Java 8 日期 - LocalDate、LocalDateTime、Instant

发表 admin at 2024年8月26日

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日期时间 API 是 Java 8 版本的最大功能之一。Java 从一开始就缺少一致的日期和时间方法，而 Java 8 日期时间 API 是对核心 Java API 的一个受欢迎的补充。

为什么我们需要新的 Java 日期时间 API？

在开始研究 Java 8 日期时间 API 之前，让我们先看看为什么我们需要一个新的 API。Java 中现有的日期和时间相关类存在一些问题，其中一些是：

Java 日期时间类的定义并不一致，java.util 和 java.sql 包中都有日期类。格式化和解析类同样定义在 java.text 包中。
java.util.Date 包含日期和时间值，而 java.sql.Date 仅包含日期值。将其放在 java.sql 包中没有任何意义。此外，这两个类具有相同的名称，这本身就是一个非常糟糕的设计。
对于时间、时间戳、格式化和解析，没有明确定义的类。我们有 java.text.DateFormat 抽象类来满足解析和格式化需求。通常，使用SimpleDateFormat类进行解析和格式化。
所有 Date 类都是可变的，因此它们不是线程安全的。这是 Java Date 和 Calendar 类的最大问题之一。
Date 类不提供国际化，没有时区支持。因此引入了 java.util.Calendar 和 java.util.TimeZone 类，但它们也存在上述所有问题。

Date 和 Calendar 类中定义的方法还存在一些其他问题，但上述问题清楚地表明 Java 中需要一个强大的日期时间 API。这就是为什么 Joda Time 作为 Java 日期时间要求的质量替代品发挥了关键作用。

Java 8 日期时间设计原则

Java 8 日期时间 API 是 JSR-310 实现。它旨在克服传统日期时间实现中的所有缺陷。新日期时间 API 的一些设计原则如下：

不变性：新日期时间 API 中的所有类都是不可变的，并且适用于多线程环境。
关注点分离：新 API 明确区分了人性化日期时间和机器时间（Unix 时间戳）。它为日期、时间、日期时间、时间戳、时区等定义了单独的类。
清晰度：方法定义清晰，并在所有类中执行相同的操作。例如，要获取当前实例，我们有now() 方法。所有这些类中都定义了 format() 和 parse() 方法，而不是为它们单独创建一个类。

所有类都使用工厂模式和策略模式以便更好地处理。一旦您使用了其中一个类中的方法，使用其他类就不会很难。
实用操作：所有新的日期时间 API 类都带有执行常见任务的方法，例如加、减、格式化、解析、获取日期/时间中的单独部分等。
可扩展：新的日期时间 API 适用于 ISO-8601 日历系统，但我们也可以将其与其他非 ISO 日历一起使用。

日期时间 API 包

Java 8 日期时间 API 由以下包组成。

java.time：这是新 Java 日期时间 API 的基础包。所有主要基类都是此包的一部分，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，这些类足以满足常见需求。
java.time.chrono：此包定义了非 ISO 日历系统的通用 API。我们可以扩展 AbstractChronology 类来创建自己的日历系统。
java.time.format：此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 包中的原理类提供了格式化和解析方法。
java.time.temporal：此包包含时间对象，我们可以使用它来找出与日期/时间对象相关的具体日期或时间。例如，我们可以使用这些来找出月份的第一天或最后一天。您可以轻松识别这些方法，因为它们始终具有“withXXX”格式。
java.time.zone 包：此包包含支持不同时区及其规则的类。

Java 8 日期时间 API 类示例

我们已经研究了 Java 日期时间 API 的大部分重要部分。现在是时候通过示例研究日期时间 API 的最重要的类了。

1. 本地日期

LocalDate 是一个不可变类，它表示日期，默认格式为 yyyy-MM-dd。我们可以使用 now() 方法获取当前日期。我们还可以提供年份、月份和日期的输入参数来创建 LocalDate 实例。

此类为 now() 提供了一个重载方法，我们可以在其中传递 ZoneId 来获取特定时区的日期。此类提供的功能与 java.sql.Date 相同。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.LocalDate;
import java.time.Month;
import java.time.ZoneId;

/**
 * LocalDate Examples
 * @author pankaj
 *
 */
public class LocalDateExample {

	public static void main(String[] args) {

		//Current Date
		LocalDate today = LocalDate.now();
		System.out.println("Current Date="+today);

		//Creating LocalDate by providing input arguments
		LocalDate firstDay_2014 = LocalDate.of(2014, Month.JANUARY, 1);
		System.out.println("Specific Date="+firstDay_2014);


		//Try creating date by providing invalid inputs
		//LocalDate feb29_2014 = LocalDate.of(2014, Month.FEBRUARY, 29);
		//Exception in thread "main" java.time.DateTimeException: 
		//Invalid date 'February 29' as '2014' is not a leap year

		//Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
		LocalDate todayKolkata = LocalDate.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
		System.out.println("Current Date in IST="+todayKolkata);

		//java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
		//LocalDate todayIST = LocalDate.now(ZoneId.of("IST"));

		//Getting date from the base date i.e 01/01/1970
		LocalDate dateFromBase = LocalDate.ofEpochDay(365);
		System.out.println("365th day from base date= "+dateFromBase);

		LocalDate hundredDay2014 = LocalDate.ofYearDay(2014, 100);
		System.out.println("100th day of 2014="+hundredDay2014);
	}

}

LocalDate 方法的解释在注释中提供。当我们运行此程序时，我们得到以下输出。

Current Date=2014-04-28
Specific Date=2014-01-01
Current Date in IST=2014-04-29
365th day from base date= 1971-01-01
100th day of 2014=2014-04-10

2. 本地时间

LocalTime 是一个不可变类，其实例以人类可读的格式表示时间。其默认格式为 hh:mm:ss.zzz。与 LocalDate 一样，此类提供时区支持，并通过传递小时、分钟和秒作为输入参数来创建实例。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.LocalTime;
import java.time.ZoneId;

/**
 * LocalTime Examples
 * @author pankaj
 *
 */
public class LocalTimeExample {

	public static void main(String[] args) {

		//Current Time
		LocalTime time = LocalTime.now();
		System.out.println("Current Time="+time);

		//Creating LocalTime by providing input arguments
		LocalTime specificTime = LocalTime.of(12,20,25,40);
		System.out.println("Specific Time of Day="+specificTime);


		//Try creating time by providing invalid inputs
		//LocalTime invalidTime = LocalTime.of(25,20);
		//Exception in thread "main" java.time.DateTimeException: 
		//Invalid value for HourOfDay (valid values 0 - 23): 25

		//Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
		LocalTime timeKolkata = LocalTime.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
		System.out.println("Current Time in IST="+timeKolkata);

		//java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
		//LocalTime todayIST = LocalTime.now(ZoneId.of("IST"));

		//Getting date from the base date i.e 01/01/1970
		LocalTime specificSecondTime = LocalTime.ofSecondOfDay(10000);
		System.out.println("10000th second time= "+specificSecondTime);

	}

}

输出：

Current Time=15:51:45.240
Specific Time of Day=12:20:25.000000040
Current Time in IST=04:21:45.276
10000th second time= 02:46:40

3. 本地日期时间

LocalDateTime 是一个不可变的日期时间对象，表示日期时间，默认格式为 yyyy-MM-dd-HH-mm-ss.zzz。它提供了一种工厂方法，该方法采用 LocalDate 和 LocalTime 输入参数来创建 LocalDateTime 实例。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.LocalTime;
import java.time.Month;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZoneOffset;

public class LocalDateTimeExample {

	public static void main(String[] args) {

		//Current Date
		LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
		System.out.println("Current DateTime="+today);

		//Current Date using LocalDate and LocalTime
		today = LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.now());
		System.out.println("Current DateTime="+today);

		//Creating LocalDateTime by providing input arguments
		LocalDateTime specificDate = LocalDateTime.of(2014, Month.JANUARY, 1, 10, 10, 30);
		System.out.println("Specific Date="+specificDate);


		//Try creating date by providing invalid inputs
		//LocalDateTime feb29_2014 = LocalDateTime.of(2014, Month.FEBRUARY, 28, 25,1,1);
		//Exception in thread "main" java.time.DateTimeException: 
		//Invalid value for HourOfDay (valid values 0 - 23): 25


		//Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
		LocalDateTime todayKolkata = LocalDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
		System.out.println("Current Date in IST="+todayKolkata);

		//java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
		//LocalDateTime todayIST = LocalDateTime.now(ZoneId.of("IST"));

		//Getting date from the base date i.e 01/01/1970
		LocalDateTime dateFromBase = LocalDateTime.ofEpochSecond(10000, 0, ZoneOffset.UTC);
		System.out.println("10000th second time from 01/01/1970= "+dateFromBase);

	}

}

在这三个例子中，我们已经看到，如果我们为创建日期/时间提供了无效的参数，那么它会抛出 java.time.DateTimeException，这是一个 RuntimeException，因此我们不需要明确捕获它。

我们还看到，我们可以通过传递 ZoneId 来获取日期/时间数据，您可以从其 JavaDoc 中获取支持的 ZoneId 值列表。当我们运行上述类时，我们会得到以下输出。

Current DateTime=2014-04-28T16:00:49.455
Current DateTime=2014-04-28T16:00:49.493
Specific Date=2014-01-01T10:10:30
Current Date in IST=2014-04-29T04:30:49.493
10000th second time from 01/01/1970= 1970-01-01T02:46:40

4. 即时

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

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.Duration;
import java.time.Instant;

public class InstantExample {

	public static void main(String[] args) {
		//Current timestamp
		Instant timestamp = Instant.now();
		System.out.println("Current Timestamp = "+timestamp);

		//Instant from timestamp
		Instant specificTime = Instant.ofEpochMilli(timestamp.toEpochMilli());
		System.out.println("Specific Time = "+specificTime);

		//Duration example
		Duration thirtyDay = Duration.ofDays(30);
		System.out.println(thirtyDay);
	}

}

输出：

Current Timestamp = 2014-04-28T23:20:08.489Z
Specific Time = 2014-04-28T23:20:08.489Z
PT720H

Java 8 日期 API 实用程序

大多数日期时间原理类都提供各种实用方法，例如加/减天数、周数、月数等。还有一些其他实用方法可用于调整日期 TemporalAdjuster 并计算两个日期之间的时间段。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalTime;
import java.time.Period;
import java.time.temporal.TemporalAdjusters;

public class DateAPIUtilities {

	public static void main(String[] args) {

		LocalDate today = LocalDate.now();

		//Get the Year, check if it's leap year
		System.out.println("Year "+today.getYear()+" is Leap Year? "+today.isLeapYear());

		//Compare two LocalDate for before and after
		System.out.println("Today is before 01/01/2015? "+today.isBefore(LocalDate.of(2015,1,1)));

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

		//plus and minus operations
		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));

		//Temporal adjusters for adjusting the dates
		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());
	}
}

输出：

Year 2014 is Leap Year? false
Today is before 01/01/2015? true
Current Time=2014-04-28T16:23:53.154
10 days after today will be 2014-05-08
3 weeks after today will be 2014-05-19
20 months after today will be 2015-12-28
10 days before today will be 2014-04-18
3 weeks before today will be 2014-04-07
20 months before today will be 2012-08-28
First date of this month= 2014-04-01
Last date of this year= 2014-12-31
Period Format= P8M3D
Months remaining in the year= 8

Java 8 日期解析和格式化

将日期格式化为不同的格式，然后解析字符串以获取日期时间对象是很常见的。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.Instant;
import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class DateParseFormatExample {

	public static void main(String[] args) {

		//Format examples
		LocalDate date = LocalDate.now();
		//default format
		System.out.println("Default format of LocalDate="+date);
		//specific format
		System.out.println(date.format(DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu")));
		System.out.println(date.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));


		LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
		//default format
		System.out.println("Default format of LocalDateTime="+dateTime);
		//specific format
		System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu HH::mm::ss")));
		System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));

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

		//Parse examples
		LocalDateTime dt = LocalDateTime.parse("27::Apr::2014 21::39::48",
				DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu HH::mm::ss"));
		System.out.println("Default format after parsing = "+dt);
	}

}

输出：

Default format of LocalDate=2014-04-28
28::Apr::2014
20140428
Default format of LocalDateTime=2014-04-28T16:25:49.341
28::Apr::2014 16::25::49
20140428
Default format of Instant=2014-04-28T23:25:49.342Z
Default format after parsing = 2014-04-27T21:39:48

Java Date API 旧版日期时间支持

几乎所有应用程序都使用旧版日期/时间类，因此必须具有向后兼容性。这就是为什么有几种实用方法，通过这些方法我们可以将旧版类转换为新类，反之亦然。

package com.journaldev.java8.time;

import java.time.Instant;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZonedDateTime;
import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.GregorianCalendar;
import java.util.TimeZone;

public class DateAPILegacySupport {

	public static void main(String[] args) {

		//Date to Instant
		Instant timestamp = new Date().toInstant();
		//Now we can convert Instant to LocalDateTime or other similar classes
		LocalDateTime date = LocalDateTime.ofInstant(timestamp,
						ZoneId.of(ZoneId.SHORT_IDS.get("PST")));
		System.out.println("Date = "+date);

		//Calendar to Instant
		Instant time = Calendar.getInstance().toInstant();
		System.out.println(time);
		//TimeZone to 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);

	}

}

输出：

Date = 2014-04-28T16:28:54.340
2014-04-28T23:28:54.395Z
America/Los_Angeles
2014-04-28T16:28:54.404-07:00[America/Los_Angeles]
Mon Apr 28 16:28:54 PDT 2014
sun.util.calendar.ZoneInfo[id="America/Los_Angeles",offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,transitions=185,lastRule=java.util.SimpleTimeZone[id=America/Los_Angeles,offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,startYear=0,startMode=3,startMonth=2,startDay=8,startDayOfWeek=1,startTime=7200000,startTimeMode=0,endMode=3,endMonth=10,endDay=1,endDayOfWeek=1,endTime=7200000,endTimeMode=0]]
java.util.GregorianCalendar[time=1398727734404,areFieldsSet=true,areAllFieldsSet=true,lenient=true,zone=sun.util.calendar.ZoneInfo[id="America/Los_Angeles",offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,transitions=185,lastRule=java.util.SimpleTimeZone[id=America/Los_Angeles,offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,startYear=0,startMode=3,startMonth=2,startDay=8,startDayOfWeek=1,startTime=7200000,startTimeMode=0,endMode=3,endMonth=10,endDay=1,endDayOfWeek=1,endTime=7200000,endTimeMode=0]],firstDayOfWeek=2,minimalDaysInFirstWeek=4,ERA=1,YEAR=2014,MONTH=3,WEEK_OF_YEAR=18,WEEK_OF_MONTH=5,DAY_OF_MONTH=28,DAY_OF_YEAR=118,DAY_OF_WEEK=2,DAY_OF_WEEK_IN_MONTH=4,AM_PM=1,HOUR=4,HOUR_OF_DAY=16,MINUTE=28,SECOND=54,MILLISECOND=404,ZONE_OFFSET=-28800000,DST_OFFSET=3600000]

如您所见，遗留 TimeZone 和 GregorianCalendar 类的 toString() 方法过于冗长且不方便用户使用。

结论

我非常喜欢这个新的日期时间 API。一些最常用的类将是 LocalDate 和 LocalDateTime。使用新类非常容易。而且，拥有执行特定工作的类似方法使查找变得容易。将旧类转移到新的日期时间类需要一些时间，但我相信这值得花时间和精力。