Java 8日期/时间类

Java 8日期/时间类

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Java 8通过发布新的Date-Time API (JSR 310)来进一步加强对日期与时间的处理。

在旧版的 Java 中,日期时间 API 存在诸多问题,其中有:

  • 非线程安全java.util.Date 是非线程安全的,所有的日期类都是可变的,这是Java日期类最大的问题之一。

  • 设计很差 − Java的日期/时间类的定义并不一致,在java.utiljava.sql的包中都有日期类,此外用于格式化和解析的类在java.text包中定义。java.util.Date同时包含日期和时间,而java.sql.Date仅包含日期,将其纳入java.sql包并不合理。另外这两个类都有相同的名字,这本身就是一个非常糟糕的设计。

  • 时区处理麻烦 − 日期类并不提供国际化,没有时区支持,因此Java引入了java.util.Calendarjava.util.TimeZone类,但他们同样存在上述所有的问题。

Java 8 在 java.time 包下提供了很多新的 API。以下为两个比较重要的 API:

  • Local(本地) − 简化了日期时间的处理,没有时区的问题。

  • Zoned(时区) − 通过制定的时区处理日期时间。

新的java.time包涵盖了所有 处理日期时间日期/时间时区时刻(instants)过程(during)时钟(clock) 的操作。

Java 8日期/时间类

Java 8的日期和时间类包含 LocalDateLocalTimeInstantDuration以及Period,这些类都包含在java.time包中,下面我们看看这些类的用法。

LocalDateLocalTime

LocalDate 类表示一个具体的日期,但不包含具体时间,也不包含时区信息。可以通过LocalDate 的静态方法 of() 创建一个实例,LocalDate 也包含一些方法用来获取年份,月份,天,星期几等:

LocalDate localDate = LocalDate.of(2017, 1, 4);     // 初始化一个日期:2017-01-04
int year = localDate.getYear();                     // 年份:2017
Month month = localDate.getMonth();                 // 月份:JANUARY
int dayOfMonth = localDate.getDayOfMonth();         // 月份中的第几天:4
DayOfWeek dayOfWeek = localDate.getDayOfWeek();     // 一周的第几天:WEDNESDAY
int length = localDate.lengthOfMonth();             // 月份的天数:31
boolean leapYear = localDate.isLeapYear();          // 是否为闰年:false

也可以调用静态方法 now() 来获取当前日期:

LocalDate now = LocalDate.now();

LocalTimeLocalDate 类似,他们之间的区别在于 LocalDate 不包含具体时间,而 LocalTime 包含具体时间,例如:

LocalTime localTime = LocalTime.of(17, 23, 52);     // 初始化一个时间:17:23:52
int hour = localTime.getHour();                     // 时:17
int minute = localTime.getMinute();                 // 分:23
int second = localTime.getSecond();                 // 秒:52

LocalDateTime

LocalDateTime 类是 LocalDateLocalTime 的结合体,可以通过 of() 方法直接创建,也可以调用 LocalDateatTime() 方法或 LocalTimeatDate() 方法将 LocalDateLocalTime 合并成一个 LocalDateTime

LocalDateTime ldt1 = LocalDateTime.of(2017, Month.JANUARY, 4, 17, 23, 52);

LocalDate localDate = LocalDate.of(2017, Month.JANUARY, 4);
LocalTime localTime = LocalTime.of(17, 23, 52);
LocalDateTime ldt2 = localDate.atTime(localTime);

LocalDateTime 也提供用于向 LocalDateLocalTime 的转化:

LocalDate date = ldt1.toLocalDate();
LocalTime time = ldt1.toLocalTime();

Instant

Instant 用于表示一个时间戳,它与我们常使用的 System.currentTimeMillis() 有些类似,不过 Instant 可以精确到纳秒(Nano-Second),System.currentTimeMillis()方法只精确到毫秒(Milli-Second)。如果查看 Instant 源码,发现它的内部使用了两个常量,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)Instant 除了使用 now() 方法创建外,还可以通过 ofEpochSecond 方法创建:

Instant instant = Instant.ofEpochSecond(120, 100000);

ofEpochSecond() 方法的第一个参数为秒,第二个参数为纳秒,上面的代码表示从1970-01-01 00:00:00开始后两分钟的10万纳秒的时刻,控制台上的输出为:

1970-01-01T00:02:00.000100Z

Duration

Duration 的内部实现与 Instant 类似,也是包含两部分:seconds 表示秒,nanos 表示纳秒。两者的区别是 Instant 用于表示一个时间戳(或者说是一个时间点),而 Duration 表示一个时间段,所以 Duration 类中不包含 now() 静态方法。可以通过 Duration.between() 方法创建 Duration 对象:

LocalDateTime from = LocalDateTime.of(2017, Month.JANUARY, 5, 10, 7, 0);    // 2017-01-05 10:07:00
LocalDateTime to = LocalDateTime.of(2017, Month.FEBRUARY, 5, 10, 7, 0);     // 2017-02-05 10:07:00
Duration duration = Duration.between(from, to);     // 表示从 2017-01-05 10:07:00 到 2017-02-05 10:07:00 这段时间

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

Duration 对象还可以通过 of() 方法创建,该方法接受一个时间段长度,和一个时间单位作为参数:

Duration duration1 = Duration.of(5, ChronoUnit.DAYS);       // 5天
Duration duration2 = Duration.of(1000, ChronoUnit.MILLIS);  // 1000毫秒

Period

Period 在概念上和 Duration 类似,区别在于 Period 是以年月日来衡量一个时间段,比如2年3个月6天:

Period period = Period.of(2, 3, 6);

Period 对象也可以通过 between() 方法创建,值得注意的是,由于 Period 是以年月日衡量时间段,所以 between() 方法只能接收 LocalDate 类型的参数:

// 2017-01-05 到 2017-02-05 这段时间
Period period = Period.between(
                LocalDate.of(2017, 1, 5),
                LocalDate.of(2017, 2, 5));

日期的操作和格式化

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);
});

格式化日期

新的日期API中提供了一个 DateTimeFormatter 类用于处理日期格式化操作,它被包含在java.time.format 包中,Java 8的日期类有一个 format() 方法用于将日期格式化为字符串,该方法接收一个 DateTimeFormatter 类型参数:

LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
String strDate1 = dateTime.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE);    // 20170105
String strDate2 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE);    // 2017-01-05
String strDate3 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_TIME);    // 14:20:16.998
String strDate4 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd"));   // 2017-01-05
String strDate5 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("今天是:YYYY年 MMMM DD日 E", Locale.CHINESE)); // 今天是:2017年 一月 05日 星期四

同样,日期类也支持将一个字符串解析成一个日期对象,例如:

String strDate6 = "2017-01-05";
String strDate7 = "2017-01-05 12:30:05";

LocalDate date = LocalDate.parse(strDate6, DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd"));
LocalDateTime dateTime1 = LocalDateTime.parse(strDate7, DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

时区

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 打印到控制台为:

2017-01-05T15:26:56.147+08:00[Asia/Shanghai]

ZonedDateTime 对象由两部分构成,LocalDateTimeZoneId ,其中 2017-01-05T15:26:56.147 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);

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。

作者: 鳄鱼先生
链接: https://lw900925.github.io/java/java8-newtime-api.html
来源: 个人博客