声明

本书作者的关于此章节的内容的相关时间的API和方法都为Java 8之前的API，虽然这些类与方法大多有缺陷，但对于Java中日期与时间的理解还是非常重要的，对于更多方便的Java时间API，此书作者在后续章节（26.5 Java 8的日期和时间API）专门介绍了Java8的相关时间API。

7.5 剖析日期和时间

本节，我们讨论Java中日期和时间处理相关的API。日期和时间是 一个比较复杂的概念，Java 8之前的设计有一些不足，业界有一个广泛 使用的第三方类库Joda-Time，Java 8受Joda-Time影响，重新设计了日期 和时间API，新增了一个包java.time。虽然Java 8之前的API有一些不 足，但依然是被大量使用的，本节只介绍Java 8之前的API。关于Java 8 的API，它使用了Lambda表达式，我们还没介绍，所以留待到第26章介 绍。

下面，我们先来看一些基本概念，然后再介绍Java的日期和时间 API。

7.5.1 基本概念

关于日期和时间，有一些基本概念，包括时区、时刻、纪元时、年 历等。

1.时区

我们都知道，同一时刻，世界上各个地区的时间可能是不一样的， 具体时间与时区有关。全球一共有24个时区，英国格林尼治是0时区， 北京是东八区，也就是说格林尼治凌晨1点，北京是早上9点。0时区的 时间也称为GMT+0时间，GMT是格林尼治标准时间，北京的时间就是 GMT+8：00。

2.时刻和纪元时

所有计算机系统内部都用一个整数表示时刻，这个整数是距离格林 尼治标准时间1970年1月1日0时0分0秒的毫秒数。为什么要用这个时间 呢？更多的是历史原因，本书就不介绍了。

格林尼治标准时间1970年1月1日0时0分0秒也被称为Epoch Time（纪元时）。

这个整数表示的是一个时刻，与时区无关，世界上各个地方都是同 一个时刻，但各个地区对这个时刻的解读（如年月日时分秒）可能是不 一样的。

对于1970年以前的时间，使用负数表示。

3.年历

我们都知道，中国有公历和农历之分，公历和农历都是年历，不同 的年历，一年有多少月，每月有多少天，甚至一天有多少小时，这些可 能都是不一样的。

比如，公历有闰年，闰年2月是29天，而其他年份则是28天，其他 月份，有的是30天，有的是31天。农历有闰月，比如闰7月，一年就会 有两个7月，一共13个月。

公历是世界上广泛采用的年历，除了公历，还有其他一些年历，比 如日本也有自己的年历。Java API的设计思想是支持国际化的，支持多 种年历，但没有直接支持中国的农历，本书主要讨论公历。

简单总结下，时刻是一个绝对时间，对时刻的解读，则是相对的， 与年历和时区相关。

7.5.2 日期和时间API

Java API中关于日期和时间，有三个主要的类。

·        ·Date：表示时刻，即绝对时间，与年月日无关。

·Calendar：表示年历，Calendar是一个抽象类，其中表示公历的子类是Gregorian-Calendar。

·DateFormat：表示格式化，能够将日期和时间与字符串进行相互转换，DateFormat也是一个抽象类，其中最常用的子类是 SimpleDateFormat。

还有两个相关的类：

·TimeZone：表示时区。

·Locale：表示国家（或地区）和语言。

下面，我们来看这些类。

1.Date

Date是Java API中最早引入的关于日期的类，一开始，Date也承载 了关于年历的角色，但由于不能支持国际化，其中的很多方法都已经过时了，被标记为了@Deprecated，不再建议使用。

Date表示时刻，内部主要是一个long类型的值，如下所示：

fastTime表示距离纪元时的毫秒数，此处，关于transient关键字，我们暂时忽略。

Date有两个构造方法：

        第一个构造方法是根据传入的毫秒数进行初始化；第二个构造方法 是默认构造方法，它根据System.currentTimeMillis（）的返回值进行初始化。System.currentTimeMillis（）是一个常用的方法，它返回当前时 刻距离纪元时的毫秒数。

Date中的大部分方法都已经过时了，其中没有过时的主要方法有下面这些：

2.TimeZone

TimeZone表示时区，它是一个抽象类，有静态方法用于获取其实例。获取当前的默认时区，代码为：

        获取默认时区，并输出其ID，在笔者的计算机中，输出为：

默认时区是在哪里设置的呢？可以更改吗？Java中有一个系统属性 user.timezone，保存的就是默认时区。系统属性可以通过 System.getProperty获得，如下所示：

在笔者的计算机中，输出为：

系统属性可以在Java启动的时候传入参数进行更改，如：

TimeZone也有静态方法，可以获得任意给定时区的实例。比如，获 取美国东部时区：

        ID除了可以是名称外，还可以是GMT形式表示的时区，如：

3.Locale

Locale表示国家（或地区）和语言，它有两个主要参数：一个是国家（或地区）；另一个是语言，每个参数都有一个代码，不过国家（或 地区）并不是必需的。比如，中国内地的代码是CN，中国台湾地区的 代码是TW，美国的代码是US，中文语言的代码是zh，英文语言的代码 是en。

Locale类中定义了一些静态变量，表示常见的Locale，比如：

·Locale.US：表示美国英语。

·Locale.ENGLISH：表示所有英语。

·Locale.TAIWAN：表示中国台湾地区所用的中文。

·Locale.CHINESE：表示所有中文。

·Locale.SIMPLIFIED_CHINESE：表示中国内地所用的中文。

与TimeZone类似，Locale也有静态方法获取默认值，如：

        在笔者的计算机中，输出为：

4.Calendar

Calendar类是日期和时间操作中的主要类，它表示与TimeZone和 Locale相关的日历信息，可以进行各种相关的运算。我们先来看下它的 内部组成，与Date类似，Calendar内部也有一个表示时刻的毫秒数，定义为：

        除此之外，Calendar内部还有一个数组，表示日历中各个字段的值，定义为：

这个数组的长度为17，保存一个日期中各个字段的值，都有哪些字 段呢？Calendar类中定义了一些静态变量，表示这些字段，主要有：

·Calendar.YEAR：表示年。

·Calendar.MONTH：表示月，1月是0，Calendar同样定义了表示各 个月份的静态变量，如Calendar.JULY表示7月。

·Calendar.DAY_OF_MONTH：表示日，每月的第一天是1。

·Calendar.HOUR_OF_DAY：表示小时，为0～23。

·Calendar.MINUTE：表示分钟，为0～59。

·Calendar.SECOND：表示秒，为0～59。

·Calendar.MILLISECOND：表示毫秒，为0～999。

·Calendar.DAY_OF_WEEK：表示星期几，周日是1，周一是2，周 六是7，Calenar同样定义了表示各个星期的静态变量，如 Calendar.SUNDAY表示周日。

Calendar是抽象类，不能直接创建对象，它提供了多个静态方法， 可以获取Calendar实例，比如：

最终调用的方法都是需要TimeZone和Locale的，如果没有，则会使 用上面介绍的默认值。getInstance方法会根据TimeZone和Locale创建对 应的Calendar子类对象，在中文系统中，子类一般是表示公历的 GregorianCalendar。

getInstance方法封装了Calendar对象创建的细节。TimeZone和Locale 不同，具体的子类可能不同，但都是Calendar。这种隐藏对象创建细节的方式，是计算机程序中一种常见的设计模式，它有一个名字，叫工厂方法 ，getInstance就是一个工厂方法，它生产对象。

与new Date（）类似，新创建的Calendar对象表示的也是当前时间，与Date不同的是，Calendar对象可以方便地获取年月日等日历信 息。来看代码，输出当前时间的各种信息：

具体输出与执行时的时间和默认的TimeZone以及Locale有关，比 如，在笔者的计算机中的一次输出为：

内部，Calendar会将表示时刻的毫秒数，按照TimeZone和Locale对 应的年历，计算各个日历字段的值，存放在fields数组中，Calendar.get 方法获取的就是fields数组中对应字段的值。

Calendar支持根据Date或毫秒数设置时间：

也支持根据年月日等日历字段设置时间，比如：

        除了直接设置，Calendar支持根据字段增加和减少时间：

        amount为正数表示增加，负数表示减少。

比如，如果想设置Calendar为第二天的下午2点15，代码可以为：

        Calendar的这些方法中一个比较方便和强大的地方在于，它能够自动调整相关的字段。比如，我们知道2月最多有29天，如果当前时间为1月30号，对Calendar.MONTH字段加1，即增加一月，Calendar不是简单 的只对月字段加1，那样日期是2月30号，是无效的，Calendar会自动调 整为2月最后一天，即2月28日或29日。

再如，设置的值可以超出其字段最大范围，Calendar会自动更新其他字段，如：

        相当于增加了46小时。

内部，根据字段设置或修改时间时，Calendar会更新fields数组对应字段的值，但一般不会立即更新其他相关字段或内部的毫秒数的值，不 过在获取时间或字段值的时候，Calendar会重新计算并更新相关字段。

简单总结下，Calenar做了一项非常烦琐的工作，根据TimeZone和 Locale，在绝对时间毫秒数和日历字段之间自动进行转换，且对不同日 历字段的修改进行自动同步更新。

除了add方法，Calendar还有一个类似的方法：

与add方法的区别是，roll方法不影响时间范围更大的字段值。比 如：

calendar首先设置为13：59，然后分钟字段加3，执行后的calendar 时间为14：02。如果add改为roll，即：

则执行后的calendar时间会变为13：02，在分钟字段上执行roll方法 不会改变小时的值。

Calendar可以方便地转换为Date或毫秒数，方法是：

与Date类似，Calendar之间也可以进行比较，也实现了Comparable 接口，相关方法有：

5.DateFormat

DateFormat类主要在Date和字符串表示之间进行相互转换，它有两 个主要的方法：

format将Date转换为字符串，parse将字符串转换为Date。

Date的字符串表示与TimeZone和Locale都是相关的，除此之外，还 与两个格式化风格有关，一个是日期的格式化风格，另一个是时间的格式化风格。DateFormat定义了4个静态变量，表示4种风格：SHORT、 MEDIUM、LONG和FULL；还定义了一个静态变量DEFAULT，表示默 认风格，值为MEDIUM，不同风格输出的信息详细程度不同。

与Calendar类似，DateFormat也是抽象类，也用工厂方法创建对象，提供了多个静态方法创建DateFormat对象，有三类方法：

getDateTimeInstance方法既处理日期也处理时间，getDateInstance方 法只处理日期，get-TimeInstance方法只处理时间。看下面的代码：

输出为：

        每类工厂方法都有两个重载的方法，接受日期和时间风格以及 Locale作为参数：

比如，看下面的代码：

输出为：

DateFormat的工厂方法里，我们没看到TimeZone参数，不过， DateFormat提供了一个setter方法，可以设置TimeZone：

DateFormat虽然比较方便，但如果我们要对字符串格式有更精确的控制，则应该使用SimpleDateFormat这个类。

6.SimpleDateFormat

SimpleDateFormat是DateFormat的子类，相比DateFormat，它的一个 主要不同是，它可以接受一个自定义的模式（pattern）作为参数，这个 模式规定了Date的字符串形式。先看个例子：

输出为：

SimpleDateFormat有个构造方法，可以接受一个pattern作为参数， 这里pattern是：

pattern中的英文字符a～z和A～Z表示特殊含义，其他字符原样输出，这里：

·yyyy：表示4位的年。

·MM：表示月，用两位数表示。

·dd：表示日，用两位数表示。

·HH：表示24小时制的小时数，用两位数表示。

·mm：表示分钟，用两位数表示。

·ss：表示秒，用两位数表示。

·E：表示星期几。

这里需要特意提醒一下，hh也表示小时数，但表示的是12小时制的小时数，而a表示的是上午还是下午，看代码：

输出为：

更多的特殊含义可以参看SimpleDateFormat的API文档。如果想原样输出英文字符，可以将其用单引号括起来。

除了将Date转换为字符串，SimpleDateFormat也可以方便地将字符串转化为Date，看代码：

        输出为：

代码将字符串解析为了一个Date对象，然后使用另外一个格式进行 了输出，这里SSS表示三位的毫秒数。需要注意的是，parse会抛出一个 受检异常，异常类型为ParseException，调用者必须进行处理。

7.5.3 局限性

至此，关于Java 8之前的日期和时间相关API的主要内容基本就介绍 完了。Date表示时刻，与年月日无关，Calendar表示日历，与时区和 Locale相关，可进行各种运算，是日期时间操作的主要类， DateFormat/SimpleDateFormat在Date和字符串之间进行相互转换。这些 API存在着一些局限性，下面强调一下。

1.Date中的过时方法

Date中的方法参数与常识不符合，过时方法标记容易被人忽略，产 生误用。比如，看如下代码：

想当然的输出为2016-08-15，但其实输出为：

        之所以产生这个输出，是因为Date构造方法中的year表示的是与 1900年的差，month是从0开始的。

2.Calendar操作比较烦琐

Calendar API的设计不是很成功，一些简单的操作都需要多次方法 调用，写很多代码，比较臃肿。

另外，Calendar难以进行比较复杂的日期操作，比如，计算两个日 期之间有多少个月，根据生日计算年龄，计算下个月的第一个周一等。

3.DateFormat的线程安全性

DateFormat/SimpleDateFormat不是线程安全的。关于线程概念，第 15章会详细介绍，这里简单说明一下。多个线程同时使用一个 DateFormat实例的时候，会有问题，因为DateFormat内部使用了一个 Calendar实例对象，多线程同时调用的时候，这个Calendar实例的状态 可能就会紊乱。

解决这个问题大概有以下方案：

·每次使用DateFormat都新建一个对象。

·使用线程同步（第15章介绍）。

·使用ThreadLocal（第19章介绍）。

·使用Joda-Time或Java 8的API，它们是线程安全的。

参考目录

绝大多数内容来自于：Java编程的逻辑 作者: 马俊昌（7.5 剖析日期和时间）

Java官方文档
https://docs.oracle.com/javase/specs/index.html

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