Java 8 Time API

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日期时间API 也是Java 8重要的更新之一，Java从一开始就缺少一致的日期和时间方法，Java 8 Date Time API是Java核心API的一个非常好的补充。

为什么需要新的日期时间API

Java中现有的与日期和时间相关的类存在一些问题：

• 日期时间类的定义不一致，在java.util和java.sql包中都有Date类。同样，格式化和解析类是在java.text包中定义的。
• java.util.Date同时包含日期和时间值，而java.sql.Date只包含日期值，把它放在java.sql包中是没有意义的。而且这两个类的名称相同，这本身就是一个非常糟糕的设计。
• 没有为时间、时间戳、格式化和解析明确定义的类。我们有java.text.DateFormat抽象类用于解析和格式化，通常使用SimpleDateFormat类解析和格式化。
• 所有Date类都是可变的，所以它们不是线程安全的，这也是JavaDate和Calendar类最大的问题之一。
• Date类不提供国际化，不支持时区。虽然引入了java.util.Calendar和java.util.TimeZone，但是它们也存在上面的问题。

在Date和Calendar类中定义的方法还有一些其他的问题，但是上面的问题清楚地表明，Java中需要一个健壮的日期时间API。这就是为什么 Joda Time 可以成为Java 日期时间高质量的替代品。

Java 8日期时间设计原则

Java 8日期时间API是基于 JSR-310 规范实现的。目的是为了解决遗留日期时间实现中的所有缺陷。新的日期时间API的一些设计原则如下:

• 不变性：新的日期时间API中的所有类都是不可变的，适用于多线程环境。

• 关注点分离：新的日期时间API明确区分了人类可读的日期、时间和机器时间(Unix时间戳)，它为Date、Time、DateTime、Timestamp、Timezone 等定义单独的类。

• 清晰性：所有的类中都清晰地定义了方法，并执行相同的操作。例如，要获取当前时间实例可以用now()方法，在所有这些类中都定义了format()和parse()方法，而不是为它们单独定义一个类。

  所有类都使用工厂模式和策略模式来更好地操作。一旦您使用了其中一个类中的方法，使用其他类并不困难。

• 实用的操作：所有新的日期时间API类都常见的方法，比如加、减、格式化、解析、在日期/时间中获取单独的部分等等。

• 可扩展：新的日期时间API可以在ISO-8601日历系统上工作，但是我们也可以在其他非ISO日历上使用它。

Java 8日期时间API的包

Java8日期时间API由以下包组成。

• java.time：这是Java 8日期时间API的基本包。所有主要的基类都是这个包的一部分，例如LocalDate、LocalTime、LocalDateTime、Instant、Period、Duration等。所有这些类都是不可变的和线程安全的。大多数情况下，这些类足以处理常见的需求。
• java.time.chrono：这个包为非ISO日历系统定义了通用API。我们可以扩展AbstractChronology类来创建我们自己的日历系统。
• java.time.format：这个包包含用于格式化和解析日期时间对象的类。大多数时候我们不会直接使用它们，因为java.time包中的日期时间类已经提供了格式化和解析方法。
• java.time.temporal：这个包包含temporal对象，我们可以使用它来找出与日期/时间对象相关的特定日期或时间。例如，我们可以使用它们来查找一个月的第一天或最后一天。您可以很容易地识别这些方法，因为它们的格式总是withXXX。
• java.time.zone：这个包包含用于支持不同时区及其规则的类。

Java 8日期时间API类的示例

下面通过一些日期时间API类的示例，来更好的了解Java 8日期时间API

1.LocalDate

LocalDate是一个不可变的日期类，它以yyyy-MM-dd的默认格式表示日期。可以使用now()方法来获取当前日期，还可以提供年、月和日期的输入参数来创建LocalDate实例。

这个类为now()提供了一个重载方法，在这里可以传递ZoneId来获取特定时区中的日期。这个类提供了与java.sql.Date相同的功能。

// 当前日期
LocalDate today = LocalDate.now();
System.out.println("当前日期=" + today);

// 通过提供年月日参数创建日期
LocalDate nowYear_1024 = LocalDate.of(2022, Month.OCTOBER, 24);
System.out.println("参数日期=" + nowYear_1024);

// 通过时区获取当前日期
LocalDate todayShanghai = LocalDate.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println("当前日期（CTT）=" + todayShanghai);

// 从纪元日（1970-01-01）开始的第多少天
LocalDate dateFromBase = LocalDate.ofEpochDay(365);
System.out.println("1970-01-01的第365天= " + dateFromBase);

// 某年的第多少天
LocalDate hundredDay2022 = LocalDate.ofYearDay(2022, 100);
System.out.println("2022年的第100天=" + hundredDay2022);

运行之后结果如下：

当前日期=2022-10-26
特殊日期=2022-10-24
当前日期（CTT）=2022-10-26
1970-01-01的第365天= 1971-01-01
2022年的第100天=2022-04-10

2.LocalTime

LocalTime是一个不可变的时间类，它以HH:mm:ss.SSS的默认格式表示时间。与LocalDate一样，这个类提供了时区支持，并可以通过传递小时、分钟和秒作为输入参数来创建实例。

// 当前时间
LocalTime time = LocalTime.now();
System.out.println("当前时间=" + time);

// 通过提供时分秒参数创建日期
LocalTime specificTime = LocalTime.of(12, 20, 25, 40);
System.out.println("参数时间=" + specificTime);

// 通过时区获取当前时间
LocalTime timeShanghai = LocalTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println("当前时间（CTT）=" + timeShanghai);

// 从纪元日开始的第多少秒
LocalTime specificSecondTime = LocalTime.ofSecondOfDay(100);
System.out.println("从纪元日开始的第100秒=" + specificSecondTime);

运行之后结果如下：

当前时间=15:39:18.948
参数时间=12:20:25.000000040
当前时间（CTT）=15:39:18.949
从0开始的第100秒=00:01:40

3.LocalDateTime

LocalDateTime是一个不可变的日期时间类，它以yyyy-MM-ddTHH:mm:ss.SSS的默认格式表示时间日期。它提供了一个工厂方法，该方法使用LocalDate和LocalTime作为参数创建LocalDateTime实例。

// 当前日期时间
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
System.out.println("当前日期时间=" + now);

// 通过提供LocalDate和LocalTime参数创建日期时间
now = LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.now());
System.out.println("当前日期时间=" + now);

// 通过提供年月日时分秒参数创建日期时间
LocalDateTime specificTime = LocalDateTime.of(2022, Month.OCTOBER, 24, 10, 24, 24);
System.out.println("参数日期时间=" + specificTime);

// 通过时区获取当前日期时间
LocalDateTime todayKolkata = LocalDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println("当前日期时间（CTT）=" + todayKolkata);

// 从纪元日开始的第多少秒
LocalDateTime dateFromBase = LocalDateTime.ofEpochSecond(100, 0, ZoneOffset.UTC);
System.out.println("从纪元日开始的第100秒= " + dateFromBase);

运行之后结果如下：

当前日期时间=2022-10-26T15:51:59.070
当前日期时间=2022-10-26T15:51:59.071
参数日期时间=2022-10-24T10:24:24
当前日期时间（CTT）=2022-10-26T15:51:59.071
从纪元日开始的第100秒=1970-01-01T00:01:40

注意：以上例子通过输入参数创建实例时，如果输入了无效的参数name将会抛出java.time.DateTimeException

4.Instant

instant类用于处理机器可读的时间格式。instant类将日期时间存储在unix时间戳中。

// 当期时间戳
Instant timestamp = Instant.now();
System.out.println("当期时间戳= "+timestamp);

// 从纪元日开始的第多少毫秒
Instant specificTime = Instant.ofEpochMilli(timestamp.toEpochMilli());
System.out.println("从纪元日开始="+specificTime);

运行之后结果如下：

当期时间戳=2022-10-26T08:08:40.429Z
从纪元日开始=2022-10-26T08:08:40.429Z

Java8日期时间API类的实用方法

大多数日期时间类都会提供各种实用方法，例如加/减天数、周数、月数等。还有一些其他实用方法可以使用时间调整器TemporalAdjuster调整日期，并计算两个日期之间的时间段。

LocalDate today = LocalDate.now();

//获取年份，判断年份是否是闰年
System.out.println("Year "+today.getYear()+" is Leap Year? "+today.isLeapYear());

//比较两个时间
System.out.println("Today is before 01/01/2023? "+today.isBefore(LocalDate.of(2023,1,1)));

//通过LocalDate创建LocalDateTime
System.out.println("Current Time="+today.atTime(LocalTime.now()));

//加减操作
System.out.println("10 days after today will be "+today.plusDays(10));
System.out.println("3 weeks after today will be "+today.plusWeeks(3));
System.out.println("20 months after today will be "+today.plusMonths(20));

System.out.println("10 days before today will be "+today.minusDays(10));
System.out.println("3 weeks before today will be "+today.minusWeeks(3));
System.out.println("20 months before today will be "+today.minusMonths(20));

//时间调整器调整时间
System.out.println("First date of this month= "+today.with(TemporalAdjusters.firstDayOfMonth()));
LocalDate lastDayOfYear = today.with(TemporalAdjusters.lastDayOfYear());
System.out.println("Last date of this year= "+lastDayOfYear);

Period period = today.until(lastDayOfYear);
System.out.println("Period Format= "+period);
System.out.println("Months remaining in the year= "+period.getMonths());

运行之后结果如下：

Year 2022 is Leap Year? false
Today is before 01/01/2023? true
Current Time=2022-10-26T16:25:04.740
10 days after today will be 2022-11-05
3 weeks after today will be 2022-11-16
20 months after today will be 2024-06-26
10 days before today will be 2022-10-16
3 weeks before today will be 2022-10-05
20 months before today will be 2021-02-26
First date of this month= 2022-10-01
Last date of this year= 2022-12-31
Period Format= P2M5D
Months remaining in the year= 2

Java8日期时间的解析和格式化

经常用到的操作有：将日期时间格式化为不同格式String，解析String以获得日期时间对象。

// 格式化
LocalDate date = LocalDate.now();
// 默认格式
System.out.println("Default format of LocalDate=" + date);
// 自定义格式
System.out.println(date.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日")));
System.out.println(date.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));

LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
// 默认格式
System.out.println("Default format of LocalDateTime=" + dateTime);
// 自定义格式
System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日HH时mm分ss秒")));
System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));

Instant timestamp = Instant.now();
// 默认格式
System.out.println("Default format of Instant=" + timestamp);

// 解析
LocalDateTime dt = LocalDateTime.parse("2022年10月24日10时24分24秒",
        DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日HH时mm分ss秒"));
System.out.println("Default format after parsing = " + dt);

运行之后结果如下：

Default format of LocalDate=2022-10-26
2022年10月26日
20221026
Default format of LocalDateTime=2022-10-26T16:37:51.300
2022年10月26日16时37分51秒
20221026
Default format of Instant=2022-10-26T08:37:51.301Z
Default format after parsing = 2022-10-24T10:24:24

对遗留日期时间的支持

遗留日期/时间类几乎在所有应用程序中都使用，因此必须有向下兼容。这就是为什么我们可以通过一些实用方法将遗留类转换为新类，反之亦然。

//Date转Instant
Instant timestamp = new Date().toInstant();
//Instant转LocalDateTime
LocalDateTime date = LocalDateTime.ofInstant(timestamp,
        ZoneId.of(ZoneId.SHORT_IDS.get("CTT")));
System.out.println("Date = " + date);

//Calendar转Instant
Instant time = Calendar.getInstance().toInstant();
System.out.println(time);
//TimeZone转ZoneId
ZoneId defaultZone = TimeZone.getDefault().toZoneId();
System.out.println(defaultZone);

//ZonedDateTime from specific Calendar
ZonedDateTime gregorianCalendarDateTime = new GregorianCalendar().toZonedDateTime();
System.out.println(gregorianCalendarDateTime);

//Date API to Legacy classes
Date dt = Date.from(Instant.now());
System.out.println(dt);

TimeZone tz = TimeZone.getTimeZone(defaultZone);
System.out.println(tz);

GregorianCalendar gc = GregorianCalendar.from(gregorianCalendarDateTime);
System.out.println(gc);

运行之后结果如下：

Date = 2022-10-26T16:47:38.329
2022-10-26T08:47:38.429Z
Asia/Shanghai
2022-10-26T16:47:38.455+08:00[Asia/Shanghai]
Wed Oct 26 16:47:38 CST 2022
sun.util.calendar.ZoneInfo[id="Asia/Shanghai",offset=28800000,dstSavings=0,useDaylight=false,transitions=31,lastRule=null]
java.util.GregorianCalendar[time=1666774058455,areFieldsSet=true,areAllFieldsSet=true,lenient=true,zone=sun.util.calendar.ZoneInfo[id="Asia/Shanghai",offset=28800000,dstSavings=0,useDaylight=false,transitions=31,lastRule=null],firstDayOfWeek=2,minimalDaysInFirstWeek=4,ERA=1,YEAR=2022,MONTH=9,WEEK_OF_YEAR=43,WEEK_OF_MONTH=4,DAY_OF_MONTH=26,DAY_OF_YEAR=299,DAY_OF_WEEK=4,DAY_OF_WEEK_IN_MONTH=4,AM_PM=1,HOUR=4,HOUR_OF_DAY=16,MINUTE=47,SECOND=38,MILLISECOND=455,ZONE_OFFSET=28800000,DST_OFFSET=0]

可以看到，遗留的TimeZone和GregorianCalendar类toString()方法过于冗长，对用户不友好。