電腦程式的思維邏輯 (95) - Java 8的日期和時間API

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?本節繼續探討Java 8的新特性，主要是介紹Java 8對日期和時間API的增強，關於日期和時間，我們在之前已經介紹過兩節了，32節介紹了Java 1.8以前的日期和時間API，主要的類是Date和Calendar，由於它的設計有一些不足，業界廣泛使用的是一個第三方的類庫Joda-Time，關於Joda-time，我們在33節進行了介紹。Java 1.8學習了Joda-time，引入了一套新的API，位於包java.time下，本節，我們就來簡要介紹這套新的API。

我們先從日期和時間的表示開始。

表示日期和時間

基本概念

我們在32節介紹過日期和時間的幾個基本概念，這裡簡要回顧下。

• 時刻：所有電腦系統內部都用一個整數表示時刻，這個整數是距離格林尼治標準時間1970年1月1日0時0分0秒的毫秒數，可以理解時刻就是絕對時間，它與時區不轉換，不同時區對同一時刻的解讀，即年月日時分秒是不一樣的；
  
• 時區：同一時刻，世界上各個地區的時間可能是不一樣的，具體時間與時區有關，一共有24個時區，英國格林尼治是0時區，北京是東八區，也就是說格林尼治淩晨1點，北京是早上9點；
  
• 年曆：我們都知道，中國有西曆和農曆之分，西曆和農曆都是年曆，不同的年曆，一年有多少月，每月有多少天，甚至一天有多少小時，這些可能都是不一樣的，我們主要討論西曆。

Java 8中表示日期和時間的類有多個，主要的有：

• Instant：表示時刻，不直接對應年月日資訊，需要通過時區轉換
• LocalDateTime: 表示與時區不轉換的日期和時間資訊，不直接對應時刻，需要通過時區轉換
  
• LocalDate：表示與時區不轉換的日期，與LocalDateTime相比，只有日期資訊，沒有時間資訊
  
• LocalTime：表示與時區不轉換的時間，與LocalDateTime相比，只有時間資訊，沒有日期資訊
  
• ZonedDateTime： 表示特定時區的日期和時間
  
• ZoneId/ZoneOffset：表示時區
  

類比較多，但概念更為清晰了，下面我們逐個來看下。

Instant

Instant表示時刻，擷取當前時刻，代碼為：

Instant now = Instant.now();

可以根據Epoch Time (紀元時)建立Instant，比如，另一種擷取當前時刻的代碼可以為：

Instant now = Instant.ofEpochMilli(System.currentTimeMillis());

我們知道，Date也表示時刻，Instant和Date可以通過紀元時相互轉換，比如，轉換Date為Instant，代碼為：

public static Instant toInstant(Date date) {    return Instant.ofEpochMilli(date.getTime());}

轉換Instant為Date，代碼為：

public static Date toDate(Instant instant) {    return new Date(instant.toEpochMilli());}

Instant有很多基於時刻的比較和計算方法，大多比較直觀，我們就不列舉了。

LocalDateTime

LocalDateTime表示與時區不轉換的日期和時間資訊，擷取系統預設時區的當前日期和時間，代碼為：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();

還可以直接用年月日等資訊構建LocalDateTime，比如，表示2017年7月11日20點45分5秒，代碼可以為：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(2017, 7, 11, 20, 45, 5);

LocalDateTime有很多方法，可以擷取年月日時分秒等行事曆資訊，比如：

public int getYear()public int getMonthValue()public int getDayOfMonth()public int getHour()public int getMinute()public int getSecond()

還可以擷取星期幾等資訊，比如：

public DayOfWeek getDayOfWeek() 

DayOfWeek是一個枚舉，有七個取值，從DayOfWeek.MONDAY到DayOfWeek.SUNDAY。

LocalDateTime不能直接轉為時刻Instant，轉換需要一個參數ZoneOffset，ZoneOffset表示相對于格林尼治的時區差，北京是+08:00，比如，轉換一個LocalDateTime為北京的時刻，方法為：

public static Instant toBeijingInstant(LocalDateTime ldt) {    return ldt.toInstant(ZoneOffset.of("+08:00"));}

給定一個時刻，使用不同時區解讀，行事曆資訊是不同的，Instant有方法根據時區返回一個ZonedDateTime：

public ZonedDateTime atZone(ZoneId zone)

預設時區是ZoneId.systemDefault()，可以這樣構建ZoneId：

//北京時區ZoneId bjZone = ZoneId.of("GMT+08:00")

ZoneOffset是ZoneId的子類，可以根據時區差構造。

LocalDate/LocalTime

可以認為，LocalDateTime由兩部分組成，一部分是日期LocalDate，另一部分是時間LocalTime，它們的用法也很直觀，比如：

//表示2017年7月11日LocalDate ld = LocalDate.of(2017, 7, 11);//當前時刻按系統預設時區解讀的日期LocalDate now = LocalDate.now();//表示21點10分34秒LocalTime lt = LocalTime.of(21, 10, 34);//當前時刻按系統預設時區解讀的時間LocalTime time = LocalTime.now();

LocalDateTime由LocalDate和LocalTime構成，LocalDate加上時間可以構成LocalDateTime，LocalTime加上日期可以構成LocalDateTime，比如：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(2017, 7, 11, 20, 45, 5);LocalDate ld = ldt.toLocalDate(); //2017-07-11LocalTime lt = ldt.toLocalTime(); // 20:45:05//LocalDate加上時間，結果為2017-07-11 21:18:39LocalDateTime ldt2 = ld.atTime(21, 18, 39);//LocalTime加上日期，結果為2016-03-24 20:45:05LocalDateTime ldt3 = lt.atDate(LocalDate.of(2016, 3, 24));

ZonedDateTime

ZonedDateTime表示特定時區的日期和時間，擷取系統預設時區的當前日期和時間，代碼為：

ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.now();

LocalDateTime.now()也是擷取預設時區的當前日期和時間，有什麼區別呢？LocalDateTime內部不會記錄時區資訊，只會單純記錄年月日時分秒等資訊，而ZonedDateTime除了記錄行事曆資訊，還會記錄時區，它的其他大部分構建方法都需要顯式傳遞時區，比如：

//根據Instant和時區構建ZonedDateTimepublic static ZonedDateTime ofInstant(Instant instant, ZoneId zone)//根據LocalDate, LocalTime和ZoneId構造public static ZonedDateTime of(LocalDate date, LocalTime time, ZoneId zone) 

ZonedDateTime可以直接轉換為Instant，比如：

ZonedDateTime ldt = ZonedDateTime.now();Instant now = ldt.toInstant();

格式化/解析字串

Java 8中，主要的格式化類是java.time.format.DateTimeFormatter，它是安全執行緒的，看個例子：

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(2016,8,18,14,20,45);System.out.println(formatter.format(ldt));

輸出為：

2016-08-18 14:20:45

將字串轉化為日期和時間對象，可以使用對應類的parse方法，比如：

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");String str = "2016-08-18 14:20:45";LocalDateTime ldt = LocalDateTime.parse(str, formatter);

設定和修改時間

修改時期和時間有兩種方式，一種是直接設定絕對值，另一種是在現有值的基礎上進行相對增減操作，Java 8的大部分類都支援這兩種方式，另外，與Joda-Time一樣，Java 8的大部分類都是不可變類，修改操作是通過建立並返回新對象來實現的，原對象本身不會變。

我們來看一些例子。

調整時間為下午3點20

程式碼範例為：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();ldt = ldt.withHour(15).withMinute(20).withSecond(0).withNano(0);

還可以為：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();ldt = ldt.toLocalDate().atTime(15, 20);

三小時五分鐘後

範例程式碼為：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();ldt = ldt.plusHours(3).plusMinutes(5);

LocalDateTime有很多plusXXX和minusXXX方法，用於相對增加和減少時間。

今天0點

可以為：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();ldt = ldt.with(ChronoField.MILLI_OF_DAY, 0);      

ChronoField是一個枚舉，裡面定義了很多表示日曆的欄位，MILLI_OF_DAY表示在一天中的毫秒數，值從0到(24 * 60 * 60 * 1,000) - 1。

還可以為：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.MIN);

LocalTime.MIN表示"00:00"

也可以為：

LocalDateTime ldt = LocalDate.now().atTime(0, 0);

下周二上午10點整

可以為：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();ldt = ldt.plusWeeks(1).with(ChronoField.DAY_OF_WEEK, 2)    .with(ChronoField.MILLI_OF_DAY, 0).withHour(10);

下一個周二上午10點整

上面下周二指定是下周，如果是下一個周二呢？這與當前是周幾有關，如果當前是周一，則下一個周二就是明天，而其他情況則是下周，代碼可以為：

LocalDate ld = LocalDate.now();if(!ld.getDayOfWeek().equals(DayOfWeek.MONDAY)){    ld = ld.plusWeeks(1);}LocalDateTime ldt = ld.with(ChronoField.DAY_OF_WEEK, 2).atTime(10, 0);

針對這種複雜一點的調整，Java 8有一個專門的介面TemporalAdjuster，這是一個函數式介面，定義為：

public interface TemporalAdjuster {    Temporal adjustInto(Temporal temporal);}

Temporal是一個介面，表示日期或時間對象，Instant，LocalDateTime，LocalDate等都實現了它，這個介面就是對日期或時間進行調整，還有一個專門的類TemporalAdjusters，裡面提供了很多TemporalAdjuster的實現，比如，針對下一個周幾的調整，方法是：

public static TemporalAdjuster next(DayOfWeek dayOfWeek)

針對上面的例子，代碼可以為：

LocalDate ld = LocalDate.now();LocalDateTime ldt = ld.with(TemporalAdjusters.next(DayOfWeek.TUESDAY)).atTime(10, 0);

這個next方法是怎麼實現的呢？看代碼：

public static TemporalAdjuster next(DayOfWeek dayOfWeek) {    int dowValue = dayOfWeek.getValue();    return (temporal) -> {        int calDow = temporal.get(DAY_OF_WEEK);        int daysDiff = calDow - dowValue;        return temporal.plus(daysDiff >= 0 ? 7 - daysDiff : -daysDiff, DAYS);    };}

它內部封裝了一些條件判斷和具體調整，提供了更為易用的介面。

TemporalAdjusters中還有很多方法，部分方法如下：

public static TemporalAdjuster firstDayOfMonth()public static TemporalAdjuster lastDayOfMonth()public static TemporalAdjuster firstInMonth(DayOfWeek dayOfWeek)public static TemporalAdjuster lastInMonth(DayOfWeek dayOfWeek)public static TemporalAdjuster previous(DayOfWeek dayOfWeek)public static TemporalAdjuster nextOrSame(DayOfWeek dayOfWeek)

這些方法的含義比較直觀，就不解釋了，它們主要是封裝了日期和時間調整的一些基本操作，更為易用。

明天最後一刻

代碼可以為：

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(LocalDate.now().plusDays(1), LocalTime.MAX);

或者為：

LocalDateTime ldt = LocalTime.MAX.atDate(LocalDate.now().plusDays(1));

本月最後一天最後一刻

代碼可以為：

LocalDateTime ldt =  LocalDate.now()        .with(TemporalAdjusters.lastDayOfMonth())        .atTime(LocalTime.MAX);

lastDayOfMonth()是怎麼實現的呢？看代碼：

public static TemporalAdjuster lastDayOfMonth() {    return (temporal) -> temporal.with(DAY_OF_MONTH, temporal.range(DAY_OF_MONTH).getMaximum());}        

這裡使用了range方法，從它的傳回值可以擷取對應日曆單位的最大最小值，展開來，本月最後一天最後一刻的代碼還可以為：

long maxDayOfMonth = LocalDate.now().range(ChronoField.DAY_OF_MONTH).getMaximum();LocalDateTime ldt =  LocalDate.now()        .withDayOfMonth((int)maxDayOfMonth)        .atTime(LocalTime.MAX);

下個月第一個周一的下午5點整

代碼可以為：

LocalDateTime ldt = LocalDate.now()        .plusMonths(1)        .with(TemporalAdjusters.firstInMonth(DayOfWeek.MONDAY))        .atTime(17, 0);       

時間段的計算

Java 8中表示時間段的類主要有兩個，Period和Duration，Period表示日期之間的差，用年月日表示，不能表示時間，Duration表示時間差，用時分秒錶等表示，也可以用天表示，一天嚴格等於24小時，不能用年月表示，下面看一些例子。

計算兩個日期之間的差

看個Period的例子： 

LocalDate ld1 = LocalDate.of(2016, 3, 24);LocalDate ld2 = LocalDate.of(2017, 7, 12);Period period = Period.between(ld1, ld2);System.out.println(period.getYears() + "年"        + period.getMonths() + "月" + period.getDays() + "天");

輸出為：

1年3月18天

根據生日計算年齡

範例程式碼可以為：

LocalDate born = LocalDate.of(1990,06,20);int year = Period.between(born, LocalDate.now()).getYears();

計算遲到分鐘數

假定早上9點是上班時間，過了9點算遲到，遲到要統計遲到的分鐘數，怎麼計算呢？看代碼：

long lateMinutes = Duration.between(        LocalTime.of(9,0),        LocalTime.now()).toMinutes(); 

與Date/Calendar對象的轉換

Java 8的日期和時間API沒有提供與老的Date/Calendar相互轉換的方法，但在實際中，我們可能是需要的，前面介紹了，Date可以與Instant通過毫秒數相互轉換，對於其他類型，也可以通過毫秒數/Instant相互轉換。

比如，將LocalDateTime按預設時區轉換為Date，代碼可以為：

public static Date toDate(LocalDateTime ldt){    return new Date(ldt.atZone(ZoneId.systemDefault())            .toInstant().toEpochMilli());}

將ZonedDateTime轉換為Calendar，代碼可以為：

public static Calendar toCalendar(ZonedDateTime zdt) {    TimeZone tz = TimeZone.getTimeZone(zdt.getZone());    Calendar calendar = Calendar.getInstance(tz);    calendar.setTimeInMillis(zdt.toInstant().toEpochMilli());    return calendar;}

Calendar保持了ZonedDateTime的時區資訊。

將Date按預設時區轉為LocalDateTime，代碼可以為：

public static LocalDateTime toLocalDateTime(Date date) {    return LocalDateTime.ofInstant(            Instant.ofEpochMilli(date.getTime()),            ZoneId.systemDefault());}

將Calendar轉為ZonedDateTime，代碼可以為：

public static ZonedDateTime toZonedDateTime(Calendar calendar) {    ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.ofInstant(            Instant.ofEpochMilli(calendar.getTimeInMillis()),            calendar.getTimeZone().toZoneId());    return zdt;}

小結

本節簡要介紹了Java 8中的日期和時間API，相比以前版本的Date和Calendar，它引入了更多的類，但概念更為清晰了，更為強大和易用了，Java 8學習了Joda-Time的很多概念和實現，與我們之前介紹的Joda-Time很像。

從91節討論Lambda運算式到本節，關於Java 8的主要內容，我們就介紹完了。

同時，關於整個Java編程的基礎部分，通過共95節的內容，我們也基本探討完了，下一節是本系列文章的最後一篇，我們對全部95節內容進行簡要梳理。

 (與其他章節一樣，本節所有代碼位於 https://github.com/swiftma/program-logic，位於包shuo.laoma.java8.c95下)

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電腦程式的思維邏輯 (95) - Java 8的日期和時間API