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Java8之新的日期时间API

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2022-08-22 / 0 评论 / 2 点赞 / 151 阅读 / 5,017 字

Java 8 新的日期时间 API

java-java8-datetime-1001

ZoneId

Java 8中的时区操作被很大程度上简化了,新的时区类 java.time.ZoneId 是原有的 java.util.TimeZone 类的替代品。
ZoneId对象可以通过 ZoneId.of() 方法创建,也可以通过 ZoneId.systemDefault() 获取系统默认时区:

ZoneId shanghaiZoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
ZoneId systemZoneId = ZoneId.systemDefault();

of() 方法接收一个“区域/城市”的字符串作为参数,你可以通过 getAvailableZoneIds() 方法获取所有合法的“区域/城市”字符串:

Set<String> zoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();

对于老的时区类 TimeZone,Java 8也提供了转化方法:

ZoneId oldToNewZoneId = TimeZone.getDefault().toZoneId();

有了 ZoneId,我们就可以将一个 LocalDateLocalTimeLocalDateTime 对象转化为 ZonedDateTime 对象:

LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.of(localDateTime, shanghaiZoneId);

ZonedDateTime 对象由两部分构成,LocalDateTimeZoneId,其中 2018-03-03T15:26:56.147 部分为 LocalDateTime+08:00[Asia/Shanghai] 部分为ZoneId。

另一种表示时区的方式是使用 ZoneOffset,它是以当前时间和 世界标准时间(UTC)/格林威治时间(GMT) 的偏差来计算,例如:

ZoneOffset zoneOffset = ZoneOffset.of("+09:00");
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
OffsetDateTime offsetDateTime = OffsetDateTime.of(localDateTime, zoneOffset);

Instant

Instant类在Java日期与时间功能中,表示了时间线上一个确切的点,定义为距离初始时间的时间差(初始时间为GMT 1970年1月1日00:00)经测量一天有86400秒,从初始时间开始不断向前移动。

创建一个Instant实例

你可以通过Instant类的工厂方法创建一个Instant实例,例如你可以调用instant.now()来创建一个确切的表达当前时间的Instant对象:

Instant now = Instant.now();

另外也有一些其它方法能创建Instant,具体请查阅Java官方文档。

访问Instant的时间

一个Instant对象里有两个域:距离初始时间的秒钟数、在当前一秒内的第几纳秒,他们的组合表达了当前时间点。你可以通过以下两个方法得到它们的值:

long seconds =  getEpochSecond()
int nanos   =   getNano()

Instant的计算

Instant类有一些方法,可以用于获得另一Instant的值,例如:

  • plusSeconds()
  • plusMillis()
  • plusNanos()
  • minusSeconds()
  • minusMillis()
  • minusNanos()

我下面将向你展示两个例子,来说明这些方法如何使用:

Instant now     = Instant.now();
Instant later   = now.plusSeconds(3);
Instant earlier = now.minusSeconds(3);

第一行获得了一个Instant对象,表示当前时间。第二行创建了一个Instant表示三秒后,第三行创建了一个Instant表示三秒前。

seconds 表示从 1970-01-01 00:00:00 开始到现在的秒数,nanos 表示纳秒部分(nanos的值不会超过999,999,999)

Clock

Clock类提供了访问当前日期和时间的方法,Clock是时区敏感的,可以用来取代 System.currentTimeMillis() 来获取当前的微秒数。
某一个特定的时间点也可以使用Instant类来表示,Instant 类也可以用来创建老的 java.util.Date 对象。

Clock clock = Clock.systemDefaultZone();  
long millis = clock.millis();    
Instant instant = clock.instant();  
Date legacyDate = Date.from(instant);   // legacy java.util.Date  

LocalDate

LocalDate类是Java 8中日期时间功能里表示一个本地日期的类,它的日期是无时区属性的。
可以用来表示生日、节假日期等等。这个类用于表示一个确切的日期,而不是这个日期所在的时间(如java.util.Date中的2000.01.01表示的实际是这一天的00:00这个瞬间)。

LocalDate类位于java.time包下,人名叫java.time.LocalDate,创建出来的实例也是不可变对象,所以涉及它的计算方法将返回一个新的LocalDate。

创建一个LocalDate实例

我们有多种方式可以创建出 LocalDate 实例。第一种方法是使用 now() 方法获得值为今天当日的 LocalDate 对象:

LocalDate localDate = LocalDate.now();

另一种方法是使用年月日信息构造出LocalDate对象:

LocalDate localDate2 = LocalDate.of(2018, 3, 3);

LocalDate 的 of() 方法创建出一个指定年月日的日期,并且没有时区信息。

访问日期信息

可以用如下方法访问LocalDate中的日期信息:

int   year       = localDate.getYear();
Month month      = localDate.getMonth();
int   dayOfMonth = localDate.getDayOfMonth();
int   dayOfYear  = localDate.getDayOfYear();
DayOfWeek dayOfWeek = localDate.getDayOfWeek();

可以注意到getMonth()与getDayOfWeek()方法返回了一个枚举类型代替一个int。你可以通过枚举类型中的getValue()来获得信息。

LocalDate计算

你可以进行一堆简单的日期计算,只要使用如下的方法:

  • plusDays()
  • plusWeeks()
  • plusMonths()
  • plusYears()
  • minusDays()
  • minusWeeks()
  • minusMonths()
  • minusYears()

以下举几个使用的例子来帮助理解使用:

LocalDate d  = LocalDate.of(2018, 3, 5);
LocalDate d1 = localDate.plusYears(3);
LocalDate d2 = localDate.minusYears(3);
  1. 第一行创建出一个新的LocalDate对象d,表示2018.3.5。
  2. 第二行创建了值等于d日期3年后的LocalDate对象,第三行也是一样,只是值改为d日期的三年前。

LocalTime

LocalTime类是Java 8中日期时间功能里表示一整天中某个时间点的类,它的时间是无时区属性的(早上10点等等)。比如你需要描述学校几点开学,这个时间不涉及在什么城市,这个描述是对任何国家城市都适用的,此时使用无时区的LocalTime就足够了。
LocalTime类的对象也是不可变的,所以计算方法会返回一个新的LocalTime实例。

创建一个LocatTime实例

有多种方式可以新建LocalTime实例。比如使用当前时间作为值新建对象:

LocalTime localTime = LocalTime.now();

另一种方式是使用指定的时分秒和纳秒来新建对象:

LocalTime localTime2 = LocalTime.of(21, 30, 59, 11001);

也有另一种版本的 of() 方法只需要小时分钟两项,或时分秒三项值作为参数。

访问LocalTime对象的时间

你可以通过这些方法访问其时、分、秒、纳秒:

  • getHour()
  • getMinute()
  • getSecond()
  • getNano()

LocalTime的计算

LocalTime类包含一系列方法,能帮你完成时间计算:

  • plusHours()
  • plusMinutes()
  • plusSeconds()
  • plusNanos()
  • minusHours()
  • minusMinutes()
  • minusSeconds()
  • minusNanos()

以下举一个例子:

LocalTime localTime2 = LocalTime.of(21, 30, 59, 11001);
LocalTime localTimeLater   = localTime.plusHours(3);
LocalTime localTimeEarlier = localTime.minusHours(3);
  1. 第一行新建一个LocalTime实例,表示21:30:50的第11001纳秒。
  2. 第二行新建了一个LocalTime实例表示这个时间的三小时后,第三行表示三小时前。
  3. LocalTime类是Java 8中日期时间功能里表示一整天中某个时间点的类,它的时间是无时区属性的(早上10点等等)。比如你需要描述学校几点开学,这个时间不涉及在什么城市,这个描述是对任何国家城市都适用的,此时使用无时区的LocalTime就足够了。

LocalTime类的对象也是不可变的,所以计算方法会返回一个新的LocalTime实例。

LocalDateTime

LocalDateTime类是Java 8中日期时间功能里,用于表示当地的日期与时间的类,它的值是无时区属性的。你可以将其视为Java 8中LocalDate与LocalTime两个类的结合。

LocalDateTime类的值是不可变的,所以其计算方法会返回一个新的LocalDateTime实例。

创建一个LocatDateTime实例

可以通过LocalDateTime的静态工厂方法来创建LocalDateTime实例。以下举例使用 now() 方法创建:

LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();

另一种方式是使用指定的年月日、时分秒、纳秒来新建对象:

LocalDateTime localDateTime2 = LocalDateTime.of(2018, 11, 26, 13, 55, 36, 123);

访问LocalDateTime对象的时间

你可以通过这些方法访问其日期时间:

  • getYear()
  • getMonth()
  • getDayOfMonth()
  • getDayOfWeek()
  • getDayOfYear()
  • getHour()
  • getMinute()
  • getSecond()
  • getNano()

这些方法中有一些返回int有一些返回枚举类型,你可以通过枚举类型中的 getValue() 方法来获得int值。

LocalDateTime的计算

LocalDateTime 类包含一系列方法,能帮你完成时间计算:

  • plusYears()
  • plusMonths()
  • plusDays()
  • plusHours()
  • plusMinutes()
  • plusSeconds()
  • plusNanos()
  • minusYears()
  • minusMonths()
  • minusDays()
  • minusHours()
  • minusMinutes()
  • minusSeconds()
  • minusNanos()

以下举一个例子:

LocalDateTime localDateTime  = LocalDateTime.now();
LocalDateTime localDateTime1 = localDateTime.plusYears(3);
LocalDateTime localDateTime2 = localDateTime.minusYears(3);
  1. 第一行新建一个LocalDateTime实例表示当前这个时间。
  2. 第二行新建了一个LocalDateTime实例表示三年后。
  3. 第三行也新建了一个LocalDateTime实例表示三小时前。

ZonedDateTime

ZonedDateTime类是Java 8中日期时间功能里,用于表示带时区的日期与时间信息的类。可以用于表示一个真实事件的开始时间,如某火箭升空时间等等。

ZonedDateTime 类的值是不可变的,所以其计算方法会返回一个新的ZonedDateTime 实例。

创建一个ZonedDateTime实例

有多种方式可以新建ZonedDateTime实例。比如使用当前时间作为值新建对象:

ZonedDateTime dateTime = ZonedDateTime.now();

另一种方式是使用指定的年月日、时分秒、纳秒以及时区ID来新建对象:

ZoneId zoneId = ZoneId.of("UTC+1");
ZonedDateTime dateTime2 = ZonedDateTime.of(2015, 11, 30, 23, 45, 59, 1234, zoneId);

访问ZonedDateTime对象的时间

你可以通过这些方法访问其日期时间:

  • getYear()
  • getMonth()
  • getDayOfMonth()
  • getDayOfWeek()
  • getDayOfYear()
  • getHour()
  • getMinute()
  • getSecond()
  • getNano()

这些方法中有一些返回int有一些返回枚举类型,但可以通过枚举类型中的getValue()方法来获得int值。

ZonedDateTime的计算

ZonedDateTime类包含一系列方法,能帮你完成时间计算:

  • plusYears()
  • plusMonths()
  • plusDays()
  • plusHours()
  • plusMinutes()
  • plusSeconds()
  • plusNanos()
  • minusYears()
  • minusMonths()
  • minusDays()
  • minusHours()
  • minusMinutes()
  • minusSeconds()
  • minusNanos()

但注意计算时,若不巧跨越了夏令时(会补一小时或减一小时),可能得不到希望的结果。一个替代的正确做法是使用Period:

ZonedDateTime zoneDateTime = previousDateTime.plus(Period.ofDays(3));

时区

时区是用ZoneId类表示的,你可以使用ZoneId.now()或ZoneId.of(“xxx”)来实例化:

ZoneId zoneId = ZoneId.of("UTC+1");

传给 of() 方法的参数是时区的ID,如“UTC+1”指距离UTC(格林威治时间)有一小时的时差,你可以使用你想要的时差来表示ZoneId(如+1与-5等等)
你也可以使用另一种方式表示zone id,即使用地区名字,也是可以的:

ZoneId zoneId2 = ZoneId.of("Europe/Copenhagen");
ZoneId zoneId3 = ZoneId.of("Europe/Paris");

DateTimeFormatter

DateTimeFormatter类是Java 8中日期时间功能里,用于解析和格式化日期时间的类,位于 java.time.format 包下。

预定义的DateTimeFormatter实例

DateTimeFormatter类包含一系列预定义(常量)的实例,可以解析和格式化一些标准时间格式。这将让你免除麻烦的时间格式定义,类中包含如下预定义的实例:

BASIC_ISO_DATE

ISO_LOCAL_DATE
ISO_LOCAL_TIME
ISO_LOCAL_DATE_TIME

ISO_OFFSET_DATE
ISO_OFFSET_TIME
ISO_OFFSET_DATE_TIME

ISO_ZONED_DATE_TIME

ISO_INSTANT

ISO_DATE
ISO_TIME
ISO_DATE_TIME

ISO_ORDINAL_TIME
ISO_WEEK_DATE

RFC_1123_DATE_TIME

每个预定义的DateTimeFormatter实例都有不同的日期格式,我就不解释全部的了。具体的可以查阅Java官方文档,但我在这篇的后续中会解释其中几个,以方便理解。

格式化日期

当你获取一个DateTimeFormatter实例后,就可以用format()方便来将一个日期格式化为某种字符串,例如:

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE;
String formattedDate = formatter.format(LocalDate.now());
System.out.println(formattedDate);

这个样例把LocalDate对象格式化了,并输出20150703,这个输出表示现在2018年,3月5日。
再举一个关于ZonedDateTime的例子:

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE;
String formattedZonedDate = formatter.format(ZonedDateTime.now());
System.out.println("formattedZonedDate = " + formattedZonedDate);

这个例子会输出:20180305+0800
表示今年2018年,3月5日,位于UTC+8时区。

Duration

一个Duration对象表示两个Instant间的一段时间,是在Java 8中加入的新功能。

一个Duration实例是不可变的,当创建出对象后就不能改变它的值了。你只能通过Duration的计算方法,来创建出一个新的Durtaion对象。你会在之后的教程中见到的。

创建Duration实例

使用 Duration 类的工厂方法来创建一个 Duration 对象,以下是一个使用 between() 的例子:

Instant first = Instant.now();
// wait some time while something happens
Instant second = Instant.now();
Duration duration = Duration.between(first, second);

访问Duration的时间

一个Duration对象里有两个域:纳秒值(小于一秒的部分),秒钟值(一共有几秒),他们的组合表达了时间长度。注意屯使用System.getCurrentTimeMillis()时不同,Duration不包含毫秒这个属性。
你可以通过以下两个方法得到它们的值:

long seconds =  getSeconds()
int nanos   =   getNano()

你也可以转换整个时间到其它单位如纳秒、分钟、小时、天:

  • toNanos()
  • toMillis()
  • toMinutes()
  • toHours()
  • toDays()

举例而言:toNanos()getNano() 不同,toNanos() 获得的是 Duration 整个时间共有多少纳秒,
getNano() 只是获得这段时间中小于一秒的部分。

你也许会问,为什么没有 toSeconds() 方法,因为已经有 getSeconds() 这个方法能达到同样的功能了。

Duration计算

Duration类包含一系列的计算方法:

  • plusNanos()
  • plusMillis()
  • plusSeconds()
  • plusMinutes()
  • plusHours()
  • plusDays()
  • minusNanos()
  • minusMillis()
  • minusSeconds()
  • minusMinutes()
  • minusHours()
  • minusDays()

这些方法所做的事都是相似的,我在这儿也不展示内部实现细节了,就展示一个加减的例子吧:

Duration start = ... //obtain a start duration
Duration added      = start.plusDays(3);
Duration subtracted = start.minusDays(3);
  1. 第一行创建了一个Duration对象叫start,具体怎么创建可以参考前面的代码。
  2. 第二三行样例创建了两个新的Duration,通过调用start的加减操作,使得added对象表示的时间比start多三天,而substracted则少三天。

所有的计算方法都会返回一个新的Duration,以保证Duration的不可变属性。

long days = duration.toDays();              // 这段时间的总天数
long hours = duration.toHours();            // 这段时间的小时数
long minutes = duration.toMinutes();        // 这段时间的分钟数
long seconds = duration.getSeconds();       // 这段时间的秒数
long milliSeconds = duration.toMillis();    // 这段时间的毫秒数
long nanoSeconds = duration.toNanos();      // 这段时间的纳秒数

其他操作

增加和减少日期

Java 8中的日期/时间类都是不可变的,这是为了保证线程安全。当然,新的日期/时间类也提供了方法用于创建对象的可变版本,比如增加一天或者减少一天:

LocalDate date = LocalDate.of(2017, 1, 5);          // 2017-01-05

LocalDate date1 = date.withYear(2016);              // 修改为 2016-01-05
LocalDate date2 = date.withMonth(2);                // 修改为 2017-02-05
LocalDate date3 = date.withDayOfMonth(1);           // 修改为 2017-01-01

LocalDate date4 = date.plusYears(1);                // 增加一年 2018-01-05
LocalDate date5 = date.minusMonths(2);              // 减少两个月 2016-11-05
LocalDate date6 = date.plus(5, ChronoUnit.DAYS);    // 增加5天 2017-01-10

上面例子中对于日期的操作比较简单,但是有些时候我们要面临更复杂的时间操作,比如将时间调到下一个工作日,
或者是下个月的最后一天,这时候我们可以使用 with() 方法的另一个重载方法,它接收一个TemporalAdjuster参数,
可以使我们更加灵活的调整日期:

LocalDate date7 = date.with(nextOrSame(DayOfWeek.SUNDAY));      // 返回下一个距离当前时间最近的星期日
LocalDate date9 = date.with(lastInMonth(DayOfWeek.SATURDAY));   // 返回本月最后一个星期六

要使上面的代码正确编译,你需要使用静态导入 TemporalAdjusters 对象:

import static java.time.temporal.TemporalAdjusters.*;

TemporalAdjusters 类中包含了很多静态方法可以直接使用,下面的表格列出了一些方法:

方法名 描述
dayOfWeekInMonth 返回同一个月中每周的第几天
firstDayOfMonth 返回当月的第一天
firstDayOfNextMonth 返回下月的第一天
firstDayOfNextYear 返回下一年的第一天
firstDayOfYear 返回本年的第一天
firstInMonth 返回同一个月中第一个星期几
lastDayOfMonth 返回当月的最后一天
lastDayOfNextMonth 返回下月的最后一天
lastDayOfNextYear 返回下一年的最后一天
lastDayOfYear 返回本年的最后一天
lastInMonth 返回同一个月中最后一个星期几
next / previous 返回后一个/前一个给定的星期几
nextOrSame / previousOrSame 返回后一个/前一个给定的星期几,如果这个值满足条件,直接返回

如果上面表格中列出的方法不能满足你的需求,你还可以创建自定义的 TemporalAdjuster 接口的实现,
TemporalAdjuster 也是一个函数式接口,所以我们可以使用Lambda表达式:

@FunctionalInterface
public interface TemporalAdjuster {
    Temporal adjustInto(Temporal temporal);
}

比如给定一个日期,计算该日期的下一个工作日(不包括星期六和星期天):

LocalDate date = LocalDate.of(2017, 1, 5);
date.with(temporal -> {
    // 当前日期
    DayOfWeek dayOfWeek = DayOfWeek.of(temporal.get(ChronoField.DAY_OF_WEEK));

    // 正常情况下,每次增加一天
    int dayToAdd = 1;

    // 如果是星期五,增加三天
    if (dayOfWeek == DayOfWeek.FRIDAY) {
        dayToAdd = 3;
    }
    
    // 如果是星期六,增加两天
    if (dayOfWeek == DayOfWeek.SATURDAY) {
        dayToAdd = 2;
    }

    return temporal.plus(dayToAdd, ChronoUnit.DAYS);
});

其他历法

Java中使用的历法是ISO 8601日历系统,它是世界民用历法,也就是我们所说的公历。平年有365天,闰年是366天。闰年的定义是:非世纪年,能被4整除;世纪年能被400整除。为了计算的一致性,公元1年的前一年被当做公元0年,以此类推。

此外Java 8还提供了4套其他历法(很奇怪为什么没有汉族人使用的农历),每套历法都包含一个日期类,分别是:

  • ThaiBuddhistDate:泰国佛教历
  • MinguoDate:中华民国历
  • JapaneseDate:日本历
  • HijrahDate:伊斯兰历

每个日期类都继承 ChronoLocalDate 类,所以可以在不知道具体历法的情况下也可以操作。不过这些历法一般不常用,除非是有某些特殊需求情况下才会使用。

这些不同的历法也可以用于向公历转换:

LocalDate date = LocalDate.now();
JapaneseDate jpDate = JapaneseDate.from(date);

由于它们都继承ChronoLocalDate类,所以在不知道具体历法情况下,可以通过ChronoLocalDate类操作日期:

Chronology jpChronology = Chronology.ofLocale(Locale.JAPANESE);
ChronoLocalDate jpChronoLocalDate = jpChronology.dateNow();

我们在开发过程中应该尽量避免使用 ChronoLocalDate,尽量用与历法无关的方式操作时间,因为不同的历法计算日期的方式不一样,
比如开发者会在程序中做一些假设,假设一年中有12个月,如果是中国农历中包含了闰月,一年有可能是13个月,
但开发者认为是12个月,多出来的一个月属于明年的。
再比如假设年份是累加的,过了一年就在原来的年份上加一,但日本天皇在换代之后需要重新纪年,所以过了一年年份可能会从1开始计算。

在实际开发过程中建议使用 LocalDate,包括存储、操作、业务规则的解读;除非需要将程序的输入或者输出本地化,
这时可以使用 ChronoLocalDate 类。

资料

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