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如何才能在Java中优雅的操纵时间？

阿里开发者 · 公众号 · 科技公司 · 2024-11-11 08:30

正文

阿里妹导读

怎么才能在Java中优雅的操纵时间呢，作者整理了相关的概念和工具类，希望帮助大家在代码开发的过程中对时间的使用更加优雅。

在开发时候，发现有很多需要用到时间的地方，例如记录操作的时间、比较时间判断产品是否有效等。总而言之，时间是我们业务开发必须关注、时刻注意的点。但目前工程的代码中使用了非常多时间的工具类，一会儿用Java.util.Date记录时间，一会用Java.time.LocalDateTime记录时间，怎么才能在Java中优雅的操纵时间呢，我整理了相关的概念和工具类，希望帮助大家在代码开发的过程中对对时间的使用更加优雅。

这里先写一个结论：

建议使用java8的时间API，在安全性和易用性上都远高于java.util.Date。
目前比较流行的封装java API的时间工具类大都基于java.util.Date，建议在开发过程中根据业务需要基于java.time.*的方法封装工具类（文末给出了一个简单的实现）。

时间在计算机中的存储和展示

时间以整数的方式进行存储：时间在计算机中存储的本质是一个整数，称为Epoch Time（时间戳），计算从1970年1月1日零点（格林威治时间/GMT+00:00)到现在所经历的秒数。

在java程序中，时间戳通常使用long表示毫秒数，通过System.currentTimeMillis()可以获取时间戳。时间戳对我们人来说是不易理解的，因此需要将其转换为易读的时间，例如，2024-10-7 20:21:59（实际上说的是本地时间），而同一时刻不同时区的人看到的本地时间是不一样，所以在时间展示的时候需要加上时区的信息，才能精准的找到对应的时刻。

时区与世界时间标准相关：

世界时间的标准在1972年发生了变化，但我们在开发程序的时候可以忽略GMT和UTC的差异，因为计算机的时钟在联网的时候会自动与时间服务器同步时间。

本地时间等于我们所在（或者所使用）时区内的当地时间，它由与世界标准时间（UTC）之间的偏移量来定义。这个偏移量可以表示为 UTC- 或 UTC+，后面接上偏移的小时和分钟数。例如：GMT+08:00或者UTC+08:00表示东八区，2024-10-7 20:21:59 UTC+08:00便可以精准的定位一个时刻。

日期API

JDK以版本8为界，有两套处理日期/时间的API。

简单的比较如下：

java.util

在jdk8之前，Java使用java.util中的API对处理时间。

在获取年月日的时候，Date和Calendar需要进行不同的转换=>规则不统一。

Date

java.util.Date用于表示一个日期和时间的对象，实现很简单（实际上存储了一个long类型的以毫秒表示的时间戳，在通过new Date()获取当前时间的时候，实际上是通过System.currentTimeMillis()获取时间戳进行赋值）。


public class Date {    long fastTime;
    public Date(long date) {        fastTime = date;    }
    public long getTime() {        return fastTime;    }}

java.util.Date承载的功能有限，且在利用Date类获取具体年/月/日的时候需要注意：getYear()返回的年份必须加上1900，getMonth()返回的月份是0-11分别表示1-12月，所以要加1，而getDate()返回的日期范围是1~31，又不能加1。

Calendar

Calendar可以用于获取并设置年、月、日、时、分、秒，它和Date比，主要多了一个可以做简单的日期和时间运算的功能，但代码粗糙，API不好用，性能也不好。

Calendar对象getTime()可以获得Date对象：


import java.util.*;
public class Main {    public static void main(String[] args) {        // 获取当前时间:        Calendar c = Calendar.getInstance();        int y = c.get(Calendar.YEAR);//返回年份不用转换        int m = 1 + c.get(Calendar.MONTH);//返回月份需要加1        int d = c.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);        int w = c.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);//返回的        int hh = c.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);        int mm = c.get(Calendar.MINUTE);        int ss = c.get(Calendar.SECOND);        int ms = c.get(Calendar.MILLISECOND);        System.out.println(y + "-" + m + "-" + d + " " + w + " " + hh + ":" + mm + ":" + ss + "." + ms);    }}


import java.text.*;import java.util.*;
public class Main {    public static void main(String[] args) {        // 当前时间:        Calendar c = Calendar.getInstance();        // 清除所有:        c.clear();        // 设置年月日时分秒:        c.set(2019, 10 /* 11月 */, 20, 8, 15, 0);        // 加5天并减去2小时:        c.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, 5);        c.add(Calendar.HOUR_OF_DAY, -2);        // 显示时间:        var sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");        Date d = c.getTime();        System.out.println(sdf.format(d));        // 2019-11-25 6:15:00    }}

TimeZone

Calendar和Date相比，它提供了时区转换的功能。时区用TimeZone对象表示。

时区的唯一标识是以字符串表示的ID，获取指定TimeZone对象也是以这个ID为参数获取，GMT+09:00、Asia/Shanghai都是有效的时区ID。可以通过TimeZone.getAvailableIDs()获取系统支持的所有ID。


import java.text.*;import java.util.*;
public class learnTime {    public static void main(String[] args) {        // 当前时间:        Calendar c = Calendar.getInstance();        // 清除所有字段:        c.clear();        // 设置为北京时区:        c.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("Asia/Shanghai"));        // 设置年月日时分秒:        c.set(2024, 9 /* 10月 */, 10, 8, 15, 0);        // 显示时间:        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");        sdf.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("America/New_York"));        System.out.println(sdf.format(c.getTime()));        // 2024-10-09 20:15:00    }}

java.text.SimpleDateFormat

Date和SimpleDateFormat使用解析时间：


// SimpleDateFormat线程不安全，每次使用都要构造新的，在初始的时候定义解析的字符串格式SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
// 将指定字符串String解析为DateDate date = format.parse("2024-10-07 16:10:22");
// 将Date格式化为StringString str = format.format(date);

由于SimpleDateFormat线程不安全，为了提升性能，会使用ThreadLocalCache，如下：


static final ThreadLocal SIMPLE_DATE_FORMAT_LOCAL     = ThreadLocal.withInitial(        () -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

Java.time.*

开源社区开发了一个日期类Joda，API清晰，性能较好，提交了JSR-310，在java8中称为JDK基础类库。

本地日期和时间：LocalDateTime（日期和时间），LocalDate（日期），LocalTime（时间）；

因为没有时区无法与时间戳转换。

带时区的日期和时间：ZonedDateTime；
时刻：Instant；
时区：ZoneId，ZoneOffset；
时间间隔：Duration。

以及一套新的用于取代SimpleDateFormat的格式化类型DateTimeFormatter。

LocalDate/LocalTime/LocalDateTime

默认严格按照ISO 8601规定日期和时间格式进行打印（日期和时间的分隔符是T）。

日期：yyyy-MM-dd; 时间HH:mm:ss；
日期和时间：yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss；

可以解析简单格式获取类型：


LocalDateTime localDayTime=LocalDateTime.of(2024, 10, 07, 8, 15, 0);LocalDate localDay=LocalDate.of(2024, 10, 07); LocalTime localTime=LocalTime.parse("08:15:07");

有对日期和时间进行加减的非常简单的链式调用，通过plusXxx()/minusXxx()对时间进行变换：


public class learnTime {    public static void main(String[] args) {        LocalDateTime dt = LocalDateTime.of(2024, 10, 10, 20, 30, 59);        System.out.println(dt);        // 加5天减3小时:2024-10-10T20:30:59        LocalDateTime dt2 = dt.plusDays(5).minusHours(3);        System.out.println(dt2); // 2024-10-15T17:30:59        // 减1月:        LocalDateTime dt3 = dt2.minusMonths(1); //2024-09-15T17:30:59        System.out.println(dt3); // 2019-09-30T17:30:59    }}

对日期和时间进行调整使用withXxx()，例如将月份调整为：
9月 dataLocalTime.withMonth(9)
复杂的操作：获取特殊时间

with和TemporalAdjusters配合使用找到特殊时间（当月的第一天）。


public class Main {    public static void main(String[] args) {        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        // 获取本月第一天0:00时刻:        System.out.println("当月第一天0:00时刻"+now.withDayOfMonth(1).atStartOfDay());        //获取当月第一天        System.out.println("当月第一天："+now.with(TemporalAdjusters.firstDayOfMonth()));        //获取下月第一天        System.out.println("下月第一天："+now.with(TemporalAdjusters.firstDayOfNextMonth()));        //获取明年第一天        System.out.println("明年第一天："+now.with(TemporalAdjusters.firstDayOfNextYear()));        //获取本年第一天        System.out.println("本年第一天："+now.with(TemporalAdjusters.firstDayOfYear()));        //获取当月最后一天        System.out.println("当月最后一天："+now.with(TemporalAdjusters.lastDayOfMonth()));        //获取本年最后一天        System.out.println("本年最后一天："+now.with(TemporalAdjusters.lastDayOfYear()));        //获取当月第三周星期五        System.out.println("当月第三周星期五："+now.with(TemporalAdjusters.dayOfWeekInMonth(3, DayOfWeek.FRIDAY)));        //获取上周一        System.out.println("上周一："+now.with(TemporalAdjusters.previous(DayOfWeek.MONDAY)));        //获取下周日        System.out.println("下周日："+now.with(TemporalAdjusters.next(DayOfWeek.SUNDAY)));
    }}

比较可以使用 isBefore()和isAfter()。

Duration和Period

Duration：
基于时间值(Instant/LocalDateTime)，表示两个时刻时间的时间间隔，适合处理较短的时间，需要更高的精确性。

使用between()方法比较两个瞬间的差；
使用getSeconds()或getNanosecends()方法获取时间单元的值；
获得具体的粒度的间隔：ofDays(),ofHours(), ofMillis(), ofMinutes(), ofNanos(), ofSeconds()；
通过文本创建Duration对象，格式为 “PnDTnHnMn.nS”，
Duration.parse("P1DT1H10M10.5S")；
使用toDays(), toHours(), toMillis(), toMinutes()方法把Duration对象可以转成其他时间单元；
通过 plusX()、minusX()方法增加或减少Duration对象，其中X表示days, hours, millis, minutes, nanos 或 seconds。

Period基于日期值，表示一段时间的年、月、日：

使用between()方法比较两个日期的差；
使用getYears(),getMonhs(),getDays()方法获取具体粒度差距（返回的类型是int）；
通过文本创建Period对象，格式为 “PnYnMnD”：Period.parse("P2Y3M5D")；
可以通过plusX()、minusX()方法进行增加或减少，其中X表示日期单元；

ZonedDateTime

ZonedDateTime是LocalDateTime加ZoneId。

ZonedDateTime 带时区时间的常见方法：

now()：获取当前时区的ZonedDateTime对象
now(ZoneId zone)：获取指定时区的ZonedDateTime对象
getYear, getMonthValue, getDayOfMonth等：
获取年月日、时分秒、纳秒等
withXxx(时间)：修改时间系列的方法
minusXxx(时间)：减少时间系列的方法
plusXxx(时间)：增加时间系列的方法

时区转换


import java.time.*;
public class Main {    public static void main(String[] args) {        // 以中国时区获取当前时间:        ZonedDateTime zbj = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));        // 转换为纽约时间:        ZonedDateTime zny = zbj.withZoneSameInstant(ZoneId.of("America/New_York"));        System.out.println(zbj);        System.out.println(zny);    }}

ZoneId时区类

时区类，功能和java.util.TimeZone类似。

ZoneId支持两种类型格式初始化，一种是时区偏移的格式（基于UTC/Greenwich时），一种是地域时区的格式（eg：Europe/Paris）。ZoneId是抽象类，具体的逻辑实现由来子类完成，ZoneOffset处理时区偏移类型的格式，ZoneRegion处理基于地域时区的格式：

getAvailableZoneIds(): 获取Java中支持的所有时区
systemDefault(): 获取系统默认时区
of(String zoneId): 获取一个指定时区

Instant

时间线上的某个时刻/时间戳

通过获取Instant的对象可以拿到此刻的时间，该时间由两部分组成：从1970-01-01 00：00：00 开始走到此刻的总秒数＋不够1秒的纳秒数。

作用：可以用来记录代码的执行时间，或用于记录用户操作某个事件的时间点。
传统的Date类，只能精确到毫秒，并且是可变对象。
新增的Instant类，可以精确到纳秒，并且是不可变对象，推荐用Instant代替Date。


//1、创建Instant的对象，获取此刻时间信息Instant now = Instant.now(); //不可变对象//2、获取总秒数long second = now.getEpochSecond();system.out.println(second) ;//3、不够1秒的纳秒数int nano = now.getNano();system.out.println(nano) ;
system.out.println(now);//可以进行加减法 Instant instant = now.plusNanos(111);//将纳秒加111
// Instant对象的作用:做代码的性能分析，或者记录用户的操作时间点Instant now1 = Instant.now();//代码执行...Instant now2 = Instant.now();//用这两个时间点相减就可以知道这段代码运行了多少时间

DataTimeFormatter

使用方式，传入格式化字符串，可以指定local。


import java.time.*;import java.time.format.*;import java.util.Locale;
public class Main {    public static void main(String[] args) {        ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.now();        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd'T'HH:mm ZZZZ");        System.out.println(formatter.format(zdt));
        DateTimeFormatter zhFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy MMM dd EE HH:mm", Locale.CHINA);        System.out.println(zhFormatter.format(zdt));
        DateTimeFormatter usFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("E, MMMM/dd/yyyy HH:mm", Locale.US);        System.out.println(usFormatter.format(zdt));
        //2024-10-08T00:25 GMT+08:00        //2024 十月 08 星期二 00:25        //Tue, October/08/2024 00:25    }}

转换

新老API转换参考：https://blog.csdn.net/qq_31635851/article/details/120150588

LocalTimeTime和Date的相互转换：

LocalDateTime不包括时区，而——

Date代表一个具体的时间瞬间，精度为毫秒。

为了从LocalDateTime转换到——

Date，需要提供时区。


// LocalDateTime 转换为 DateLocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();ZonedDateTime zonedDateTime = localDateTime.atZone(ZoneId.systemDefault());Date date = Date.from(zonedDateTime.toInstant());// Date 转换为 LocalDateTimeDate date = new Date();Instant instant = date.toInstant();LocalDateTime localDateTime = instant.atZone(ZoneId.systemDefault()).toLocalDateTime();

数据库映射变化

java.util.Date和数据库映射：
java.time.*和数据库映射：

mybatis 3.5.0以后已经支持，有LocalDateTimeTypeHandler等类型处理器支持，不需要额外操作。
比较老的mybatis版本可能会报错，需要添加相关的依赖。

<dependency><groupId>org.mybatisgroupId><artifactId>mybatis-typehandlers-jsr310artifactId><version>1.0.2version>dependency>

Mybatis中和时间相关的 jdbcType和javaType、typeHandler的对照关系

操作时间相关的工具

有一些对基础的API进行了封装便于我们在开发中有效的处理时间。

蚂蚁时间工具类：
com.iwallet.biz.common.util.DateUtil

基于Java.Util.Date,提供了广泛的日期/时间处理方法，可满足绝大部分需求。

org.apache.commons.lang3.time

包括多种基于Java.util.Date封装的工具类，提供了很多方便操作日期和时间的算法。

目前暂时没有发现基于Java.time*封装的公共的时间工具类。

在很多情况下，因为已有的工具类不能满足当下的业务需求，工程内部需要自己实现类似DateUtil的工具类，建议基于java.time*实现相关的工具类。


import java.time.*;import java.time.format.DateTimeFormatter;import java.time.temporal.ChronoUnit;
public class DateUtils {
    // 获取当前日期    public static LocalDate getCurrentDate() {        return LocalDate.now();    }
    // 获取当前时间    public static LocalTime getCurrentTime() {        return LocalTime.now();    }
    // 获取当前日期时间    public static LocalDateTime getCurrentDateTime() {        return LocalDateTime.now();    }
    // 格式化日期为字符串    public static String formatLocalDate(LocalDate date, String pattern) {        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern(pattern);        return date.format(formatter);    }
    // 解析字符串为LocalDate    public static LocalDate parseLocalDate(String dateStr, String pattern) {        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern(pattern);        return LocalDate.parse(dateStr, formatter);    }
    // 增加指定天数    public static LocalDate addDays(LocalDate date, long days) {        return date.plusDays(days);    }
    // 减少指定天数    public static LocalDate minusDays(LocalDate date, long days) {        return date.minusDays(days);    }
    // 计算两个日期之间的天数差    public static long getDaysBetween(LocalDate startDate, LocalDate endDate) {        return ChronoUnit.DAYS.between(startDate, endDate);    }
    // 获取指定日期所在月份的第一天    public static LocalDate getFirstDayOfMonth(LocalDate date) {        return date.withDayOfMonth(1);    }
    // 获取指定日期所在月份的最后一天    public static LocalDate getLastDayOfMonth(LocalDate date) {        return date.withDayOfMonth(date.lengthOfMonth());    }
    // 判断两个日期是否相等    public static boolean isSameDate(LocalDate date1, LocalDate date2) {        return date1.isEqual(date2);    }
    // 判断日期是否在指定范围内    public static boolean isDateInRange(LocalDate date, LocalDate startDate, LocalDate endDate) {        return date.isAfter(startDate) && date.isBefore(endDate);    }
    // 获取指定日期的星期几    public static DayOfWeek getDayOfWeek(LocalDate date) {        return date.getDayOfWeek();    }
    // 判断是否为闰年    public static boolean isLeapYear(int year) {        return Year.of(year).isLeap();    }
    // 获取指定月份的天数    public static int getDaysInMonth(int year, int month) {        return YearMonth.of(year, month).lengthOfMonth();    }
    // 获取指定日期的年份    public static int getYear(LocalDate date) {        return date.getYear();    }
    // 获取指定日期的月份    public static int getMonth(LocalDate date) {        return date.getMonthValue();    }
    // 获取指定日期的天数    public static int getDayOfMonth(LocalDate date) {        return date.getDayOfMonth();    }
    // 获取指定日期的小时数    public static int getHour(LocalDateTime dateTime) {        return dateTime.getHour();    }
    // 获取指定日期的分钟数    public static int getMinute(LocalDateTime dateTime) {        return dateTime.getMinute();    }
    // 获取指定日期的秒数    public static int getSecond(LocalDateTime dateTime) {        return dateTime.getSecond();    }
    // 判断指定日期是否在当前日期之前    public static boolean isBefore(LocalDate date) {        return date.isBefore(LocalDate.now());    }
    // 判断指定日期是否在当前日期之后    public static boolean isAfter(LocalDate date) {        return date.isAfter(LocalDate.now());    }
    // 判断指定日期是否在当前日期之前或相等    public static boolean isBeforeOrEqual(LocalDate date) {        return date.isBefore(LocalDate.now()) || date.isEqual(LocalDate.now());    }
    // 判断指定日期是否在当前日期之后或相等    public static boolean isAfterOrEqual(LocalDate date) {        return date.isAfter(LocalDate.now()) || date.isEqual(LocalDate.now());    }
    // 获取指定日期的年龄    public static int getAge(LocalDate birthDate) {        LocalDate currentDate = LocalDate.now();        return Period.between(birthDate, currentDate).getYears();    }
    // 获取指定日期的季度    public static int getQuarter(LocalDate date) {        return (date.getMonthValue() - 1) / 3 + 1;    }
    // 获取指定日期的下一个工作日    public static LocalDate getNextWorkingDay(LocalDate date) {        do {            date = date.plusDays(1);        } while (date.getDayOfWeek() == DayOfWeek.SATURDAY || date.getDayOfWeek() == DayOfWeek.SUNDAY);        return date;    }
    // 获取指定日期的上一个工作日    public static LocalDate getPreviousWorkingDay(LocalDate date) {        do {            date = date.minusDays(1);        } while (date.getDayOfWeek() == DayOfWeek.SATURDAY || date.getDayOfWeek() == DayOfWeek.SUNDAY);        return date;    }
    // 获取指定日期所在周的第一天（周一）    public static LocalDate getFirstDayOfWeek(LocalDate date) {        return date.with(DayOfWeek.MONDAY);    }
    // 获取指定日期所在周的最后一天（周日）    public static LocalDate getLastDayOfWeek(LocalDate date) {        return date.with(DayOfWeek.SUNDAY);    }
    // 获取指定日期所在年的第一天    public static LocalDate getFirstDayOfYear(LocalDate date) {        return date.withDayOfYear(1);    }
    // 获取指定日期所在年的最后一天    public static LocalDate getLastDayOfYear(LocalDate date) {        return date.withDayOfYear(date.lengthOfYear());    }
    // 获取指定日期所在季度的第一天    public static LocalDate getFirstDayOfQuarter(LocalDate date) {        int month = (date.getMonthValue() - 1) / 3 * 3 + 1;        return LocalDate.of(date.getYear(), month, 1);    }
    // 获取指定日期所在季度的最后一天    public static LocalDate getLastDayOfQuarter(LocalDate date) {        int month = (date.getMonthValue() - 1) / 3 * 3 + 3;        return LocalDate.of(date.getYear(), month, Month.of(month).maxLength());    }
    // 判断指定日期是否为工作日（周一至周五）    public static boolean isWeekday(LocalDate date) {        return date.getDayOfWeek() != DayOfWeek.SATURDAY && date.getDayOfWeek() != DayOfWeek.SUNDAY;    }
    // 判断指定日期是否为周末（周六或周日）    public static boolean isWeekend(LocalDate date) {        return date.getDayOfWeek() == DayOfWeek.SATURDAY || date.getDayOfWeek() == DayOfWeek.SUNDAY;    }
    // 获取指定日期所在月份的工作日天数    public static int getWeekdayCountOfMonth(LocalDate date) {        int weekdayCount = 0;        LocalDate firstDayOfMonth = getFirstDayOfMonth(date);        LocalDate lastDayOfMonth = getLastDayOfMonth(date);
        while (!firstDayOfMonth.isAfter(lastDayOfMonth)) {            if (isWeekday(firstDayOfMonth)) {                weekdayCount++;            }            firstDayOfMonth = firstDayOfMonth.plusDays(1);        }
        return weekdayCount;    }
    // 获取指定日期所在月份的周末天数    public static int getWeekendCountOfMonth(LocalDate date) {        int weekendCount = 0;        LocalDate firstDayOfMonth = getFirstDayOfMonth(date);        LocalDate lastDayOfMonth = getLastDayOfMonth(date);
        while (!firstDayOfMonth.isAfter(lastDayOfMonth)) {            if (isWeekend(firstDayOfMonth)) {                weekendCount++;            }            firstDayOfMonth = firstDayOfMonth.plusDays(1);        }
        return weekendCount;    }
    // 获取指定日期所在年份的工作日天数    public static int getWeekdayCountOfYear(LocalDate date) {        int weekdayCount = 0;        LocalDate firstDayOfYear = getFirstDayOfYear(date);        LocalDate lastDayOfYear = getLastDayOfYear(date);
        while (!firstDayOfYear.isAfter(lastDayOfYear)) {            if (isWeekday(firstDayOfYear)) {                weekdayCount++;            }            firstDayOfYear = firstDayOfYear.plusDays(1);        }
        return weekdayCount;    }
}