Java 8 日期/時間（Date Time）API指南

在開始研究Java 8日期/時間API之前，讓我們先來看一下為什麼我們需要這樣一個新的API。在Java中，現有的與日期和時間相關的類存在諸多問題，其中有：

1. Java的日期/時間類的定義並不一致，在java.util和java.sql的包中都有日期類，此外用於格式化和解析的類在java.text包中定義。
2. java.util.Date同時包含日期和時間，而java.sql.Date僅包含日期，將其納入java.sql包並不合理。另外這兩個類都有相同的名字，這本身就是一個非常糟糕的設計。
3. 對於時間、時間戳、格式化以及解析，並沒有一些明確定義的類。對於格式化和解析的需求，我們有java.text.DateFormat抽象類，但通常情況下，SimpleDateFormat類被用於此類需求。
4. 所有的日期類都是可變的，因此他們都不是執行緒安全的，這是Java日期類最大的問題之一。
5. 日期類並不提供國際化，沒有時區支援，因此Java引入了java.util.Calendar和java.util.TimeZone類，但他們同樣存在上述所有的問題。

在現有的日期和日曆類中定義的方法還存在一些其他的問題，但以上問題已經很清晰地表明：Java需要一個健壯的日期/時間類。這也是為什麼Joda Time在Java日期/時間需求中扮演了高質量替換的重要角色。

Java 8日期/時間API是JSR-310的實現，它的實現目標是克服舊的日期時間實現中所有的缺陷，新的日期/時間API的一些設計原則是：

1. 不變性：新的日期/時間API中，所有的類都是不可變的，這對多執行緒環境有好處。
2. 關注點分離：新的API將人可讀的日期時間和機器時間（unix timestamp）明確分離，它為日期（Date）、時間（Time）、日期時間（DateTime）、時間戳（unix timestamp）以及時區定義了不同的類。
3. 清晰：在所有的類中，方法都被明確定義用以完成相同的行為。舉個例子，要拿到當前例項我們可以使用now()方法，在所有的類中都定義了format()和parse()方法，而不是像以前那樣專門有一個獨立的類。為了更好的處理問題，所有的類都使用了工廠模式和策略模式，一旦你使用了其中某個類的方法，與其他類協同工作並不困難。
4. 實用操作：所有新的日期/時間API類都實現了一系列方法用以完成通用的任務，如：加、減、格式化、解析、從日期/時間中提取單獨部分，等等。
5. 可擴充套件性：新的日期/時間API是工作在ISO-8601日曆系統上的，但我們也可以將其應用在非IOS的日曆上。

Java日期/時間API包含以下相應的包。

1. java.time包：這是新的Java日期/時間API的基礎包，所有的主要基礎類都是這個包的一部分，如：LocalDate, LocalTime, LocalDateTime, Instant, Period, Duration等等。所有這些類都是不可變的和執行緒安全的，在絕大多數情況下，這些類能夠有效地處理一些公共的需求。
2. java.time.chrono包：這個包為非ISO的日曆系統定義了一些泛化的API，我們可以擴充套件AbstractChronology類來建立自己的日曆系統。
3. java.time.format包：這個包包含能夠格式化和解析日期時間物件的類，在絕大多數情況下，我們不應該直接使用它們，因為java.time包中相應的類已經提供了格式化和解析的方法。
4. java.time.temporal包：這個包包含一些時態物件，我們可以用其找出關於日期/時間物件的某個特定日期或時間，比如說，可以找到某月的第一天或最後一天。你可以非常容易地認出這些方法，因為它們都具有“withXXX”的格式。
5. java.time.zone包：這個包包含支援不同時區以及相關規則的類。

我們已經瀏覽了Java日期/時間API的大多數重要部分，現在是時候根據示例仔細看一下最重要的一些類了。

1. java.time.LocalDate：LocalDate是一個不可變的類，它表示預設格式(yyyy-MM-dd)的日期，我們可以使用now()方法得到當前時間，也可以提供輸入年份、月份和日期的輸入引數來建立一個LocalDate例項。該類為now()方法提供了過載方法，我們可以傳入ZoneId來獲得指定時區的日期。該類提供與java.sql.Date相同的功能，對於如何使用該類，我們來看一個簡單的例子。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.LocalDate;
import java.time.Month;
import java.time.ZoneId;

/**
 * LocalDate Examples
 * @author pankaj
 *
 */
public class LocalDateExample {

    public static void main(String[] args) {

        //Current Date
        LocalDate today = LocalDate.now();
        System.out.println("Current Date="+today);

        //Creating LocalDate by providing input arguments
        LocalDate firstDay_2014 = LocalDate.of(2014, Month.JANUARY, 1);
        System.out.println("Specific Date="+firstDay_2014);

        //Try creating date by providing invalid inputs
        //LocalDate feb29_2014 = LocalDate.of(2014, Month.FEBRUARY, 29);
        //Exception in thread "main" java.time.DateTimeException: 
        //Invalid date 'February 29' as '2014' is not a leap year

        //Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
        LocalDate todayKolkata = LocalDate.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
        System.out.println("Current Date in IST="+todayKolkata);

        //java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
        //LocalDate todayIST = LocalDate.now(ZoneId.of("IST"));

        //Getting date from the base date i.e 01/01/1970
        LocalDate dateFromBase = LocalDate.ofEpochDay(365);
        System.out.println("365th day from base date= "+dateFromBase);

        LocalDate hundredDay2014 = LocalDate.ofYearDay(2014, 100);
        System.out.println("100th day of 2014="+hundredDay2014);
    }

}

示例方法的詳解都包含在註釋內，當我們執行程式時，可以得到以下輸出：

Current Date=2014-04-28
Specific Date=2014-01-01
Current Date in IST=2014-04-29
365th day from base date= 1971-01-01
100th day of 2014=2014-04-10

2. java.time.LocalTime：LocalTime是一個不可變的類，它的例項代表一個符合人類可讀格式的時間，預設格式是hh:mm:ss.zzz。像LocalDate一樣，該類也提供了時區支援，同時也可以傳入小時、分鐘和秒等輸入引數建立例項，我們來看一個簡單的程式，演示該類的使用方法。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.LocalTime;
import java.time.ZoneId;

/**
 * LocalTime Examples
 * @author pankaj
 *
 */
public class LocalTimeExample {

    public static void main(String[] args) {

        //Current Time
        LocalTime time = LocalTime.now();
        System.out.println("Current Time="+time);

        //Creating LocalTime by providing input arguments
        LocalTime specificTime = LocalTime.of(12,20,25,40);
        System.out.println("Specific Time of Day="+specificTime);

        //Try creating time by providing invalid inputs
        //LocalTime invalidTime = LocalTime.of(25,20);
        //Exception in thread "main" java.time.DateTimeException: 
        //Invalid value for HourOfDay (valid values 0 - 23): 25

        //Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
        LocalTime timeKolkata = LocalTime.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
        System.out.println("Current Time in IST="+timeKolkata);

        //java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
        //LocalTime todayIST = LocalTime.now(ZoneId.of("IST"));

        //Getting date from the base date i.e 01/01/1970
        LocalTime specificSecondTime = LocalTime.ofSecondOfDay(10000);
        System.out.println("10000th second time= "+specificSecondTime);

    }

}

當執行以上程式時，可以看到如下輸出。

Current Time=15:51:45.240
Specific Time of Day=12:20:25.000000040
Current Time in IST=04:21:45.276
10000th second time= 02:46:40

3. java.time.LocalDateTime：LocalDateTime是一個不可變的日期-時間物件，它表示一組日期-時間，預設格式是yyyy-MM-dd-HH-mm-ss.zzz。它提供了一個工廠方法，接收LocalDate和LocalTime輸入引數，建立LocalDateTime例項。我們來看一個簡單的例子。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.LocalTime;
import java.time.Month;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZoneOffset;

public class LocalDateTimeExample {

    public static void main(String[] args) {

        //Current Date
        LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
        System.out.println("Current DateTime="+today);

        //Current Date using LocalDate and LocalTime
        today = LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.now());
        System.out.println("Current DateTime="+today);

        //Creating LocalDateTime by providing input arguments
        LocalDateTime specificDate = LocalDateTime.of(2014, Month.JANUARY, 1, 10, 10, 30);
        System.out.println("Specific Date="+specificDate);

        //Try creating date by providing invalid inputs
        //LocalDateTime feb29_2014 = LocalDateTime.of(2014, Month.FEBRUARY, 28, 25,1,1);
        //Exception in thread "main" java.time.DateTimeException: 
        //Invalid value for HourOfDay (valid values 0 - 23): 25

        //Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
        LocalDateTime todayKolkata = LocalDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
        System.out.println("Current Date in IST="+todayKolkata);

        //java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
        //LocalDateTime todayIST = LocalDateTime.now(ZoneId.of("IST"));

        //Getting date from the base date i.e 01/01/1970
        LocalDateTime dateFromBase = LocalDateTime.ofEpochSecond(10000, 0, ZoneOffset.UTC);
        System.out.println("10000th second time from 01/01/1970= "+dateFromBase);

    }

}

在所有這三個例子中，我們已經看到如果我們提供了無效的引數去建立日期/時間，那麼系統會丟擲java.time.DateTimeException，這是一種執行時異常，我們並不需要顯式地捕獲它。

同時我們也看到，能夠通過傳入ZoneId得到日期/時間資料，你可以從它的Javadoc中得到支援的Zoneid的列表，當執行以上類時，可以得到以下輸出。

Current DateTime=2014-04-28T16:00:49.455
Current DateTime=2014-04-28T16:00:49.493
Specific Date=2014-01-01T10:10:30
Current Date in IST=2014-04-29T04:30:49.493
10000th second time from 01/01/1970= 1970-01-01T02:46:40

4. java.time.Instant：Instant類是用在機器可讀的時間格式上的，它以Unix時間戳的形式儲存日期時間，我們來看一個簡單的程式。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.Duration;
import java.time.Instant;

public class InstantExample {

    public static void main(String[] args) {
        //Current timestamp
        Instant timestamp = Instant.now();
        System.out.println("Current Timestamp = "+timestamp);

        //Instant from timestamp
        Instant specificTime = Instant.ofEpochMilli(timestamp.toEpochMilli());
        System.out.println("Specific Time = "+specificTime);

        //Duration example
        Duration thirtyDay = Duration.ofDays(30);
        System.out.println(thirtyDay);
    }

}

<span style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px;">上述程式的輸出是：</span>

Current Timestamp = 2014-04-28T23:20:08.489Z
Specific Time = 2014-04-28T23:20:08.489Z
PT720H

5. 日期API工具：我們早些時候提到過，大多數日期/時間API類都實現了一系列工具方法，如：加/減天數、週數、月份數，等等。還有其他的工具方法能夠使用TemporalAdjuster調整日期，並計算兩個日期間的週期。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalTime;
import java.time.Period;
import java.time.temporal.TemporalAdjusters;

public class DateAPIUtilities {

    public static void main(String[] args) {

        LocalDate today = LocalDate.now();

        //Get the Year, check if it's leap year
        System.out.println("Year "+today.getYear()+" is Leap Year? "+today.isLeapYear());

        //Compare two LocalDate for before and after
        System.out.println("Today is before 01/01/2015? "+today.isBefore(LocalDate.of(2015,1,1)));

        //Create LocalDateTime from LocalDate
        System.out.println("Current Time="+today.atTime(LocalTime.now()));

        //plus and minus operations
        System.out.println("10 days after today will be "+today.plusDays(10));
        System.out.println("3 weeks after today will be "+today.plusWeeks(3));
        System.out.println("20 months after today will be "+today.plusMonths(20));

        System.out.println("10 days before today will be "+today.minusDays(10));
        System.out.println("3 weeks before today will be "+today.minusWeeks(3));
        System.out.println("20 months before today will be "+today.minusMonths(20));

        //Temporal adjusters for adjusting the dates
        System.out.println("First date of this month= "+today.with(TemporalAdjusters.firstDayOfMonth()));
        LocalDate lastDayOfYear = today.with(TemporalAdjusters.lastDayOfYear());
        System.out.println("Last date of this year= "+lastDayOfYear);

        Period period = today.until(lastDayOfYear);
        System.out.println("Period Format= "+period);
        System.out.println("Months remaining in the year= "+period.getMonths());        
    }
}

上述程式的輸出是：

Year 2014 is Leap Year? false
Today is before 01/01/2015? true
Current Time=2014-04-28T16:23:53.154
10 days after today will be 2014-05-08
3 weeks after today will be 2014-05-19
20 months after today will be 2015-12-28
10 days before today will be 2014-04-18
3 weeks before today will be 2014-04-07
20 months before today will be 2012-08-28
First date of this month= 2014-04-01
Last date of this year= 2014-12-31
Period Format= P8M3D
Months remaining in the year= 8

6. 解析和格式化：將一個日期格式轉換為不同的格式，之後再解析一個字串，得到日期時間物件，這些都是很常見的。我們來看一下簡單的例子。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.Instant;
import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class DateParseFormatExample {

    public static void main(String[] args) {

        //Format examples
        LocalDate date = LocalDate.now();
        //default format
        System.out.println("Default format of LocalDate="+date);
        //specific format
        System.out.println(date.format(DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu")));
        System.out.println(date.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));

        LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
        //default format
        System.out.println("Default format of LocalDateTime="+dateTime);
        //specific format
        System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu HH::mm::ss")));
        System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));

        Instant timestamp = Instant.now();
        //default format
        System.out.println("Default format of Instant="+timestamp);

        //Parse examples
        LocalDateTime dt = LocalDateTime.parse("27::Apr::2014 21::39::48",
                DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu HH::mm::ss"));
        System.out.println("Default format after parsing = "+dt);
    }

}

當執行以上程式時，可以看到如下輸出。

Default format of LocalDate=2014-04-28
28::Apr::2014
20140428
Default format of LocalDateTime=2014-04-28T16:25:49.341
28::Apr::2014 16::25::49
20140428
Default format of Instant=2014-04-28T23:25:49.342Z
Default format after parsing = 2014-04-27T21:39:48

7. 舊的日期時間支援：舊的日期/時間類已經在幾乎所有的應用程式中使用，因此做到向下相容是必須的。這也是為什麼會有若干工具方法幫助我們將舊的類轉換為新的類，反之亦然。我們來看一下簡單的例子。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.Instant;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZonedDateTime;
import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.GregorianCalendar;
import java.util.TimeZone;

public class DateAPILegacySupport {

    public static void main(String[] args) {

        //Date to Instant
        Instant timestamp = new Date().toInstant();
        //Now we can convert Instant to LocalDateTime or other similar classes
        LocalDateTime date = LocalDateTime.ofInstant(timestamp, 
                        ZoneId.of(ZoneId.SHORT_IDS.get("PST")));
        System.out.println("Date = "+date);

        //Calendar to Instant
        Instant time = Calendar.getInstance().toInstant();
        System.out.println(time);
        //TimeZone to ZoneId
        ZoneId defaultZone = TimeZone.getDefault().toZoneId();
        System.out.println(defaultZone);

        //ZonedDateTime from specific Calendar
        ZonedDateTime gregorianCalendarDateTime = new GregorianCalendar().toZonedDateTime();
        System.out.println(gregorianCalendarDateTime);

        //Date API to Legacy classes
        Date dt = Date.from(Instant.now());
        System.out.println(dt);

        TimeZone tz = TimeZone.getTimeZone(defaultZone);
        System.out.println(tz);

        GregorianCalendar gc = GregorianCalendar.from(gregorianCalendarDateTime);
        System.out.println(gc);

    }

}

當執行以上程式時，可以看到如下輸出。

Date = 2014-04-28T16:28:54.340
2014-04-28T23:28:54.395Z
America/Los_Angeles
2014-04-28T16:28:54.404-07:00[America/Los_Angeles]
Mon Apr 28 16:28:54 PDT 2014
sun.util.calendar.ZoneInfo[id="America/Los_Angeles",offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,transitions=185,lastRule=java.util.SimpleTimeZone[id=America/Los_Angeles,offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,startYear=0,startMode=3,startMonth=2,startDay=8,startDayOfWeek=1,startTime=7200000,startTimeMode=0,endMode=3,endMonth=10,endDay=1,endDayOfWeek=1,endTime=7200000,endTimeMode=0]]
java.util.GregorianCalendar[time=1398727734404,areFieldsSet=true,areAllFieldsSet=true,lenient=true,zone=sun.util.calendar.ZoneInfo[id="America/Los_Angeles",offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,transitions=185,lastRule=java.util.SimpleTimeZone[id=America/Los_Angeles,offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,startYear=0,startMode=3,startMonth=2,startDay=8,startDayOfWeek=1,startTime=7200000,startTimeMode=0,endMode=3,endMonth=10,endDay=1,endDayOfWeek=1,endTime=7200000,endTimeMode=0]],firstDayOfWeek=2,minimalDaysInFirstWeek=4,ERA=1,YEAR=2014,MONTH=3,WEEK_OF_YEAR=18,WEEK_OF_MONTH=5,DAY_OF_MONTH=28,DAY_OF_YEAR=118,DAY_OF_WEEK=2,DAY_OF_WEEK_IN_MONTH=4,AM_PM=1,HOUR=4,HOUR_OF_DAY=16,MINUTE=28,SECOND=54,MILLISECOND=404,ZONE_OFFSET=-28800000,DST_OFFSET=3600000]

你可以看到，舊的TimeZone和GregorianCalendar類的toString()方法太囉嗦了，一點都不友好。

這就是所有的Java 8 日期/時間API的內容，我非常喜歡這個API，它易於使用，同時它採取了某項工作，使相似的方法也易於尋找，雖然從舊的類轉移到新的日期時間類需要消耗一定的時間，但我相信這是值得的。