全網最全！徹底弄透Java處理GMT/UTC日期時間

YourBatman發表於2021-01-21
Java

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前言

你好，我是A哥(YourBatman)。

本系列的目的是明明白白、徹徹底底的搞定日期/時間處理的幾乎所有case。上篇文章 鋪設所有涉及到的概念解釋，例如GMT、UTC、夏令時、時間戳等等，若你還沒看過，不僅強烈建議而是強制建議你前往用花5分鐘看一下，因為日期時間處理較為特殊，實戰必須基於對概念的瞭解，否則很可能依舊霧裡看花。

說明：日期/時間的處理是日常開發非常常見的老大難，究其原因就是對日期時間的相關概念、應用場景不熟悉，所以不要忽視它

上篇概念，本文落地實操，二者相輔相成，缺一不可。本文內容較多，文字較長，預計超2w字，旨在全面的徹底幫你搞定Java對日期時間的處理，建議你可收藏，作為參考書留以備用。

本文提綱

版本約定

  • JDK：8

正文

上文鋪了這麼多概念，作為一枚Javaer最關心當然是這些“概念”在Java裡的落地。平時工作中遇到時間如何處理？用Date還是JDK 8之後的日期時間API？如何解決跨時區轉換等等頭大問題。A哥向來管生管養，管殺管埋，因此本文就帶你領略一下，Java是如何實現GMT和UTC的？

眾所周知，JDK以版本8為界，有兩套處理日期/時間的API：

雖然我一直鼓勵棄用Date而支援在專案中只使用JSR 310日期時間型別，但是呢，由於Date依舊有龐大的存量使用者，所以本文也不落單，對二者的實現均進行闡述。

Date型別實現

java.util.Date在JDK 1.0就已存在，用於表示日期 + 時間的型別，縱使年代已非常久遠，並且此類的具有職責不單一，使用很不方便等諸多毛病，但由於十幾二十年的歷史原因存在，它的生命力依舊頑強，使用者量巨大。

先來認識下Date，看下這個例子的輸出：

@Test
public void test1() {
    Date currDate = new Date();
    System.out.println(currDate.toString());
    // 已經@Deprecated
    System.out.println(currDate.toLocaleString());
    // 已經@Deprecated
    System.out.println(currDate.toGMTString());
}

執行程式，輸出：

Fri Jan 15 10:22:34 CST 2021
2021-1-15 10:22:34
15 Jan 2021 02:22:34 GMT

第一個：標準的UTC時間（CST就代表了偏移量 +0800）
第二個：本地時間，根據本地時區顯示的時間格式
第三個：GTM時間，也就是格林威治這個時候的時間，可以看到它是凌晨2點（北京時間是上午10點哦）

第二個、第三個其實在JDK 1.1就都標記為@Deprecated過期了，基本禁止再使用。若需要轉換為本地時間 or GTM時間輸出的話，請使用格式化器java.text.DateFormat去處理。

時區/偏移量TimeZone

在JDK8之前，Java對時區和偏移量都是使用java.util.TimeZone來表示的。

一般情況下，使用靜態方法TimeZone#getDefault()即可獲得當前JVM所執行的時區，比如你在中國執行程式，這個方法返回的就是中國時區（也叫北京時區、北京時間）。

有的時候你需要做帶時區的時間轉換，譬如：介面返回值中既要有展示北京時間，也要展示紐約時間。這個時候就要獲取到紐約的時區，以北京時間為基準在其上進行帶時區轉換一把：

@Test
public void test2() {
    String patternStr = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
    // 北京時間（new出來就是預設時區的時間）
    Date bjDate = new Date();

    // 得到紐約的時區
    TimeZone newYorkTimeZone = TimeZone.getTimeZone("America/New_York");
    // 根據此時區 將北京時間轉換為紐約的Date
    DateFormat newYorkDateFormat = new SimpleDateFormat(patternStr);
    newYorkDateFormat.setTimeZone(newYorkTimeZone);
    System.out.println("這是北京時間：" + new SimpleDateFormat(patternStr).format(bjDate));
    System.out.println("這是紐約時間：" + newYorkDateFormat.format(bjDate));
}

執行程式，輸出：

這是北京時間：2021-01-15 11:48:16
這是紐約時間：2021-01-14 22:48:16

(11 + 24) - 22 = 13，北京比紐約快13個小時沒毛病。

注意：兩個時間表示的應該是同一時刻，也就是常說的時間戳值是相等的

那麼問題來了，你怎麼知道獲取紐約的時區用America/New_York這個zoneId呢？隨便寫個字串行不行？

答案是當然不行，這是有章可循的。下面我介紹兩種查閱zoneId的方式，任你挑選：

方式一：用Java程式把所有可用的zoneId列印出來，然後查閱

@Test
public void test3() {
    String[] availableIDs = TimeZone.getAvailableIDs();
    System.out.println("可用zoneId總數：" + availableIDs.length);
    for (String zoneId : availableIDs) {
        System.out.println(zoneId);
    }
}

執行程式，輸出（大部分符合規律：/前表示所屬州，/表示城市名稱）：

可用zoneId總數：628
Africa/Abidjan
Africa/Accra
...
Asia/Chongqing // 亞洲/重慶
Asia/Shanghai // 亞洲/上海
Asia/Dubai // 亞洲/杜拜
...
America/New_York // 美洲/紐約
America/Los_Angeles // 美洲/洛杉磯
...
Europe/London // 歐洲/倫敦
...
Etc/GMT
Etc/GMT+0
Etc/GMT+1
...

值得注意的是並沒有 Asia/Beijing 哦。

說明：此結果基於JDK 8版本，不同版本輸出的總個數可能存在差異，但主流的ZoneId一般不會有變化

方式二：
zoneId的列表是jre維護的一個文字檔案，路徑是你JDK/JRE的安裝路徑。地址在.\jre\lib目錄的為未tzmappings的文字檔案裡。開啟這個檔案去ctrl + f找也是可以達到查詢的目的的。

這兩種房子可以幫你找到ZoneId的字典方便查閱，但是還有這麼一種情況：當前所在的城市呢，在tzmappings檔案里根本沒有（比如沒有收錄），那要獲取這個地方的時間去顯示怎麼破呢？雖然概率很小，但不見得沒有嘛，畢竟全球那麼多國家那麼多城市呢~

Java自然也考慮到了這一點，因此也是有辦法的：指定其時區數字表示形式，其實也叫偏移量（不要告訴我這個地方的時區都不知道，那就真沒救了），如下示例

@Test
public void test4() {
    System.out.println(TimeZone.getTimeZone("GMT+08:00").getID());
    System.out.println(TimeZone.getDefault().getID());

    // 紐約時間
    System.out.println(TimeZone.getTimeZone("GMT-05:00").getID());
    System.out.println(TimeZone.getTimeZone("America/New_York").getID());
}

執行程式，輸出：

GMT+08:00 // 效果等同於Asia/Shanghai
Asia/Shanghai
GMT-05:00 // 效果等同於America/New_York
America/New_York

值得注意的是，這裡只能用GMT+08:00，而不能用UTC+08:00，原因下文有解釋。

設定預設時區

一般來說，JVM在哪裡跑，預設時區就是哪。對於國內程式設計師來講，一般只會接觸到東八區，也就是北京時間（本地時間）。隨著國際合作越來越密切，很多時候需要日期時間國際化處理，舉個很實際的例子：同一份應用在阿里雲部署、在AWS（海外）上也部署一份供海外使用者使用，此時同一份程式碼部署在不同的時區了，怎麼破？

倘若時區不同，那麼勢必影響到程式的執行結果，很容易帶來計算邏輯的錯誤，很可能就亂套了。Java讓我們有多種方式可以手動設定/修改預設時區：

  1. API方式： 強制將時區設為北京時區TimeZone.setDefault(TimeZone.getDefault().getTimeZone("GMT+8"));
  2. JVM引數方式：-Duser.timezone=GMT+8
  3. 運維設定方式：將作業系統主機時區設定為北京時區，這是推薦方式，可以完全對開發者無感，也方便了運維統一管理

據我瞭解，很多公司在阿里雲、騰訊雲、國內外的雲主機上部署應用時，全部都是採用運維設定統一時區：中國時區，這種方式來管理的，這樣對程式來說就消除了預設時區不一致的問題，對開發者友好。

讓人惱火的夏令時

你知道嗎，中國曾經也使用過夏令時。

什麼是夏令時？戳這裡

離現在最近是1986年至1991年用過夏令時（每年4月中旬的第一個週日2時 - 9月中旬的第一個星期日2時止）：
1986年5月4日至9月14日
1987年4月12日至9月13日
1988年4月10日至9月11日
1989年4月16日至9月17日
1990年4月15日至9月16日
1991年4月14日至9月15日

夏令時是一個“非常煩人”的東西，大大的增加了日期時間處理的複雜度。比如這個靈魂拷問：若你的出生日期是1988-09-11 00:00:00（夏令時最後一天）且存進了資料庫，想一想，對此日期的格式化有沒有可能就會出問題呢，有沒有可能被你格式化成1988-09-10 23:00:00呢？

針對此拷問，我模擬瞭如下程式碼：

@Test
public void test5() throws ParseException {
    String patterStr = "yyyy-MM-dd";
    DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);

    String birthdayStr = "1988-09-11";
    // 字串 -> Date -> 字串
    Date birthday = dateFormat.parse(birthdayStr);
    long birthdayTimestamp = birthday.getTime();
    System.out.println("老王的生日是：" + birthday);
    System.out.println("老王的生日的時間戳是：" + birthdayTimestamp);

    System.out.println("==============程式經過一番週轉，我的同時 方法入參傳來了生日的時間戳=============");
    // 字串 -> Date -> 時間戳 -> Date -> 字串
    birthday = new Date(birthdayTimestamp);
    System.out.println("老王的生日是：" + birthday);
    System.out.println("老王的生日的時間戳是：" + dateFormat.format(birthday));
}

這段程式碼，在不同的JDK版本下執行，可能出現不同的結果，有興趣的可copy過去自行試試。

關於JDK處理夏令時（特指中國的夏令時）確實出現過問題且造成過bug，當時對應的JDK版本是1.8.0_2xx之前版本格式化那個日期出問題了，在這之後的版本貌似就沒問題了。這裡我提供的版本資訊僅供參考，若有遇到類似case就升級JDK版本到最新吧，一般就不會有問題了。

發生這個情況是在JDK非常小的版本號之間，不太好定位精確版本號界限，所以僅供參考

總的來說，只要你使用的是較新版本的JDK，開發者是無需關心夏令時問題的，即使全球仍有很多國家在使用夏令時，我們們只需要面向時區做時間轉換就沒問題。

Date時區無關性

類Date表示一個特定的時間瞬間，精度為毫秒。既然表示的是瞬間/時刻，那它必然和時區是無關的，看下面程式碼：

@Test
public void test6() {
    String patterStr = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
    Date currDate = new Date(System.currentTimeMillis());

    // 北京時區
    DateFormat bjDateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);
    bjDateFormat.setTimeZone(TimeZone.getDefault());
    // 紐約時區
    DateFormat newYorkDateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);
    newYorkDateFormat.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("America/New_York"));
    // 倫敦時區
    DateFormat londonDateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);
    londonDateFormat.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("Europe/London"));

    System.out.println("毫秒數:" + currDate.getTime() + ", 北京本地時間:" + bjDateFormat.format(currDate));
    System.out.println("毫秒數:" + currDate.getTime() + ", 紐約本地時間:" + newYorkDateFormat.format(currDate));
    System.out.println("毫秒數:" + currDate.getTime() + ", 倫敦本地時間:" + londonDateFormat.format(currDate));
}

執行程式，輸出：

毫秒數:1610696040244, 北京本地時間:2021-01-15 15:34:00
毫秒數:1610696040244, 紐約本地時間:2021-01-15 02:34:00
毫秒數:1610696040244, 倫敦本地時間:2021-01-15 07:34:00

也就是說，同一個毫秒值，根據時區/偏移量的不同可以展示多地的時間，這就證明了Date它的時區無關性。

確切的說：Date物件裡存的是自格林威治時間（ GMT）1970年1月1日0點至Date所表示時刻所經過的毫秒數，是個數值。

讀取字串為Date型別

這是開發中極其常見的一種需求：client請求方扔給你一個字串如"2021-01-15 18:00:00"，然後你需要把它轉為Date型別，怎麼破？

問題來了，光禿禿的扔給我個字串說是15號晚上6點時間，我咋知道你指的是北京的晚上6點，還是東京的晚上6點呢？還是紐約的晚上6點呢？

因此，對於字串形式的日期時間，只有指定了時區才有意義。也就是說字串 + 時區 才能精確知道它是什麼時刻，否則是存在歧義的。

也許你可能會說了，自己平時開發中前端就是扔個字串給我，然後我就給格式化為一個Date型別，並沒有傳入時區引數，執行這麼久也沒見出什麼問題呀。如下所示：

@Test
public void test7() throws ParseException {
    String patterStr = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";

    // 模擬請求引數的時間字串
    String dateStrParam = "2020-01-15 18:00:00";

    // 模擬服務端對此服務換轉換為Date型別
    DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);
    System.out.println("格式化器用的時區是：" + dateFormat.getTimeZone().getID());
    Date date = dateFormat.parse(dateStrParam);
    System.out.println(date);
}

執行程式，輸出：

格式化器用的時區是：Asia/Shanghai
Wed Jan 15 18:00:00 CST 2020

看起來結果沒問題。事實上，這是因為預設情況下你們互動雙發就達成了契約：雙方均使用的是北京時間（時區），既然是相同時區，所以互通有無不會有任何問題。不信你把你介面給海外使用者除錯試？

對於格式化器來講，雖然說程式設計過程中一般情況下我們並不需要給DateFormat設定時區（那就用預設時區唄）就可正常轉換。但是作為高手的你必須清清楚楚，明明白白的知道這是由於互動雙發預設有個相同時區的契約存在。

SimpleDateFormat格式化

Java中對Date型別的輸入輸出/格式化，推薦使用DateFormat而非用其toString()方法。

DateFormat是一個時間格式化器抽象類，SimpleDateFormat是其具體實現類，用於以語言環境敏感的方式格式化和解析日期。它允許格式化(日期→文字)、解析(文字→日期)和規範化。

劃重點：對語言環境敏感，也就是說對環境Locale、時區TimeZone都是敏感的。既然敏感，那就是可定製的

對於一個格式化器來講，模式（模版）是其關鍵因素，瞭解一下：

日期/時間模式：
格式化的模式由指定的字串組成，未加引號的大寫/小寫字母（A-Z a-z）代表特定模式，用來表示模式含義，若想原樣輸出可以用單引號''包起來，除了英文字母其它均不解釋原樣輸出/匹配。下面是它規定的模式字母（其它字母原樣輸出）：

字母 含義 匹配型別 示例
y 年 Year 2020,20
M 月 Month July; Jul; 07
d 月中的天數（俗稱日，最大值31） Number 10
H 小時(0-23) Number 0,23
m 分鐘(0-59) Number 30,59
s 秒(0-59) Number 30,59
--- --- --- yyyy-MM-dd HH:mm:ss（分隔符可以是任意字元，甚至漢字）
Y 當前周所在的年份 Year 2020（不建議使用，周若跨年有坑）
S 毫秒數(1-999) Number 999
a am/pm Text PM
z 時區 通用時區 Pacific Standard Time; PST; GMT-08:00
Z 時區 RFC 822時區 -0800,+0800
X 時區 ISO 8601時區 -08; -0800; -08:00
G 年代 Text AD(公元)、BC(公元前)
D 年中的天數(1-366) Number 360
w 年中的週數(1-54) Number 27
W 月中的週數(1-5) Number 3
E 星期幾名稱 Text Tuesday; Tue
u 星期幾數字(1=Monday...) Number 1
k 小時(1-24) Number 不建議使用
K/h am/pm小時數字 Number 一般配合a一起使用

這個表格裡出現了一些“特殊”的匹配型別，做如下解釋：

  • Text：格式化(Date -> String)，如果模式字母的數目是4個或更多，則使用完整形式；否則，如果可能的話，使用簡短或縮寫形式。對於解析（String -> Date），這兩種形式都一樣，與模式字母的數量無關
@Test
public void test9() throws ParseException {
    String patternStr = "G GG GGGGG E EE EEEEE a aa aaaaa";
    Date currDate = new Date();

    System.out.println("↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓中文地區模式↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓");
    System.out.println("====================Date->String====================");
    DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(patternStr, Locale.CHINA);
    System.out.println(dateFormat.format(currDate));

    System.out.println("====================String->Date====================");
    String dateStrParam = "公元 公元 公元 星期六 星期六 星期六 下午 下午 下午";
    System.out.println(dateFormat.parse(dateStrParam));

    System.out.println("↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓英文地區模式↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓");
    System.out.println("====================Date->String====================");
    dateFormat = new SimpleDateFormat(patternStr, Locale.US);
    System.out.println(dateFormat.format(currDate));

    System.out.println("====================String->Date====================");
    dateStrParam = "AD ad bC Sat SatUrday sunDay PM PM Am";
    System.out.println(dateFormat.parse(dateStrParam));
}

執行程式，輸出：

↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓中文地區模式↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
====================Date->String====================
公元 公元 公元 星期六 星期六 星期六 下午 下午 下午
====================String->Date====================
Sat Jan 03 12:00:00 CST 1970
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓英文地區模式↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
====================Date->String====================
AD AD AD Sat Sat Saturday PM PM PM
====================String->Date====================
Sun Jan 01 00:00:00 CST 1970

觀察列印結果，除了符合模式規則外，還能在String -> Date解析時總結出兩點結論：

  1. 英文單詞，不分割槽大小寫。如SatUrday sunDay都是沒問題，但是不能有拼寫錯誤
  2. 若有多個part表示一個意思，那麼last win。如Sat SatUrday sunDay最後一個生效

對於Locale地域引數，因為中文不存在格式、縮寫方面的特性，因此這些規則只對英文地域（如Locale.US生效）

  • Number：格式化(Date -> String)，模式字母的數量是數字的【最小】數量，較短的數字被零填充到這個數量。對於解析(String -> Date)，模式字母的數量將被忽略，除非需要分隔兩個相鄰的欄位
  • Year：對於格式化和解析，如果模式字母的數量是4個或更多，則使用特定於日曆的長格式。否則，使用日曆特定的簡短或縮寫形式
  • Month：如果模式字母的數量是3個或更多，則被解釋為文字；否則，它將被解釋為一個數字。
  • 通用時區：如果該時區有名稱，如Pacific Standard Time、PST、CST等那就用名稱，否則就用GMT規則的字串，如：GMT-08:00
  • RFC 822時區：遵循RFC 822格式，向下相容通用時區（名稱部分除外）
  • ISO 8601時區：對於格式化，如果與GMT的偏移值為0（也就是格林威治時間嘍），則生成“Z”；如果模式字母的數量為1，則忽略小時的任何分數。例如，如果模式是“X”，時區是“GMT+05:30”，則生成“+05”。在進行解析時，“Z”被解析為UTC時區指示符。一般時區不被接受。如果模式字母的數量是4個或更多，在構造SimpleDateFormat或應用模式時丟擲IllegalArgumentException。
    • 這個規則理解起來還是比較費勁的，在開發中一般不太建議使用此種模式。若要使用請務必本地做好測試

SimpleDateFormat的使用很簡單，重點是瞭解其規則模式。最後關於SimpleDateFormat的使用再強調這兩點哈：

  1. SimpleDateFormat並非執行緒安全類，使用時請務必注意併發安全問題
  2. 若使用SimpleDateFormat去格式化成非本地區域（預設Locale）的話，那就必須在構造的時候就指定好，如Locale.US
  3. 對於Date型別的任何格式化、解析請統一使用SimpleDateFormat

JSR 310型別

曾經有個人做了個很有意思的投票，統計對Java API的不滿意程度。最終Java Date/Calendar API斬獲第二爛（第一爛是Java XML/DOM），體現出它爛的點較多，這裡給你例舉幾項：

  1. 定義並不一致，在java.util和java.sql包中竟然都有Date類，而且呢對它進行格式化/解析類竟然又跑到java.text去了，精神分裂啊
  2. java.util.Date等類在建模日期的設計上行為不一致，缺陷明顯。包括易變性、糟糕的偏移值、預設值、命名等等
  3. java.util.Date同時包含日期和時間，而其子類java.sql.Date卻僅包含日期，這是什麼神繼承？

@Test
public void test10() {
    long currMillis = System.currentTimeMillis();

    java.util.Date date = new Date(currMillis);
    java.sql.Date sqlDate = new java.sql.Date(currMillis);
    java.sql.Time time = new Time(currMillis);
    java.sql.Timestamp timestamp = new Timestamp(currMillis);

    System.out.println("java.util.Date：" + date);
    System.out.println("java.sql.Date：" + sqlDate);
    System.out.println("java.sql.Time：" + time);
    System.out.println("java.sql.Timestamp：" + timestamp);
}

執行程式，輸出：

java.util.Date：Sat Jan 16 21:50:36 CST 2021
java.sql.Date：2021-01-16
java.sql.Time：21:50:36
java.sql.Timestamp：2021-01-16 21:50:36.733
  • 國際化支援得並不是好，比如跨時區操作、夏令時等等

Java 自己也實在忍不了這麼難用的日期時間API了，於是在2014年隨著Java 8的釋出引入了全新的JSR 310日期時間。JSR-310源於精品時間庫joda-time打造，解決了上面提到的所有問題，是整個Java 8最大亮點之一。

JSR 310日期/時間 所有的 API都在java.time這個包內，沒有例外。

當然嘍，本文重點並不在於討論JSR 310日期/時間體系，而是看看JSR 310日期時間型別是如何處理上面Date型別遇到的那些case的。

時區/偏移量ZoneId

在JDK 8之前，Java使用java.util.TimeZone來表示時區。而在JDK 8裡分別使用了ZoneId表示時區，ZoneOffset表示UTC的偏移量。

值得提前強調，時區和偏移量在概念和實際作用上是有較大區別的，主要體現在：

  1. UTC偏移量僅僅記錄了偏移的小時分鐘而已，除此之外無任何其它資訊。舉個例子：+08:00的意思是比UTC時間早8小時，沒有地理/時區含義，相應的-03:30代表的意思僅僅是比UTC時間晚3個半小時
  2. 時區是特定於地區而言的，它和地理上的地區（包括規則）強繫結在一起。比如整個中國都叫東八區，紐約在西五區等等

中國沒有夏令時，所有東八區對應的偏移量永遠是+8；紐約有夏令時，因此它的偏移量可能是-4也可能是-5哦

綜合來看，時區更好用。令人惱火的夏令時問題，若你使用UTC偏移量去表示那麼就很麻煩，因為它可變：一年內的某些時期在原來基礎上偏移量 +1，某些時期 -1；但若你使用ZoneId時區去表示就很方便嘍，比如紐約是西五區，你在任何時候獲取其當地時間都是能得到正確答案的，因為它內建了對夏令時規則的處理，也就是說啥時候+1啥時候-1時區自己門清，不需要API呼叫者關心。

UTC偏移量更像是一種寫死偏移量數值的做法，這在天朝這種沒有時區規則（沒有夏令時）的國家不會存在問題，東八區和UTC+08:00效果永遠一樣。但在一些夏令時國家（如美國、法國等等），就只能根據時區去獲取當地時間嘍。所以當你不瞭解當地規則時，最好是使用時區而非偏移量。

ZoneId

它代表一個時區的ID，如Europe/Paris。它規定了一些規則可用於將一個Instant時間戳轉換為本地日期/時間LocalDateTime。

上面說了時區ZoneId是包含有規則的，實際上描述偏移量何時以及如何變化的實際規則由java.time.zone.ZoneRules定義。ZoneId則只是一個用於獲取底層規則的ID。之所以採用這種方法，是因為規則是由政府定義的，並且經常變化，而ID是穩定的。

對於API呼叫者來說只需要使用這個ID（也就是ZoneId）即可，而需無關心更為底層的時區規則ZoneRules，和“政府”同步規則的事是它領域內的事就交給它嘍。如：夏令時這條規則是由各國政府制定的，而且不同國家不同年一般都不一樣，這個事就交由JDK底層的ZoneRules機制自行sync，使用者無需關心。

ZoneId在系統內是唯一的，它共包含三種型別的ID：

  1. 最簡單的ID型別：ZoneOffset，它由'Z'和以'+'或'-'開頭的id組成。如：Z、+18:00、-18:00
  2. 另一種型別的ID是帶有某種字首形式的偏移樣式ID，例如'GMT+2'或'UTC+01:00'。可識別的（合法的）字首是'UTC'， 'GMT'和'UT'
  3. 第三種型別是基於區域的ID（推薦使用）。基於區域的ID必須包含兩個或多個字元，且不能以'UTC'、'GMT'、'UT' '+'或'-'開頭。基於區域的id由配置定義好的，如Europe/Paris

概念說了一大推，下面給幾個程式碼示例感受下吧。

1、獲取系統預設的ZoneId：

@Test
public void test1() {
    // JDK 1.8之前做法
    System.out.println(TimeZone.getDefault());
    // JDK 1.8之後做法
    System.out.println(ZoneId.systemDefault());
}

輸出：
Asia/Shanghai
sun.util.calendar.ZoneInfo[id="Asia/Shanghai",offset=28800000,dstSavings=0,useDaylight=false,transitions=29,lastRule=null]

二者結果是一樣的，都是Asia/Shanghai。因為ZoneId方法底層就是依賴TimeZone，如圖：

2、指定字串得到一個ZoneId：

@Test
public void test2() {
    System.out.println(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
    // 報錯：java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: Asia/xxx
    System.out.println(ZoneId.of("Asia/xxx"));
}

很明顯，這個字串也是不能隨便寫的。那麼問題來了，可寫的有哪些呢？同樣的ZoneId提供了API供你獲取到所有可用的字串id，有興趣的同學建議自行嘗試：

@Test
public void test3() {
    ZoneId.getAvailableZoneIds();
}

3、根據偏移量得到一個ZoneId：

@Test
public void test4() {
    ZoneId zoneId = ZoneId.ofOffset("UTC", ZoneOffset.of("+8"));
    System.out.println(zoneId);
    // 必須是大寫的Z
    zoneId = ZoneId.ofOffset("UTC", ZoneOffset.of("Z"));
    System.out.println(zoneId);
}

輸出：
UTC+08:00
UTC

這裡第一個引數傳的字首，可用值為："GMT", "UTC", or "UT"。當然還可以傳空串，那就直接返回第二個引數ZoneOffset。若以上都不是就報錯

注意：根據偏移量得到的ZoneId內部並無現成時區規則可用，因此對於有夏令營的國家轉換可能出問題，一般不建議這麼去做。

4、從日期裡面獲得時區：

@Test
public void test5() {
    System.out.println(ZoneId.from(ZonedDateTime.now()));
    System.out.println(ZoneId.from(ZoneOffset.of("+8")));

    // 報錯：java.time.DateTimeException: Unable to obtain ZoneId from TemporalAccessor:
    System.out.println(ZoneId.from(LocalDateTime.now()));
    System.out.println(ZoneId.from(LocalDate.now()));
}

雖然方法入參是TemporalAccessor，但是隻接受帶時區的型別，LocalXXX是不行的，使用時稍加註意。

ZoneOffset

距離格林威治/UTC的時區偏移量，例如+02:00。值得注意的是它繼承自ZoneId，所以也可當作一個ZoneId來使用的，當然並不建議你這麼去做，請獨立使用。

時區偏移量是時區與格林威治/UTC之間的時間差。這通常是固定的小時數和分鐘數。世界不同的地區有不同的時區偏移量。在ZoneId類中捕獲關於偏移量如何隨一年的地點和時間而變化的規則（主要是夏令時規則），所以繼承自ZoneId。

1、最小/最大偏移量：因為偏移量傳入的是數字，這個是有限制的哦

@Test
public void test6() {
    System.out.println("最小偏移量：" + ZoneOffset.MIN);
    System.out.println("最小偏移量：" + ZoneOffset.MAX);
    System.out.println("中心偏移量：" + ZoneOffset.UTC);
    // 超出最大範圍
    System.out.println(ZoneOffset.of("+20"));
}

輸出：
最小偏移量：-18:00
最小偏移量：+18:00
中心偏移量：Z

java.time.DateTimeException: Zone offset hours not in valid range: value 20 is not in the range -18 to 18

2、通過時分秒構造偏移量（使用很方便，推薦）：

@Test
public void test7() {
    System.out.println(ZoneOffset.ofHours(8));
    System.out.println(ZoneOffset.ofHoursMinutes(8, 8));
    System.out.println(ZoneOffset.ofHoursMinutesSeconds(8, 8, 8));

    System.out.println(ZoneOffset.ofHours(-5));

    // 指定一個精確的秒數  獲取例項（有時候也很有用處）
    System.out.println(ZoneOffset.ofTotalSeconds(8 * 60 * 60));
}

// 輸出：
+08:00
+08:08
+08:08:08
-05:00
+08:00

看來，偏移量是能精確到秒的哈，只不過一般來說精確到分鐘已經到頂了。

設定預設時區

ZoneId並沒有提供設定預設時區的方法，但是通過文章可知ZoneId獲取預設時區底層依賴的是TimeZone.getDefault()方法，因此設定預設時區方式完全遵照TimeZone的方式即可（共三種方式，還記得嗎？）。

讓人惱火的夏令時

因為有夏令時規則的存在，讓操作日期/時間的複雜度大大增加。但還好JDK儘量的遮蔽了這些規則對使用者的影響。因此：推薦使用時區（ZoneId）轉換日期/時間，一般情況下不建議使用偏移量ZoneOffset去搞，這樣就不會有夏令時的煩惱啦。

JSR 310時區相關性

java.util.Date型別它具有時區無關性，帶來的弊端就是一旦涉及到國際化時間轉換等需求時，使用Date來處理是很不方便的。

JSR 310解決了Date存在的一系列問題：對日期、時間進行了分開表示（LocalDate、LocalTime、LocalDateTime），對本地時間和帶時區的時間進行了分開管理。LocalXXX表示本地時間，也就是說是當前JVM所在時區的時間；ZonedXXX表示是一個帶有時區的日期時間，它們能非常方便的互相完成轉換。

@Test
public void test8() {
    // 本地日期/時間
    System.out.println("================本地時間================");
    System.out.println(LocalDate.now());
    System.out.println(LocalTime.now());
    System.out.println(LocalDateTime.now());

    // 時區時間
    System.out.println("================帶時區的時間ZonedDateTime================");
    System.out.println(ZonedDateTime.now()); // 使用系統時區
    System.out.println(ZonedDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York"))); // 自己指定時區
    System.out.println(ZonedDateTime.now(Clock.systemUTC())); // 自己指定時區
    System.out.println("================帶時區的時間OffsetDateTime================");
    System.out.println(OffsetDateTime.now()); // 使用系統時區
    System.out.println(OffsetDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York"))); // 自己指定時區
    System.out.println(OffsetDateTime.now(Clock.systemUTC())); // 自己指定時區
}

執行程式，輸出：

================本地時間================
2021-01-17
09:18:40.703
2021-01-17T09:18:40.703
================帶時區的時間ZonedDateTime================
2021-01-17T09:18:40.704+08:00[Asia/Shanghai]
2021-01-16T20:18:40.706-05:00[America/New_York]
2021-01-17T01:18:40.709Z
================帶時區的時間OffsetDateTime================
2021-01-17T09:18:40.710+08:00
2021-01-16T20:18:40.710-05:00
2021-01-17T01:18:40.710Z

本地時間的輸出非常“乾淨”，可直接用於顯示。帶時區的時間顯示了該時間代表的是哪個時區的時間，畢竟不指定時區的時間是沒有任何意義的。LocalXXX因為它具有時區無關性，因此它不能代表一個瞬間/時刻。

另外，關於LocalDateTime、OffsetDateTime、ZonedDateTime三者的跨時區轉換問題，以及它們的詳解，因為內容過多放在了下文專文闡述，保持關注。

讀取字串為JSR 310型別

一個獨立的日期時間型別字串如2021-05-05T18:00-04:00它是沒有任何意義的，因為沒有時區無法確定它代表那個瞬間，這是理論當然也適合JSR 310型別嘍。

遇到一個日期時間格式字串，要解析它一般有這兩種情況：

  1. 不帶時區/偏移量的字串：要麼不理它說轉換不了，要麼就約定一個時區（一般用系統預設時區），使用LocalDateTime來解析
@Test
public void test11() {
    String dateTimeStrParam = "2021-05-05T18:00";
    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.parse(dateTimeStrParam);
    System.out.println("解析後：" + localDateTime);
}

輸出：
解析後：2021-05-05T18:00
  1. 帶時區字/偏移量的符串：
@Test
public void test12() {
    // 帶偏移量 使用OffsetDateTime 
    String dateTimeStrParam = "2021-05-05T18:00-04:00";
    OffsetDateTime offsetDateTime = OffsetDateTime.parse(dateTimeStrParam);
    System.out.println("帶偏移量解析後：" + offsetDateTime);

	// 帶時區 使用ZonedDateTime 
    dateTimeStrParam = "2021-05-05T18:00-05:00[America/New_York]";
    ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.parse(dateTimeStrParam);
    System.out.println("帶時區解析後：" + zonedDateTime);
}

輸出：
帶偏移量解析後：2021-05-05T18:00-04:00
帶時區解析後：2021-05-05T18:00-04:00[America/New_York]

請注意帶時區解析後這個結果：字串引數偏移量明明是-05，為毛轉換為ZonedDateTime後偏移量成為了-04呢？？？

這裡是我故意造了這麼一個case引起你的重視，對此結果我做如下解釋：

如圖，在2021.03.14 - 2021.11.07期間，紐約的偏移量是-4，其餘時候是-5。本例的日期是2021-05-05處在夏令時之中，因此偏移量是-4，這就解釋了為何你顯示的寫了-5最終還是成了-4。

JSR 310格式化

針對JSR 310日期時間型別的格式化/解析，有個專門的類java.time.format.DateTimeFormatter用於處理。

DateTimeFormatter也是一個不可變的類，所以是執行緒安全的，比SimpleDateFormat靠譜多了吧。另外它還內建了非常多的格式化模版例項供以使用，形如：

格式化器 示例
ofLocalizedDate(dateStyle) '2021-01-03'
ofLocalizedTime(timeStyle) '10:15:30'
ofLocalizedDateTime(dateTimeStyle) '3 Jun 2021 11:05:30'
ISO_LOCAL_DATE '2021-12-03'
ISO_LOCAL_TIME '10:15:30'
ISO_LOCAL_DATE_TIME '2021-12-03T10:15:30'
ISO_OFFSET_DATE_TIME '2021-12-03T10:15:30+01:00'
ISO_ZONED_DATE_TIME '2021-12-03T10:15:30+01:00[Europe/Paris]' 
@Test
public void test13() {
    System.out.println(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE.format(LocalDate.now()));
    System.out.println(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_TIME.format(LocalTime.now()));
    System.out.println(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE_TIME.format(LocalDateTime.now()));
}

輸出：
2021-01-17
22:43:21.398
2021-01-17T22:43:21.4

若想自定義模式pattern，和Date一樣它也可以自己指定任意的pattern 日期/時間模式。由於本文在Date部分詳細介紹了日期/時間模式，各個字母代表什麼意思以及如何使用，這裡就不再贅述了哈。

雖然DateTimeFormatter支援的模式比Date略有增加，但大體還保持一致，個人覺得這塊無需再花精力。若真有需要再查官網也不遲

@Test
public void test14() {
    DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("第Q季度 yyyy-MM-dd HH:mm:ss", Locale.US);

    // 格式化輸出
    System.out.println(formatter.format(LocalDateTime.now()));

    // 解析
    String dateTimeStrParam = "第1季度 2021-01-17 22:51:32";
    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.parse(dateTimeStrParam, formatter);
    System.out.println("解析後的結果：" + localDateTime);
}

Q/q：季度，如3; 03; Q3; 3rd quarter。

最佳實踐

  • 棄用Date，擁抱JSR 310

每每說到JSR 310日期/時間時我都會呼籲，保持慣例我這裡繼續囉嗦一句：放棄Date甚至禁用Date，使用JSR 310日期/時間吧，它才是日期時間處理的最佳實踐。

另外，在使用期間關於制定時區（預設時區時）依舊有一套我心目中的最佳實踐存在，這裡分享給你：

  • 永遠顯式的指定你需要的時區，即使你要獲取的是預設時區
// 方式一：普通做法
LocalDateTime.now();

// 方式二：最佳實踐
LocalDateTime.now(ZoneId.systemDefault());

如上程式碼二者效果一模一樣。但是方式二是最佳實踐。

理由是：這樣做能讓程式碼帶有明確的意圖，消除模稜兩可的可能性，即使獲取的是預設時區。拿方式一來說吧，它就存在意圖不明確的地方：到底是程式碼編寫者忘記指定時區欠考慮了，還是就想用預設時區呢？這個答案如果不通讀上下文是無法確定的，從而造成了不必要的溝通維護成本。因此即使你是要獲取預設時區，也請顯示的用ZoneId.systemDefault()寫上去。

  • 使用JVM的預設時區需當心，建議時區和當前會話保持繫結

這個最佳實踐在特殊場景用得到。這麼做的理由是：JVM的預設時區通過靜態方法TimeZone#setDefault()可全域性設定，因此JVM的任何一個執行緒都可以隨意更改預設時區。若關於時間處理的程式碼對時區非常敏感的話，最佳實踐是你把時區資訊和當前會話繫結，這樣就可以不用再受到其它執行緒潛在影響了，確保了健壯性。

說明：會話可能只是當前請求，也可能是一個Session，具體case具體分析

總結

通過上篇文章 對日期時間相關概念的鋪墊，加上本文的實操程式碼演示，達到弄透Java對日期時間的處理基本不成問題。

兩篇文章的內容較多，資訊量均比較大，消化起來需要些時間。一方面我建議你先蒐藏留以當做參考書備用，另一方面建議多實踐，程式碼這東西只有多寫寫才能有更深體會。

後面會再用3 -4篇文章對這前面這兩篇的細節、使用場景進行補充，比如如何去匹配ZoneId和Offset的對應關係，LocalDateTime、OffsetDateTime、ZonedDateTime跨時區互轉問題、在Spring MVC場景下使用的最佳實踐等等，敬請關注，一起進步。

本文思考題

看完了不一定懂，看懂了不一定會。來，文末3個思考題幫你覆盤：

  1. Date型別如何處理夏令時？
  2. ZoneId和ZoneOffset有什麼區別？
  3. 平時專案若遇到日期時間的處理，有哪些最佳實踐？

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