Java 8新特性（四）：新的時間和日期API

本文首發於一書生VOID的博客。 原文連接：Java 8新特性（四）：新的時間和日期API

---

Java 8另外一個新增的重要特性就是引入了新的時間和日期API，它們被包含在java.time包中。藉助新的時間和日期API能夠以更簡潔的方法處理時間和日期。

在介紹本篇文章內容以前，咱們先來討論Java 8爲何要引入新的日期API，與以前的時間和日期處理方式有什麼不一樣？

在Java 8以前，全部關於時間和日期的API都存在各類使用方面的缺陷，主要有：

1. Java的java.util.Date和java.util.Calendar類易用性差，不支持時區，而且是可變的，也就意味着他們都不是線程安全的；
2. 用於格式化日期的類DateFormat被放在java.text包中，它是一個抽象類，因此咱們須要實例化一個SimpleDateFormat對象來處理日期格式化，而且DateFormat也是非線程安全，這意味着若是你在多線程程序中調用同一個DateFormat對象，會獲得意想不到的結果。
3. 對日期的計算方式繁瑣，並且容易出錯，由於月份是從0開始的，這意味着從Calendar中獲取的月份須要加一才能表示當前月份。

因爲以上這些問題，出現了一些三方的日期處理框架，例如Joda-Time，data4j等開源項目。可是，Java須要一套標準的用於處理時間和日期的框架，因而Java 8中引入了新的日期API。新的日期API是JSR-310規範的實現，Joda-Time框架的做者正是JSR-310的規範的倡導者，因此能從Java 8的日期API中看到不少Joda-Time的特性。

Java 8日期/時間類

Java 8的日期和時間類包含LocalDate、LocalTime、Instant、Duration以及Period，這些類都包含在java.time包中，下面咱們看看這些類的用法。

LocalDate和LocalTime

LocalDate類表示一個具體的日期，但不包含具體時間，也不包含時區信息。能夠經過LocalDate的靜態方法of()建立一個實例，LocalDate也包含一些方法用來獲取年份，月份，天，星期幾等：

LocalDate localDate = LocalDate.of(2017, 1, 4);     // 初始化一個日期：2017-01-04
int year = localDate.getYear();                     // 年份：2017
Month month = localDate.getMonth();                 // 月份：JANUARY
int dayOfMonth = localDate.getDayOfMonth();         // 月份中的第幾天：4
DayOfWeek dayOfWeek = localDate.getDayOfWeek();     // 一週的第幾天：WEDNESDAY
int length = localDate.lengthOfMonth();             // 月份的天數：31
boolean leapYear = localDate.isLeapYear();          // 是否爲閏年：false
複製代碼

也能夠調用靜態方法now()來獲取當前日期：

LocalDate now = LocalDate.now();
複製代碼

LocalTime和LocalDate相似，他們之間的區別在於LocalDate不包含具體時間，而LocalTime包含具體時間，例如：

LocalTime localTime = LocalTime.of(17, 23, 52);     // 初始化一個時間：17:23:52
int hour = localTime.getHour();                     // 時：17
int minute = localTime.getMinute();                 // 分：23
int second = localTime.getSecond();                 // 秒：52
複製代碼

LocalDateTime

LocalDateTime類是LocalDate和LocalTime的結合體，能夠經過of()方法直接建立，也能夠調用LocalDate的atTime()方法或LocalTime的atDate()方法將LocalDate或LocalTime合併成一個LocalDateTime：

LocalDateTime ldt1 = LocalDateTime.of(2017, Month.JANUARY, 4, 17, 23, 52);

LocalDate localDate = LocalDate.of(2017, Month.JANUARY, 4);
LocalTime localTime = LocalTime.of(17, 23, 52);
LocalDateTime ldt2 = localDate.atTime(localTime);
複製代碼

LocalDateTime也提供用於向LocalDate和LocalTime的轉化：

LocalDate date = ldt1.toLocalDate();
LocalTime time = ldt1.toLocalTime();
複製代碼

Instant

Instant用於表示一個時間戳，它與咱們常使用的System.currentTimeMillis()有些相似，不過Instant能夠精確到納秒（Nano-Second），System.currentTimeMillis()方法只精確到毫秒（Milli-Second）。若是查看Instant源碼，發現它的內部使用了兩個常量，seconds表示從1970-01-01 00:00:00開始到如今的秒數，nanos表示納秒部分（nanos的值不會超過999,999,999）。Instant除了使用now()方法建立外，還能夠經過ofEpochSecond方法建立：

Instant instant = Instant.ofEpochSecond(120, 100000);
複製代碼

ofEpochSecond()方法的第一個參數爲秒，第二個參數爲納秒，上面的代碼表示從1970-01-01 00:00:00開始後兩分鐘的10萬納秒的時刻，控制檯上的輸出爲：

1970-01-01T00:02:00.000100Z
複製代碼

Duration

Duration的內部實現與Instant相似，也是包含兩部分：seconds表示秒，nanos表示納秒。二者的區別是Instant用於表示一個時間戳（或者說是一個時間點），而Duration表示一個時間段，因此Duration類中不包含now()靜態方法。能夠經過Duration.between()方法建立Duration對象：

LocalDateTime from = LocalDateTime.of(2017, Month.JANUARY, 5, 10, 7, 0);    // 2017-01-05 10:07:00
LocalDateTime to = LocalDateTime.of(2017, Month.FEBRUARY, 5, 10, 7, 0);     // 2017-02-05 10:07:00
Duration duration = Duration.between(from, to);     // 表示從 2017-01-05 10:07:00 到 2017-02-05 10:07:00 這段時間

long days = duration.toDays();              // 這段時間的總天數
long hours = duration.toHours();            // 這段時間的小時數
long minutes = duration.toMinutes();        // 這段時間的分鐘數
long seconds = duration.getSeconds();       // 這段時間的秒數
long milliSeconds = duration.toMillis();    // 這段時間的毫秒數
long nanoSeconds = duration.toNanos();      // 這段時間的納秒數
複製代碼

Duration對象還能夠經過of()方法建立，該方法接受一個時間段長度，和一個時間單位做爲參數：

Duration duration1 = Duration.of(5, ChronoUnit.DAYS);       // 5天
Duration duration2 = Duration.of(1000, ChronoUnit.MILLIS);  // 1000毫秒
複製代碼

Period

Period在概念上和Duration相似，區別在於Period是以年月日來衡量一個時間段，好比2年3個月6天：

Period period = Period.of(2, 3, 6);
複製代碼

Period對象也能夠經過between()方法建立，值得注意的是，因爲Period是以年月日衡量時間段，因此between()方法只能接收LocalDate類型的參數：

// 2017-01-05 到 2017-02-05 這段時間
Period period = Period.between(
                LocalDate.of(2017, 1, 5),
                LocalDate.of(2017, 2, 5));
複製代碼

日期的操做和格式化

增長和減小日期

Java 8中的日期/時間類都是不可變的，這是爲了保證線程安全。固然，新的日期/時間類也提供了方法用於建立對象的可變版本，好比增長一天或者減小一天：

LocalDate date = LocalDate.of(2017, 1, 5);          // 2017-01-05

LocalDate date1 = date.withYear(2016);              // 修改成 2016-01-05
LocalDate date2 = date.withMonth(2);                // 修改成 2017-02-05
LocalDate date3 = date.withDayOfMonth(1);           // 修改成 2017-01-01

LocalDate date4 = date.plusYears(1);                // 增長一年 2018-01-05
LocalDate date5 = date.minusMonths(2);              // 減小兩個月 2016-11-05
LocalDate date6 = date.plus(5, ChronoUnit.DAYS);    // 增長5天 2017-01-10
複製代碼

上面例子中對於日期的操做比較簡單，可是有些時候咱們要面臨更復雜的時間操做，好比將時間調到下一個工做日，或者是下個月的最後一天，這時候咱們可使用with()方法的另外一個重載方法，它接收一個TemporalAdjuster參數，可使咱們更加靈活的調整日期：

LocalDate date7 = date.with(nextOrSame(DayOfWeek.SUNDAY));      // 返回下一個距離當前時間最近的星期日
LocalDate date9 = date.with(lastInMonth(DayOfWeek.SATURDAY));   // 返回本月最後一個星期六
複製代碼

要使上面的代碼正確編譯，你須要使用靜態導入TemporalAdjusters對象：

import static java.time.temporal.TemporalAdjusters.*;
複製代碼

TemporalAdjusters類中包含了不少靜態方法能夠直接使用，下面的表格列出了一些方法：

方法名	描述
dayOfWeekInMonth	返回同一個月中每週的第幾天
firstDayOfMonth	返回當月的第一天
firstDayOfNextMonth	返回下月的第一天
firstDayOfNextYear	返回下一年的第一天
firstDayOfYear	返回本年的第一天
firstInMonth	返回同一個月中第一個星期幾
lastDayOfMonth	返回當月的最後一天
lastDayOfNextMonth	返回下月的最後一天
lastDayOfNextYear	返回下一年的最後一天
lastDayOfYear	返回本年的最後一天
lastInMonth	返回同一個月中最後一個星期幾
next / previous	返回後一個/前一個給定的星期幾
nextOrSame / previousOrSame	返回後一個/前一個給定的星期幾，若是這個值知足條件，直接返回

若是上面表格中列出的方法不能知足你的需求，你還能夠建立自定義的TemporalAdjuster接口的實現，TemporalAdjuster也是一個函數式接口，因此咱們可使用Lambda表達式：

@FunctionalInterface
public interface TemporalAdjuster {
    Temporal adjustInto(Temporal temporal);
}
複製代碼

好比給定一個日期，計算該日期的下一個工做日（不包括星期六和星期天）：

LocalDate date = LocalDate.of(2017, 1, 5);
date.with(temporal -> {
    // 當前日期
    DayOfWeek dayOfWeek = DayOfWeek.of(temporal.get(ChronoField.DAY_OF_WEEK));

    // 正常狀況下，每次增長一天
    int dayToAdd = 1;

    // 若是是星期五，增長三天
    if (dayOfWeek == DayOfWeek.FRIDAY) {
        dayToAdd = 3;
    }

    // 若是是星期六，增長兩天
    if (dayOfWeek == DayOfWeek.SATURDAY) {
        dayToAdd = 2;
    }

    return temporal.plus(dayToAdd, ChronoUnit.DAYS);
});
複製代碼

格式化日期

新的日期API中提供了一個DateTimeFormatter類用於處理日期格式化操做，它被包含在java.time.format包中，Java 8的日期類有一個format()方法用於將日期格式化爲字符串，該方法接收一個DateTimeFormatter類型參數：

LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
String strDate1 = dateTime.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE);    // 20170105
String strDate2 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE);    // 2017-01-05
String strDate3 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_TIME);    // 14:20:16.998
String strDate4 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd"));   // 2017-01-05
String strDate5 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("今天是：YYYY年 MMMM DD日 E", Locale.CHINESE)); // 今天是：2017年 一月 05日 星期四
複製代碼

一樣，日期類也支持將一個字符串解析成一個日期對象，例如：

String strDate6 = "2017-01-05";
String strDate7 = "2017-01-05 12:30:05";

LocalDate date = LocalDate.parse(strDate6, DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd"));
LocalDateTime dateTime1 = LocalDateTime.parse(strDate7, DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
複製代碼

時區

Java 8中的時區操做被很大程度上簡化了，新的時區類java.time.ZoneId是原有的java.util.TimeZone類的替代品。ZoneId對象能夠經過ZoneId.of()方法建立，也能夠經過ZoneId.systemDefault()獲取系統默認時區：

ZoneId shanghaiZoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
ZoneId systemZoneId = ZoneId.systemDefault();
複製代碼

of()方法接收一個「區域/城市」的字符串做爲參數，你能夠經過getAvailableZoneIds()方法獲取全部合法的「區域/城市」字符串：

Set<String> zoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();
複製代碼

對於老的時區類TimeZone，Java 8也提供了轉化方法：

ZoneId oldToNewZoneId = TimeZone.getDefault().toZoneId();
複製代碼

有了ZoneId，咱們就能夠將一個LocalDate、LocalTime或LocalDateTime對象轉化爲ZonedDateTime對象：

LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.of(localDateTime, shanghaiZoneId);
複製代碼

將zonedDateTime打印到控制檯爲：

2017-01-05T15:26:56.147+08:00[Asia/Shanghai]
複製代碼

ZonedDateTime對象由兩部分構成，LocalDateTime和ZoneId，其中2017-01-05T15:26:56.147部分爲LocalDateTime，+08:00[Asia/Shanghai]部分爲ZoneId。

另外一種表示時區的方式是使用ZoneOffset，它是以當前時間和**世界標準時間（UTC）/格林威治時間（GMT）**的誤差來計算，例如：

ZoneOffset zoneOffset = ZoneOffset.of("+09:00");
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
OffsetDateTime offsetDateTime = OffsetDateTime.of(localDateTime, zoneOffset);
複製代碼

其餘曆法

Java中使用的歷法是ISO 8601日曆系統，它是世界民用曆法，也就是咱們所說的公曆。平年有365天，閏年是366天。閏年的定義是：非世紀年，能被4整除；世紀年能被400整除。爲了計算的一致性，公元1年的前一年被當作公元0年，以此類推。

此外Java 8還提供了4套其餘曆法（很奇怪爲何沒有漢族人使用的農曆），每套曆法都包含一個日期類，分別是：

• ThaiBuddhistDate：泰國佛教歷
• MinguoDate：中華民國曆
• JapaneseDate：日本歷
• HijrahDate：伊斯蘭曆

每一個日期類都繼承ChronoLocalDate類，因此能夠在不知道具體曆法的狀況下也能夠操做。不過這些曆法通常不經常使用，除非是有某些特殊需求狀況下才會使用。

這些不一樣的歷法也能夠用於向公曆轉換：

LocalDate date = LocalDate.now();
JapaneseDate jpDate = JapaneseDate.from(date);
複製代碼

因爲它們都繼承ChronoLocalDate類，因此在不知道具體曆法狀況下，能夠經過ChronoLocalDate類操做日期：

Chronology jpChronology = Chronology.ofLocale(Locale.JAPANESE);
ChronoLocalDate jpChronoLocalDate = jpChronology.dateNow();
複製代碼

咱們在開發過程當中應該儘可能避免使用ChronoLocalDate，儘可能用與曆法無關的方式操做時間，由於不一樣的歷法計算日期的方式不同，好比開發者會在程序中作一些假設，假設一年中有12個月，若是是中國農曆中包含了閏月，一年有多是13個月，但開發者認爲是12個月，多出來的一個月屬於明年的。再好比假設年份是累加的，過了一年就在原來的年份上加一，但日本天皇在換代以後須要從新紀年，因此過了一年年份可能會從1開始計算。

在實際開發過程當中建議使用LocalDate，包括存儲、操做、業務規則的解讀；除非須要將程序的輸入或者輸出本地化，這時可使用ChronoLocalDate類。