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：
- 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：
:::info
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));}}
输出：
:::success
2022-04-04 17:03:47
:::
Java的格式化预定义了许多不同的格式，我们以MMM和E为例：
:::info
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));}}
输出： :::success Mon Apr 04, 2022 ::: 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。
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： :::info 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);}}
输出： :::success 2022-4-4 2 17:6:2.390 ::: 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：
:::info
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}}
输出： :::success 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。
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： :::info 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/ShanghaiSystem.out.println(tzGMT9.getID()); // GMT+09:00System.out.println(tzNY.getID()); // America/New_York}}
输出：
:::success
Etc/UTC
GMT+09:00
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：
:::info
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}}
输出： :::success 2019-11-19 19:15:00 ::: 可见，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。
Calendar也可以对日期和时间进行简单的加减：
:::info
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}}
输出： :::success 2019-11-25 06:15:00 :::
本章小结
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。
LocalDateTime
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。
LocalDateTime
我们首先来看最常用的LocalDateTime，它表示一个本地日期和时间： :::info 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}}
输出：
:::success
2022-04-04
17:13:47.197710796
2022-04-04T17:13:47.197749889
:::
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：
:::info
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：
:::info
// 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：
:::info
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： :::info 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);}}
输出： :::success 2022/04/04 17:14:44
2019-11-30T15:16:17 ::: LocalDateTime提供了对日期和时间进行加减的非常简单的链式调用： :::info 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}}
输出： :::success 2019-10-26T20:30:59
2019-10-31T17:30:59
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： :::info 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}}
输出：
:::success
2019-10-26T20:30:59
2019-10-31T20:30:59
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：
:::info
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);}}
输出：
:::success
2022-04-01T00:00
2022-04-30
2022-05-01
2022-04-04
:::
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： :::info 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")));}}
输出：
:::success
false
false
true
:::
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： :::info 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); // PT1235H10M30SPeriod p = LocalDate.of(2019, 11, 19).until(LocalDate.of(2020, 1, 9));System.out.println(p); // P1M21D}}
输出：
:::success
PT1235H10M30S
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：
:::info
Duration d1 = Duration.ofHours(10); // 10 hours
Duration d2 = Duration.parse(“P1DT2H3M”); // 1 day, 2 hours, 3 minutes
:::
有的同学可能发现Java 8引入的java.timeAPI。怎么和一个开源的Joda Time很像？难道JDK也开始抄袭开源了？其实正是因为开源的Joda Time设计很好，应用广泛，所以JDK团队邀请Joda Time的作者Stephen Colebourne共同设计了java.timeAPI。
本章小结
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”。
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： :::info 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);}}
输出：
:::success
2022-04-04T17:34:20.625300350Z[Etc/UTC]
2022-04-04T13:34:20.627937117-04:00[America/New_York]
:::
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）：
:::info
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：
:::info
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);}}
输出：
:::success
2019-09-15T15:16:17Z[Etc/UTC]
2019-09-15T15:16:17-04:00[America/New_York]
:::
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：
:::info
2019-09-15T15:16:17+08:00[Asia/Shanghai]
2019-09-15T15:16:17-04:00[America/New_York]
:::
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： :::info 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);}}
输出：
:::success
2022-04-05T01:36:35.685817146+08:00[Asia/Shanghai]
2022-04-04T13:36:35.685817146-04:00[America/New_York]
:::
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。例如这是北京时间9月15日的转换结果：
:::info
2019-09-15T21:05:50.187697+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：
:::info
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。
:::danger
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：
:::info
ZonedDateTime zdt = …
LocalDateTime ldt = zdt.toLocalDateTime();
:::
转换为LocalDateTime时，直接丢弃了时区信息。
本章小结
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。
DateTimeFormatter
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。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： :::info 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：
:::info
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：
:::info
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));}}
输出：
:::success
2022-04-04T17:40 GMT
2022 4月 04 周一 17:40
Mon, April/04/2022 17:40
:::
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：
:::info
2022-04-04T17:40 GMT
2022 4月 04 周一 17:40
Mon, April/04/2022 17:40
:::
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：
:::info
var 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：
:::info
2019-09-15
2019-09-15T23:16:51.56217
:::
本章小结
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
我们已经讲过，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： :::info 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}}
输出：
:::success
1649094246
1649094246636
:::
打印的结果类似：
:::info
1649094246
1649094246636
:::
实际上，Instant内部只有两个核心字段：
:::info
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：
:::info
// 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：
┌─────────────┐│LocalDateTime│────┐└─────────────┘ │ ┌─────────────┐├───>│ZonedDateTime│┌─────────────┐ │ └─────────────┘│ ZoneId │────┘ ▲└─────────────┘ ┌─────────┴─────────┐│ │▼ ▼┌─────────────┐ ┌─────────────┐│ Instant │<───>│ long │└─────────────┘ └─────────────┘
本章小结
Instant表示高精度时间戳，它可以和ZonedDateTime以及long互相转换。
最佳的实践方法
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。
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：
:::info
// 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。
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”：
:::info
// 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。
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：
| 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。
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：
:::info
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)));}}
输出：
:::success
2019年11月20日 上午8:15
Nov 19, 2019, 7:15 PM
:::
对上述方法进行调用，结果如下：
:::info
2019年11月20日 上午8:15
Nov 19, 2019, 7:15 PM
:::
本章小结
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。 :::info
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