JAVA8 之后的新日期API

这个ID不靠谱
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日期专题

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本文将从以下几个方面，简介的解释 java 8 中新的日期组件以及常用的方法

  • 为什么java需要新的日期和时间API
  • 面向机器和人类的日期和时间
  • 定义日期和时间
  • 操作、分析和格式化日期
  • 不同时区和日期的处理

一、早期版本中的日期问题

在 java 1.0 支持日期和时间仅仅是java.util.Date​这个类，它有个很大的问题是它以1900为基准年份，在表示月份以0为开始。所以要用 Date 表示 2000-1-1,它的形式是new Date(100,0,1)​,看上去太奇怪了。并且在 java 1.0 中 Date 类中仅仅只有机器所在的默认时区。在 java 1.0 发布后，日期问题很快显露出来，并且在后续的 java 1.1 版本中试图修复一些问题，但新的java.util.Calendar​类并没有解决之前的一些问题，比如月份还是以 0 表示首月。Date 中的很多方法被标志为已过期，DateFormat类又仅支持 Date 类，很多开发人员对此感到更加的困惑。

DateFormat 也有其自身问题。在单例模式多线程环境下，多个线程同时访问该实例很有可能出现解析的日期出错，主要的一个原因是 DateFormat 对象内部维护着一个Calenar实例，每次解析时会更改Calendar 实例的值，这是造成多线程问题的首要原因。

鉴于此，第三方的 Joda-Time 孕育而生,弥补 java 本身对日期 API 的不足。Oracle 在 JAVA 8 的时候借鉴了很多 Joda-Time 的特性，推出了新的日期时间 API。

本文会从最简单和常用的日期时间类用例开始，逐步的探索更高级的特性，比如日期时间操作、解析、打印不同的日期时间格式，以及不同的时区和历法。

二、LocalDate,LocalTime,LocalDateTime,Instant,Duration 和 Period

从两个人类和机器的两个维度，介绍 JAVA 新 API 提供的类和其他接口。其中LocalDate、LocalTime、LocalDateTime 和 Period 主要用于人类的日期时，其他的 Instant 和 Duration 用于机器的日期和时间。

2.1 LocalDate和LocalTime

LocalDate 和 LocalTime是见到就能大概猜到的两个类，分别表示日期和时间。它们都有类似的工厂方式去创建，并且都是不可变的，换言之，对它们的修改不会改变原来的值，而是会返回一个新的实例对象。下面就从 LocalDate 的创建开始吧

// 创建实例对象2017年9月21日
LocalDate date = LocalDate.of(2017, 9, 21);   
// 得到2017
int year = date.getYear();                
// 得到月份的英语表示
Month month = date.getMonth();          
int day = date.getDayOfMonth();     
// 星期的英语表示          
DayOfWeek dow = date.getDayOfWeek();  
// 月份的长度   
int len = date.lengthOfMonth();  
// 是否闰年     
boolean leap = date.isLeapYear();

LocalTIme 的用法类似，也有一个和 LocalDate 对应的静态工厂方法。

  LocalTime time = LocalTime.of(13, 45, 20);
  int hour = time.getHour();
  int minute = time.getMinute();
  int second = time.getSecond();

LocalDate 和 LocalTime 的组合形式是另外一个类，叫 LocalDateTime, 是我们日常开发中最常用的类，它的使用方式如下

    LocalDateTime dt1 = LocalDateTime.of(2017, Month.SEPTEMBER, 21, 13, 45, 20);
    LocalDateTime dt2 = LocalDateTime.of(date, time);
    LocalDateTime dt3 = date.atTime(13, 45, 20);
    LocalDateTime dt4 = date.atTime(time);
    LocalDateTime dt5 = time.atDate(date);

2.3 用于表示机器时间的Instant类

JAVA 中的java.time.Instan​类，和人类在使用日期时间会使用星期、月份、年份等概念不同，它是表示从 UTC 1970年1月1日开始，到特定时间的时间搓。和前面介绍的类一样，Instant 类也有相同的静态工厂方式来创建对象实例

// 从1970年1月1日后的3秒后
Instant.ofEpochSecond(3);
// 从1970年1月1日后的2秒后的1_000_000_000纳秒之后
Instant instant1 = Instant.ofEpochSecond(2, 2_000_000_000);

2.4 Duration和Period类

我们目前看到的所有类都是 java.time.temporal​ 接口的实现类，Temporal 接口定义如何定义读取和操作日期时间类的值，下面介绍的 Duration 和 Period 类则时间间隔相关的类。

Duration d1 = Duration.between(time1, time2); 
Duration d1 = Duration.between(dateTime1, dateTime2); 
Duration d2 = Duration.between(instant1, instant2);

System.out.println(d1.get(ChronoUnit.SECONDS));
System.out.println(d1.get(ChronoUnit.DAYS));

上面的三行代码获取的是第二个参数减去第一个参数的间隔值，Duration默认的两个日期的差值是秒，并且想获取其他形式的差值时会抛出异常。需要注意的是，between 两个参数不能一个是 Instant，另外一个事 LocalDateTime, 否则就会抛出异常。

如果需要两个日期间表示年数、月数、天数等的间隔，用Period会更加的便利，我们先看下面的例子

Period tenDays = Period.between(LocalDate.of(2020, 9, 11), 
        LocalDate.of(2025, 10, 21));
// 输出 1
System.out.println(tenDays.getMonths());
// 输出 5
System.out.println(tenDays.getYears());
// 输出 61
System.out.println(tenDays.toTotalMonths());

Period还有一个便利的方法，用月数来表示两个日期的间隔。除此之外，它们都还有各自的方式来创建一个相隔日期的实例对象。

Duration threeMinutes = Duration.ofMinutes(3);
Duration threeMinutes = Duration.of(3, ChronoUnit.MINUTES); 
Period tenDays = Period.ofDays(10);
Period threeWeeks = Period.ofWeeks(3);
Period twoYearsSixMonthsOneDay = Period.of(2, 6, 1);

三、操作、解析和格式化日期

对一个LocalDate对象实例而言，最通用的修改它的属性值大致就是一些列以 with 开头的方法了。这里再提一些，目前提到的所有新 API 的类，都是不可变更的，就是说说有在这些类上的更改操作，都是返回一个新的实例对象。下面的方法是常用的一些改变属性的方法

LocalDate date1 = LocalDate.of(2023, 9, 21);  
LocalDate date2 = date1.withYear(2022);              
LocalDate date3 = date2.withDayOfMonth(25); 
// ChronoField.DAY_OF_YEAR      修改当年的天数
// ChronoField.DAY_OF_MONTH    修改当月的天数        
LocalDate date4 = date3.with(ChronoField.MONTH_OF_YEAR, 2);

上面提到的四个方法，本质上而言都是最后哪个方法的简化形式，我们还可以传ChronoField 的不同枚举值来实现修改当月和当年的天数值。

3.2 更直观的修改方式

除了上面介绍的以 with 开头的实例方式，还有其他更加语义化的方式修改属性值

LocalDate date1 = LocalDate.of(2024, 9, 21);
LocalDate date2 = date1.plusWeeks(1);
LocalDate date3 = date2.minusYears(6);

LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
LocalDateTime localDateTime1 = localDateTime.plusHours(1);

3.3 TemporalAdjusters接口

上面提到的这些修改日期和时间的方式，都是比较直观的，也是日常开发中使用最频繁的使用方式了。但有的时候我们需要一些更加灵活的方式，我们先看下面的两个例子。

LocalDate date1 = LocalDate.of(2025, 1, 12);   
// 1月19        
LocalDate date2 = date1.with(next(DayOfWeek.SUNDAY)); 
// 1月31  
LocalDate date3 = date2.with(lastDayOfMonth());

上面的例子中，with 方法在处理完上面调用后，一个返回下个周日，另外一个返回本月的最后一天。 with 方法接收一个java.time.temporal.TemporalAdjuster ​ 函数接口，而java.time.temporal.TemporalAdjusters​这个类定义了很多常用的静态方法，每个静态方式都返回一个 TemporalAdjuster 的实现。下面截图是所有 TemporalAdjusters 所有的方法，这些方法给开发很大的便利。

image-20250112114856-8szk6mi.png

除了系统自带的 TemporalAdjusters 外，我们其实可以通过实现TemporalAdjuste接口来定义自己需要的功能，我们想获取下一个工作日。方然这里为了方便，只有所有的周六和周日才是假期，其他都是工作日。按照要求，可以自定

import java.time.DayOfWeek;
import java.time.temporal.Temporal;
import java.time.temporal.TemporalAdjuster;
import java.time.temporal.TemporalAdjusters;

public class NextWorkingDay implements TemporalAdjuster {

    @Override
    public Temporal adjustInto(Temporal temporal) {
        DayOfWeek currentDay = DayOfWeek.from(temporal);
        int daysToAdd;
        if (currentDay == DayOfWeek.FRIDAY) {
            daysToAdd = 3;
        } else if (currentDay == DayOfWeek.SATURDAY) {
            daysToAdd = 2;
        } else {
            daysToAdd = 1;
        }
        return temporal.plus(daysToAdd, TemporalAdjusters.ofDateAdjuster(DayOfWeek::plus));
    }

	public static void main(String[] args) {
        LocalDate today = LocalDate.now();
        LocalDate nextWorkingDay = today.with(new NextWorkingDay());
        System.out.println("下一个工作日是: " + nextWorkingDay);
    }
}

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3.4 格式化和解析日期

格式化和解析日期也是开发中最常用的动作之一。在 java 新版本中使用DateTimeFormatter类处理这些操作，下面的例子简单的演示该类的使用方式。

LocalDate date = LocalDate.of(2014, 3, 18);
// 20140318
String s1 = date.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE);
// 2014-03-18
String s2 = date.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE);

LocalDate date1 = LocalDate.parse("20140318", DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE);
LocalDate date2 = LocalDate.parse("2014-03-18", DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE);

除了系统自带的格式化形式，还可以自定义，比如中文里常用的

String s3 = date.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日"));

四、时区(ZoneId和UTC/Greenwich)

ZoneId使用：到目前为止，我们使用的关于日期和时间的类都是不涉及到时区概念的。由于时区这个概念在一般性的开发中碰到的会比较少，这里就介绍下可能得使用场景把。假设开发了一个航班查询的应用，在北京的员工需要查看在纽约航班的一些信息，按照新的API提供的方式我们可以用下面的方式来查询

    LocalDateTime eventDateTimeInBeijing = LocalDateTime.of(2025, 1, 12, 14, 0);
    ZoneId beijingZoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
   
    // 为纽约（美国东部时间，西五区）用户显示活动时间
    ZoneId newYorkZoneId = ZoneId.of("America/New_York");
    ZonedDateTime eventDateTimeInNewYork = zonedDateTime.withZoneSameInstant(newYorkZoneId);

通过这样的方式，在北京的人可以快速的吧北京的时间转化为纽约当前对应的时间，并且在碰到夏令时的情况会自动的帮我们把时间转化好。

ZoneOffset使用：除了ZoneId,还可以使用ZoneOffset来设置时区，剩余应用场景和ZoneId一样。

    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
    ZoneOffset offsetForUTCPlus8 = ZoneOffset.ofHours(8);
    ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.of(localDateTime, offsetForUTCPlus8);
    System.out.println("使用ZoneOffset创建的ZonedDateTime: " + zonedDateTime);

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