看山聊Java：介绍 Java8 中的时间类及常用 API

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你好，我是看山。

年龄大的 Java 程序员都有体会，Java8 之前，Java 提供了一组时间类：java.util.Date、java.util.Calendar及其子类和工具类等。功能比较全面，最大的缺点是难用。所以很多团队直接放弃原生时间类，使用第三方的时间类库。后来，Java8 吸收了 joda-time 的优秀设计，提供了一组新的时间处理 APIjava.time.。

本文作为这个系列的第一篇，扒一扒Date和Calendar存在的问题，说说 Java8 提供的时间库是怎么解决这些问题的。后续再说一下 Java8 中java.time.包中的一些核心类，例如LocalDate、LocalTime、LocalDateTime、ZonedDateTime、Period、Duration。

老时间 API 存在的问题

线程安全性：老的时间 API 是非线程安全的，而我们的代码都是运行在并发环境下，这样就不得不处理难以调试的并发问题，而且还需要额外的代码处理线程安全。一不小心，就会碰到一些比较诡异的错误，本地还不容易复现，比如定义了一个公用的SimpleDateFormt去操作时间，偶尔并发时会出错，只能通过迂回的办法实现（比如借助ThreadLocal）。在 Java8 中引入的新时间 API 是不可变对象，天然保证了线程安全。

API 设计和可理解性：老的时间 API 在这设计上没有一致的模型，而且日常操作功能不全。而且有一些比较让人诟病的设计，比如Date类的构造方法public Date(int year, int month, int date)，其中month字段取值是0-11，也就是按照计算机的 0 作为第一个数，但是day没有这种情况，取值是1-31，很容易搞错。新 API 以 ISO 为中心，遵循日期、时间、持续时间、时间间隔等一致的域模型，而且为时间 API 增加很多实用的工具方法。

时区处理：老的时间 API 在处理时区逻辑时比较繁琐，但是在新的 API 中，只需要通过Local*或Zoned*等类处理时区即可。

下面就开始实际上手 Java8 的时间 API 了。

LocalDate、LocalTime、LocalDateTime

这三个是最常用的几个时间类了，根据名字可以知道，这三个类是默认使用当前机器上的时区作为参考系的时间对象。也就是说，在不需要显示指定时区时，我们就可以使用这几个类。

LocalDate

LocalDate是 ISO 格式（yyyy-MM-dd）的日期，没有时分秒的时间数据。我们可以用它表示生日、放假等只关心日期的数据。通过now方法创建当前日期实例：

LocalDate localDate = LocalDate.now();

这里是使用机器时间创建的。

我们还可以使用of方法或parse方法获取指定日期的LocalDate实例，比如，我们想要时间为 2021 年 6 月 11 号：

LocalDate.of(2021, 6, 11);
LocalDate.parse("2021-06-11");

LocalDate还提供了各种实用方法来获取时间信息，接下来快速浏览一下这些 API 方法。

获取明天的日期，即当前日期加一天：

LocalDate tomorrow = LocalDate.now().plusDays(1);

获取上个月的今天，即当前日期并减去一个月（我们可以使用枚举单位操作数据）：

LocalDate previousMonthSameDay = LocalDate.now().minus(1, ChronoUnit.MONTHS);`

解析日期“2021-06-11”，并获取周几（结果DayOfWeek是一个枚举类，设计很周到）：

DayOfWeek friday = LocalDate.parse("2021-06-11").getDayOfWeek();

解析日期“2021-06-11”，并获取几号：

int eleven = LocalDate.parse("2021-06-11").getDayOfMonth();

检查一个日期的年份是否是闰年：

boolean leapYear = LocalDate.now().isLeapYear();

判断一个日期是否在另外一个日期之前：

boolean isBefore = LocalDate.parse("2021-06-11").isBefore(LocalDate.parse("2021-06-12"));

判断一个日期是否在另外一个日期之后：

boolean isAfter = LocalDate.parse("2021-06-12").isAfter(LocalDate.parse("2021-06-11"));

获取给定日期的当天开始时间，比如给定“2021-06-11”，想要获取“2021-06-11T00:00”（也就是当天的 0 点时间）：

LocalDateTime beginningOfDay = LocalDate.parse("2021-06-11").atStartOfDay();

获取给定日期所在月份的的第一天，比如给定“2021-06-11”，想要获取“2021-06-01”：

LocalDate firstDayOfMonth = LocalDate.parse("2021-06-11").with(TemporalAdjusters.firstDayOfMonth());

LocalTime

LocalDate是 ISO 格式（yyyy-MM-dd）的日期，没有时分秒的时间数据。我们可以用它表示生日、放假等只关心日期的数据。通过now方法创建当前日期实例：

LocalTime提供的是没有日期数据的时间，只有时分秒数据。这个类很多方法与LocalDate类似，所以我们快速过一下这些 API 方法。

创建当前时间

LocalDate firstDayOfMonth = LocalDate.parse("2021-06-11").with(TemporalAdjusters.firstDayOfMonth());

解析给定的字符串时间，可以使用of和parse方法，比如下午 4:30：

LocalTime sixty30 = LocalTime.parse("16:30");
LocalTime sixty31 = LocalTime.of(16, 31);

解析给定字符串时间，并获取一小时后的时间实例：

LocalTime seventy30 = LocalTime.parse("16:30").plus(1, ChronoUnit.HOURS);

获取给定字符串时间的小时数：

int sixty = LocalTime.parse("16:30").getHour();

判断一个时间是否在另外一个时间之前：

boolean isBeforeTime = LocalTime.parse("16:30").isBefore(LocalTime.parse("17:30"));

判断一个时间是否在另外一个时间之后：

boolean isAfterTime = LocalTime.parse("17:30").isAfter(LocalTime.parse("16:30"));

常用的时间常量：

LocalTime.MIN;// 00:00
LocalTime.NOON;// 12:00
LocalTime.MAX;// 23:59:59.999999999
LocalTime.MIDNIGHT;// 00:00

LocalDateTime

顾名思义，LocalDateTime表示日期和时间的组合。有了前两个类做铺垫，这个类也是很类似的操作。

创建当前时间

LocalDateTime.now();

解析给定的字符串时间，可以使用of和parse方法，比如 2021 年 6 月 11 日 16 点 30 分：

LocalDateTime.of(2021, Month.JUNE, 11, 16, 30);
LocalDateTime.parse("2021-06-11T16:30:00");// 注意这个时间格式，这种写法属于 UTC 时间格式，后续再开文说一下时间格式的话题。

其他与LocalDate和LocalTime类似的 API，比如plusDays、MinsHours、getMonth等。我们可以把LocalDateTime理解为LocalDate和LocalTime的合体。

LocalDate、LocalTime、LocalDateTime处理的都是当前系统所在时区的日期时间数据，有时候我们还需要处理特定时区的日期和时间，Java8 提供了ZonedDateTime，接下来我们说说这个类。

ZonedDateTime

ZonedDateTime的使用需要配合ZoneId，ZoneId表示不同区域的标识符，在${JAVA_HOME}/lib/tzdb.dat文件中存放了默认的区域标识符，如果没有特别定义，需要是文件中指定的数据才能获取到ZoneId实例。

我们来创建我天朝的区域：ZoneId zoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");。

如果不知道有哪些区域，可以通过Set<String> allZoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();获取，我当前 jdk 版本是 jdk1.8.0_202，一共有 599 个区域标识。

我们对比我朝与漂亮国的时间，获取当前时间：

ZonedDateTime.now();// 2021-06-11T17:49:53.400+08:00[Asia/Shanghai]
ZonedDateTime.now(ZoneId.systemDefault());// 2021-06-11T17:49:53.400+08:00[Asia/Shanghai]
ZonedDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York"));// 2021-06-11T05:49:53.400-04:00[America/New_York]

可以看到，now方法不传参数与使用当前时区参数结果一致，使用漂亮国时区时，在小时上有区别，但是两个时间，都是指当前时间。我们可以通过指定ZoneId获取不同时区的结果：

final ZonedDateTime newyorkZonedDateTime = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York"));// 2021-06-11T05:57:00.655-04:00[America/New_York]
final ZonedDateTime shanghaiZonedDateTime = newyorkZonedDateTime.withZoneSameInstant(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));// 2021-06-11T17:57:00.655+08:00[Asia/Shanghai]
final ZonedDateTime shanghaiZonedDateTime2 = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));// 2021-06-11T17:58:34.221+08:00[Asia/Shanghai]

可以看到，我们直接获取北京时间与通过漂亮国时间转换为北京时间，结果是一样的。

这里有一点需要提醒，这点是我朝程序员容易忽略的。那就是夏令时，我国没有夏令时，但是国外有些国家使用夏令时。所以在处理时间的时候，我们最好不要通过手动加减时区差来计算时间，这样很容易忽略夏令时。

Period、Duration

这两个类都是表示时间量，也就是时间段。不过，Period类以年、月、日这种比较大的单位表示时间量，Duration类以秒、纳秒这种相对较小的单位表示时间量。

Period

Period表示的单位是年或月或日这种相对大一些的单位。我们可以用它来增减时间，或者计算两个时间间的时间差。

比如，我们以 2021 年 6 月 15 日为基准，计算 5 天后的日期：

LocalDate initialDate = LocalDate.parse("2021-06-15");
LocalDate finalDate = initialDate.plus(Period.ofDays(5));// 2021-06-20

Period提供了ofYears、ofMonths、ofWeeks、ofDays、of等方法，可以随情况处理时间。

除了锚定的特定时间，Period还可以计算两个日期之间的时间差。比如：

LocalDate initialDate = LocalDate.parse("2021-06-15");
final LocalDate newDate = initialDate.plus(Period.of(1, 2, 3));
final Period period = Period.between(initialDate, newDate);
int years = period.getYears();// 1
int months = period.getMonths();// 2
int days = period.getDays();// 3

这里需要注意一下，这三个方法是两个单位同单位的差，不会进行换算。我们可以借助ChronoUnit实现单位换算状态下的结果：

long allYears = ChronoUnit.YEARS.between(initialDate, newDate);// 1
long allMonths = ChronoUnit.MONTHS.between(initialDate, newDate);// 14
long allDays = ChronoUnit.DAYS.between(initialDate, newDate);// 429

ChronoUnit是借助Duration实现的，所以最细粒度可以到纳秒。

Duration

Duration可以表示的单位是天、小时、分、秒、毫秒、纳秒，其内部结果是通过秒、纳秒进行存储的，其他可表示的单位，都是通过这两个单位组合实现的。比如，一分钟等于 3600 秒，那内部存储就是 3600 秒 0 纳秒；1 毫秒等于 1000000 纳秒，内部存储就是 0 秒 1000000 纳秒。

Duration用法与Period类似。比如，我们给 21 点 03 分 15 秒加 30 秒：

LocalTime initialTime = LocalTime.parse("21:02:15");
LocalTime finalTime = initialTime.plus(Duration.ofSeconds(30));// 21:02:45

Duration也可以计算两个时间之间的时间差，只是单位较小一些，比如：

LocalTime initialTime = LocalTime.parse("21:02:15");
LocalTime newTime = LocalTime.of(21, 02, 20);
Duration duration = Duration.between(initialTime, newTime);
long seconds = duration.getSeconds();// 5
int nano = duration.getNano();// 0

同样的，我们可以借助ChronoUnit实现更多单位的时间差，这里不做赘述。

从老时间 API 创建

Java8 提供了toInstant()方法，可以将老时间 API 的Date和Calendar转换为新的对象：

Date date = new Date();
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.ofInstant(date.toInstant(), ZoneId.systemDefault());
Calendar calendar = GregorianCalendar.getInstance();
LocalDateTime localDateTime1 = LocalDateTime.ofInstant(calendar.toInstant(), ZoneId.systemDefault());

时间格式化

Java8 提供了易于使用的时间格式化 API，这里简单说下。比如：

LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.of(2021, Month.JUNE, 15, 21, 23);
String localDateString = localDateTime.format(DateTimeFormatter.ISO_DATE);// 2021-06-15

与老时间 API 一样，我们可以指定格式：

localDateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM/dd"));

文末总结

从 Java7 到 Java8，提供了很多特性，除了 Lambda 表达式，时间 API 绝对也是良心功能了。而且从发布到现在已经过去这么多年，我们还是要与时俱进，逐渐使用优秀的 API 替换老 API 了。如果还在用 Java7 或者 Java6，然后还想使用 Java8 这种时间 API，这里推荐两个第三方库：threetenbp和joda-time。

参考

core-java-8-datetime

ZonedDateTime

推荐阅读

Java8 的时间库（1）：介绍 Java8 中的时间类及常用 API

未完待续。…