理解Golang的Time結構

simpleapples發表於2018-10-26
Golang

在golang中建立並列印一個時間物件，會看到如下輸出

2018-10-26 14:15:50.306558969 +0800 CST m=+0.000401093
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前面表示的意義好理解，分別是年月日和時間時區，最後的m=+xxxx這部分代表什麼呢？

Monotonic Clocks 和 Wall Clocks

根據golang的time包的文件可以知道，golang的time結構中儲存了兩種時鐘，一種是Wall Clocks，一種是Monotonic Clocks。

Wall Clocks，顧名思義，表示牆上掛的鍾，在這裡表示我們平時理解的時間，儲存的形式是自 1970 年 1 月 1 日 0 時 0 分 0 秒以來的時間戳，當系統和授時伺服器進行校準時間時間操作時，有可能造成這一秒是2018-1-1 00:00:00，而下一秒變成了2017-12-31 23:59:59的情況。Monotonic Clocks，意思是單調時間的，所謂單調，就是隻會不停的往前增長，不受校時操作的影響，這個時間是自程式啟動以來的秒數。

如果每隔一秒生成一個Time並列印出來，就會看到如下輸出。

2018-10-26 14:15:50.306558969 +0800 CST m=+0.000401093
2018-10-26 14:15:51.310559881 +0800 CST m=+1.004425285
2018-10-26 14:15:52.311822486 +0800 CST m=+2.005711106
2018-10-26 14:15:53.314599457 +0800 CST m=+3.008511329
2018-10-26 14:15:54.31882248 +0800 CST m=+4.012757636
2018-10-26 14:15:55.320059921 +0800 CST m=+5.014018292
2018-10-26 14:15:56.323814998 +0800 CST m=+6.017796644
2018-10-26 14:15:57.324858749 +0800 CST m=+7.018863606
2018-10-26 14:15:58.325164174 +0800 CST m=+8.019192224
2018-10-26 14:15:59.329058535 +0800 CST m=+9.023109863
2018-10-26 14:16:00.329591268 +0800 CST m=+10.023665796
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可以看到m=+後面所顯示的數字，就是文件中所說的Monotonic Clocks。

Time結構

那麼Monotonic Clock和Wall Clock在Time中是怎麼儲存的呢？來看一下Time結構體。

type Time struct {
	wall uint64
	ext  int64
	loc *Location
}
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Time結構體中由三部分組成，loc比較明瞭，表示時區，wall和ext所儲存的資訊規則相對複雜，根據文件的介紹總結成了下圖：

理解Golang的Time結構

golang中的Time結構，不像很多語言儲存Unix時間戳（也就是最早只能表示到1970年1月1日），而是至少可以安全的表示1885年以來的時間。

t, _ := time.Parse(time.RFC3339, "1890-01-02T15:04:05Z")
fmt.Println(t) // 1890-01-02 15:04:05 +0000 UTC
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實踐中需要注意的問題

既然Time結構所表示的時間，有可能有Monotonic Clock也可能沒有，那麼在使用中就有可能遇到一些問題，例如下面這種情況。

now := time.Now()
encodeNow, _ := json.Marshal(now)

decodeNow := time.Time{}
json.Unmarshal(encodeNow, &decodeNow)

fmt.Println(now)  // 2018-10-26 16:04:55.230121766 +0800 CST m=+0.000520419
fmt.Println(decodeNow)  // 2018-10-26 16:04:55.230121766 +0800 CST
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可以看到，經過JSON轉碼之後，Time結構體會被表示成不帶Monotonic Clock的字串，丟失了Monotonic Clock資訊，而將字串轉碼回Time結構時，自然也就和轉碼之前的不一樣了。同樣的情況，也發生在資料庫儲存中，儲存到資料庫裡的Time結構和從資料庫取出來的也是不一樣的。

當呼叫Equal比較兩個Time時，只有兩個Time都含有Monotonic Clock時，才會根據Monotonic Clock比較大小，其他情況只比較Wall Clock部分。

timeA := time.Now()
timeB := time.Unix(0, timeA.UnixNano())

fmt.Println(timeA)  // 2018-10-26 16:37:02.216165074 +0800 CST m=+0.000363156
fmt.Println(timeB)  // 2018-10-26 16:37:02.216165074 +0800 CST

r := timeA.Equal(timeB)
fmt.Println(r)  // true
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上面兩個時間的Wall Clock部分相同，一個有Monotonic Clock一個沒有，但是比較的結果是兩個時間是相同的。

timeA := time.Now()
timeB := time.Unix(timeA.Unix(), 0)

fmt.Println(timeA)  // 2018-10-26 16:38:25.653953438 +0800 CST m=+0.000364851
fmt.Println(timeB)  // 2018-10-26 16:38:25 +0800 CST

r := timeA.Equal(timeB)
fmt.Println(r)  // false
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需要注意的是Wall Clock並不是秒之前的部分，Wall Clock本身也可以精確到納秒級別，所以一個精確到納秒的時間和一個精確到秒的時間也是不同的。

對於Time中的Monotonic Clock，我們可以使用time.Round(0)方法將其消除掉，以實現和其他語言一致的行為。

timeA := time.Now()
timeB := timeA.Round(0)

fmt.Println(timeA)  // 2018-10-26 16:43:03.799263739 +0800 CST m=+0.000357758
fmt.Println(timeB)  // 2018-10-26 16:43:03.799263739 +0800 CST
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參考文章

golang.org/pkg/time/

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