Java 8 的時間日期 API

YangAM發表於2018-04-23
JavaAPI

上一篇文章『Java 的時間日期 API』中，我們學習了由 Date、Calendar，DateFormat 等組成的「傳統時間日期 API」，但是傳統的處理介面設計並不是很友好，不易使用。終於，Java 8 借鑑第三方優秀開源庫 Joda-time，重新設計了一套 API。

那麼本篇文章就來簡單學習一下新式的時間日期處理介面。

表示時刻的 Instant

Instant 和 Date 一樣，表示一個時間戳，用於描述一個時刻，只不過它較 Date 而言，可以描述更加精確的時刻。並且 Instant 是時區無關的。

Date 最多可以表示毫秒級別的時刻，而 Instant 可以表示納秒級別的時刻。例如：

  • public static Instant now()：根據系統當前時間建立一個 Instant 例項，表示當前時刻
  • public static Instant ofEpochSecond(long epochSecond)：通過傳入一個標準時間的偏移值來構建一個 Instant 例項
  • public static Instant ofEpochMilli(long epochMilli)：通過毫秒數值直接構建一個 Instant 例項

看看程式碼：

public static void main(String[] args){
    //建立 Instant 例項
    Instant instant = Instant.now();
    System.out.println(instant);

    Instant instant1 = Instant.ofEpochSecond(20);
    System.out.println(instant1);

    Instant instant2 = Instant.ofEpochSecond(30,100);
    System.out.println(instant2);

    Instant instant3 = Instant.ofEpochMilli(1000);
    System.out.println(instant3);
}
複製程式碼

輸出結果：

2018-04-23T02:43:10.973Z
1970-01-01T00:00:20Z
1970-01-01T00:00:30.000000100Z
1970-01-01T00:00:01Z
複製程式碼

可以看到，Instant 和 Date 不同的是，它是時區無關的，始終是格林零時區相關的，也即是輸出的結果始終格林零時區時間。

處理日期的 LocalDate

不同於 Calendar 既能處理日期又能處理時間，java.time 的新式 API 分離開日期和時間，用單獨的類進行處理。LocalDate 專注於處理日期相關資訊。

LocalDate 依然是一個不可變類，它關注時間中年月日部分，我們可以通過以下的方法構建和初始化一個 LocalDate 例項：

  • public static LocalDate now()：截斷當前系統時間的年月日資訊並初始化一個例項物件
  • public static LocalDate of(int year, int month, int dayOfMonth)：顯式指定年月日資訊
  • public static LocalDate ofYearDay(int year, int dayOfYear)：根據 dayOfYear 可以推出 month 和 dayOfMonth
  • public static LocalDate ofEpochDay(long epochDay)：相對於格林零時區時間的日偏移量

看看程式碼：

public static void main(String[] args){
    //構建 LocalDate 例項
    LocalDate localDate = LocalDate.now();
    System.out.println(localDate);

    LocalDate localDate1 = LocalDate.of(2017,7,22);
    System.out.println(localDate1);

    LocalDate localDate2 = LocalDate.ofYearDay(2018,100);
    System.out.println(localDate2);

    LocalDate localDate3 = LocalDate.ofEpochDay(10);
    System.out.println(localDate3);
}
複製程式碼

輸出結果：

2018-04-23
2017-07-22
2018-04-10
1970-01-11
複製程式碼

需要注意一點，LocalDate 會根據系統中當前時刻和預設時區計算出年月日的資訊。

除此之外，LocalDate 中還有大量關於日期的常用方法：

  • public int getYear()：獲取年份資訊
  • public int getMonthValue()：獲取月份資訊
  • public int getDayOfMonth()：獲取當前日是這個月的第幾天
  • public int getDayOfYear()：獲取當前日是這一年的第幾天
  • public boolean isLeapYear()：是否是閏年
  • public int lengthOfYear()：獲取這一年有多少天
  • public DayOfWeek getDayOfWeek()：返回星期資訊
  • 等等

這些方法都見名知意，此處不再贅述。

處理時間的 LocalTime

類似於 LocalDate，LocalTime 專注於時間的處理，它提供小時，分鐘，秒，毫微秒的各種處理，我們依然可以通過類似的方式建立一個 LocalTime 例項。

  • public static LocalTime now()：根據系統當前時刻獲取其中的時間部分內容
  • public static LocalTime of(int hour, int minute)：顯式傳入小時和分鐘來構建一個例項物件
  • public static LocalTime of(int hour, int minute, int second)：通過傳入時分秒構造例項
  • public static LocalTime of(int hour, int minute, int second, int nanoOfSecond)：傳入時分秒和毫微秒構建一個例項
  • public static LocalTime ofSecondOfDay(long secondOfDay)：傳入一個長整型數值代表當前日已經過去的秒數
  • public static LocalTime ofNanoOfDay(long nanoOfDay)：傳入一個長整型代表當前日已經過去的毫微秒數

同樣的，LocalTime 預設使用系統預設時區處理時間，看程式碼：

public static void main(String[] a){
    LocalTime localTime = LocalTime.now();
    System.out.println(localTime);

    LocalTime localTime1 = LocalTime.of(23,59);
    System.out.println(localTime1);

    LocalTime localTime2 = LocalTime.ofSecondOfDay(10);
    System.out.println(localTime2);
}
複製程式碼

輸出結果：

13:59:03.723
23:59
00:00:10
複製程式碼

當然，LocalTime 中也同樣封裝了很多好用的工具方法，例如：

  • public int getHour()
  • public int getMinute()
  • public int getSecond()
  • public int getNano()
  • public LocalTime withHour(int hour)：修改當前 LocalTime 例項中的 hour 屬性並重新返回一個新的例項
  • public LocalTime withMinute(int minute)：類似
  • public LocalTime withSecond(int second)
  • 等等

LocalDateTime 類則是整合了 LocalDate 和 LocalTime，它既能表示日期，又能表述時間資訊，方法都類似，只是有一部分涉及時區的轉換內容，我們待會說。

時區相關的日期時間處理 ZonedDateTime

無論是我們的 LocalDate，或是 LocalTime，甚至是 LocalDateTime，它們基本是時區無關的，內部並沒有儲存時區屬性，而基本用的系統預設時區。往往有些場景之下，缺乏一定的靈活性。

ZonedDateTime 可以被理解為 LocalDateTime 的外層封裝，它的內部儲存了一個 LocalDateTime 的例項，專門用於普通的日期時間處理。此外，它還定義了 ZoneId 和 ZoneOffset 來描述時區的概念。

ZonedDateTime 和 LocalDateTime 的一個很大的不同點在於，後者內部並沒有儲存時區，所以對於系統的依賴性很強，往往換一個時區可能就會導致程式中的日期時間不一致。

而後者則可以通過傳入時區的名稱，使用 ZoneId 進行匹配儲存，也可以通過傳入與零時區的偏移量，使用 ZoneOffset 儲存時區資訊。

所以，構建一個 ZonedDateTime 例項有以下幾種方式：

  • public static ZonedDateTime now()：系統將以預設時區計算並儲存日期時間資訊
  • public static ZonedDateTime now(ZoneId zone)：指定時區
  • public static ZonedDateTime of(LocalDate date, LocalTime time, ZoneId zone)：指定日期時間和時區
  • public static ZonedDateTime of(LocalDateTime localDateTime, ZoneId zone)
  • public static ZonedDateTime ofInstant(Instant instant, ZoneId zone)：通過時刻和時區構建例項物件
  • 等等

看程式碼：

public static void main(String[] a){
    ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.now();
    System.out.println(zonedDateTime);

    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
    ZoneId zoneId = ZoneId.of("America/Los_Angeles");
    ZonedDateTime zonedDateTime1 = ZonedDateTime.of(localDateTime,zoneId);
    System.out.println(zonedDateTime1);

    Instant instant = Instant.now();
    ZoneId zoneId1 = ZoneId.of("GMT");
    ZonedDateTime zonedDateTime2 = ZonedDateTime.ofInstant(instant,zoneId1);
    System.out.println(zonedDateTime2);
}
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輸出結果：

2018-04-23T16:10:29.510+08:00[Asia/Shanghai]
2018-04-23T16:10:29.511-07:00[America/Los_Angeles]
2018-04-23T08:10:29.532Z[GMT]
複製程式碼

簡單解釋一下，首先第一個輸出應該沒什麼問題，系統儲存當前系統日期和時間以及預設的時區。

第二個小例子，LocalDateTime 例項儲存了時區無關的當前日期時間資訊，也就是這裡的年月日時分秒，接著構建一個 ZonedDateTime 例項並傳入一個美國時區（西七區）。你會發現輸出的日期時間為西七區的 16 點 29 分。

像這種關聯了時區的日期時間就很能夠解決那種，換時區導致程式中時間錯亂的問題。因為我關聯了時區，無論你程式換到什麼地方執行了，日期+時區 本就已經唯一確定了某個時刻，就相當於我在儲存某個時刻的時候，我說明了這是某某時區的某某時間，即便你換了一個地區，你也不至於把這個時間按自己當前的時區進行解析並直接使用了吧。

第三個小例子就更加的直接明瞭了，構建 ZonedDateTime 例項的時候，給定一個時刻和一個時區，而這個時刻值就是相對於給定時區的標準時間所經過的毫秒數。

有關 ZonedDateTime 的其他日期時間的處理方法和 LocalDateTime 是一樣的，因為 ZonedDateTime 是直接封裝了一個 LocalDateTime 例項物件，所以所有相關日期時間的操作都會間接的呼叫 LocalDateTime 例項的方法，我們不再贅述。

格式化日期時間

Java 8 的新式日期時間 API 中，DateTimeFormatter 作為格式化日期時間的主要類，它與之前的 DateFormat 類最大的不同就在於它是執行緒安全的，其他的使用上的操作基本類似。我們看看：

public static void main(String[] a){
    DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日 HH:mm:ss");
    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
    System.out.println(formatter.format(localDateTime));

    String str = "2008年08月23日 23:59:59";
    DateTimeFormatter formatter2 = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日 HH:mm:ss");
    LocalDateTime localDateTime2 = LocalDateTime.parse(str,formatter2);
    System.out.println(localDateTime2);

}
複製程式碼

輸出結果：

2018年04月23日 17:27:24
2008-08-23T23:59:59
複製程式碼

格式化主要有兩種情況，一種是將日期時間格式化成字串，另一種則是將格式化的字串裝換成日期時間物件。

DateTimeFormatter 提供將 format 方法將一個日期時間物件轉換成格式化的字串，但是反過來的操作卻建議使用具體的日期時間類自己的 parse 方法，這樣可以省去型別轉換的步驟。

時間差

現實專案中，我們也經常會遇到計算兩個時間點之間的差值的情況，最粗暴的辦法是，全部幻化成毫秒數並進行減法運算，最後在轉換回日期時間物件。

但是 java.time 包中提供了兩個日期時間之間的差值的計算方法，我們一起看看。

關於時間差的計算，主要涉及到兩個類：

  • Period：處理兩個日期之間的差值
  • Duration：處理兩個時間之間的差值

例如：

public static void main(String[] args){
    LocalDate date = LocalDate.of(2017,7,22);
    LocalDate date1 = LocalDate.now();
    Period period = Period.between(date,date1);
    System.out.println(period.getYears() + "年" +
            period.getMonths() + "月" +
            period.getDays() + "天");

    LocalTime time = LocalTime.of(20,30);
    LocalTime time1 = LocalTime.of(23,59);
    Duration duration = Duration.between(time,time1);
    System.out.println(duration.toMinutes() + "分鐘");
}
複製程式碼

輸出結果：

0年9月1天
209分鐘
複製程式碼

顯然，年月日的日期間差值的計算使用 Period 類足以，而時分秒毫秒的時間的差值計算則需要使用 Duration 類。

最後，關於 java.time 包下的新式日期時間 API，我們簡單的學習了下，並沒有深入到原始碼實現層次進行介紹，因為底層涉及大量的系統介面，涉及到大量的抽象類和實現類，有興趣的朋友可以自行閱讀 jdk 的原始碼深入學習。

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