Java 8新特性 - (9)DateTime API
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相关背景
Java对日期、日历及时间的处理一直以来都饱受诟病：
- java.util.Date和java.util.Calendar类易用性差，不支持时区，非线程安全
- 用于格式化日期的类DateFormat被放在java.text包中，它是一个抽象类，所以我们需要实例化一个SimpleDateFormat对象来处理日期格式化，并且DateFormat也是非线程安全，这意味着如果你在多线程程序中调用同一个DateFormat对象，会得到意想不到的结果。
- 对日期的计算方式繁琐，而且容易出错，因为月份是从0开始的，从Calendar中获取的月份需要加一才能表示当前月份。
由于以上这些问题，出现了一些三方的日期处理框架，例如Joda-Time，date4j等开源项目。但是，Java需要一套标准的用于处理时间和日期的框架，于是Java 8中引入了新的日期API。新的日期API是JSR-310规范的实现，Joda-Time框架的作者正是JSR-310的规范的倡导者，所以能从Java 8的日期API中看到很多Joda-Time的特性。
简介
新的API对时间日期的处理提供了更好的支持，清楚的定义了时间日期的一些概念，比如说，瞬时时间（Instant）,持续时间（duration），日期（date）,时间（time），时区（time-zone）以及时间段（Period）。
新的时间日期API核心位于java.time内，另外也在java.time.chrono，java.time.format，java.time.temporal和java.time.zone有相关的API，但使用频次较少。时间与日期API中的所有类都是线程安全的。
Java 8常用的日期和时间类主要包括包含：
- LocalDate：不包含时间的日期，比如2019-10-14。可以用来存储生日，周年纪念日，入职日期等。
- LocalTime：与LocalDate想对照，它是不包含日期的时间。
- LocalDateTime：包含了日期及时间，没有偏移信息（时区）。
- ZonedDateTime：包含时区的完整的日期时间，偏移量是以UTC/格林威治时间为基准的。
- Instant：时间戳，与System.currentTimeMillis()类似。
- Duration：表示一个时间段。
- Period：用来表示以年月日来衡量一个时间段。
LocalDate
LocalDate类内只包含日期，不包含具体时间。只需要表示日期而不包含时间，就可以使用它。
1// 只获取日期
2LocalDate today = LocalDate.now();
3System.out.println(today);
4
5int year = today.getYear();
6int month = today.getMonthValue();
7int day = today.getDayOfMonth();
8
9System.out.printf("Year : %d Month : %d day : %d \t %n", year, month, day);
同时，还可以通过LocalDate获取日期是月份的第几天、周的第几天，月份的天数，是否为闰年等。看下面的代码是不是非常方便。
1LocalDate today = LocalDate.now();
2// 月份中的第几天
3int dayOfMonth = today.getDayOfMonth();
4// 一周的第几天
5DayOfWeek dayOfWeek = today.getDayOfWeek();
6// 月份的天数
7int length = today.lengthOfMonth();
8// 是否为闰年
9boolean leapYear = today.isLeapYear();
上面通过now获取LocalDate对象，也可以通过静态方法of()或parse创建任意一个日期。再也不用像之前一样年只能从1900年开始，月必须从0开始等。
1LocalDate oneDay = LocalDate.of(2019,10,1);
2System.out.println(oneDay);
3
4LocalDate parseDay = LocalDate.parse("2019-10-01");
5System.out.println(parseDay);
6// 打印输出：2019-10-01
LocalDate重写了equals方法，让日期的比较也变得简单了。
1// 定义任意日期
2LocalDate oneDay = LocalDate.of(2019, 10, 1);
3System.out.println(oneDay);
4
5// 定义任意比较
6LocalDate anyDay = LocalDate.of(2019, 10, 1);
7System.out.println(oneDay.equals(anyDay));
同时，针对日期还可延伸出MonthDay或YearMonth类，顾名思义，只包含月天或年月。同样适用于equals方法来比较。
另外使用before和after可以比较两个日期前后时间。
1boolean notBefore = LocalDate.parse("2019-10-01").isBefore(LocalDate.parse("2019-10-02"));
2boolean isAfter = LocalDate.parse("2019-10-01").isAfter(LocalDate.parse("2019-10-02"));
对日期进行前一天后一天或前一个月的加减也变得十分方便。
1LocalDate tomorrowDay = LocalDate.now().plusDays(1);
2LocalDate nextMonth = LocalDate.now().plusMonths(1);
还有，可以获取某一天的开始时间和当天所在月的第一天等。
1LocalDate.now().atStartOfDay();
2LocalDate.now().with(TemporalAdjusters.firstDayOfMonth());
LocalTime
LocalTime和LocalDate类似，区别在于LocalDate不包含具体时间，而LocalTime包含具体时间。同样可以使用now或of方法来获得对象。
1LocalTime localTime = LocalTime.now();
2LocalTime oneTime = LocalTime.of(10,10,10);
LocalDate类似它也拥有parse、isBefore、获取时间单元等方法，就不再赘述。
需要注意的是，LocalTime获得的时间格式为：11:41:58.904。也就是，HH:mm:ss.nnn，这里nnn是纳秒。
还有一个在实战中查询日期区间时我们经常定义的“23:59:59.99”常量再也不用自己定义了。
1// 23:59:59.999999999
2LocalTime maxTime = LocalTime.MAX;
3// 00:00
4LocalTime minTime = LocalTime.MIN;
LocalDateTime
LocalDateTime表示日期和时间组合。可以通过of()方法直接创建，也可以调用LocalDate的atTime()方法或LocalTime的atDate()方法将LocalDate或LocalTime合并成一个LocalDateTime。
创建时间示例：
1LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
2LocalDateTime oneTime = LocalDateTime.of(2019,10,14,10,12,12);
3
4// 拼接日期
5LocalTime.now().atDate(LocalDate.now());
LocalDateTime与LocalDate和LocalTime之间可以相互转化。其他日期增减等操作与上面的类似。
Instant
Instant用于一个时间戳，与System.currentTimeMillis()类似，但Instant可以精确到纳秒（Nano-Second）。
查看Instant源码，可以发现它的内部使用了两个常量：
- seconds表示从1970-01-01 00:00:00开始到现在的秒数
- nanos表示纳秒部分（nanos的值不会超过999,999,999）
Instant除了可以使用now()方法创建，还可以通过ofEpochSecond方法创建。
1Instant now = Instant.now();
2Instant.ofEpochSecond(365 * 24 * 60, 100);
其中ofEpochSecond第一个参数表示秒，第二个参数表示纳秒。整体表示：从1970-01-01 00:00:00开始后的365天100纳秒的时间点。
Duration
Duration的内部实现与Instant类似，也是包含两部分：seconds表示秒，nanos表示纳秒。两者的区别是Instant用于表示一个时间戳（或者说是一个时间点），而Duration表示一个时间段，所以Duration类中不包含now()静态方法。
可以通过Duration.between()方法创建Duration对象
1LocalDateTime from = LocalDateTime.now();
2LocalDateTime to = LocalDateTime.now().plusDays(1);
3Duration duration = Duration.between(from, to);
4
5// 区间统计换算
6// 总天数
7long days = duration.toDays();
8// 小时数
9long hours = duration.toHours();
10// 分钟数
11long minutes = duration.toMinutes();
12// 秒数
13long seconds = duration.getSeconds();
14// 毫秒数
15long milliSeconds = duration.toMillis();
16// 纳秒数
17long nanoSeconds = duration.toNanos();
Duration对象还可以通过of()方法创建，该方法参数为时间段长度和时间单位。
1// 7天
2Duration duration1 = Duration.of(7, ChronoUnit.DAYS);
3// 60秒
4Duration duration2 = Duration.of(60, ChronoUnit.SECONDS);
Period
Period与Duration类似，获取一个日期段，只不过单位为年月日，也可以通过of方法和between方法创建，between方法接收的参数为LocalDate。
1Period period = Period.of(1, 10, 25);
2Period period1 = Period.between(LocalDate.now(), LocalDate.now().plusYears(1));
ZonedDateTime
ZonedDateTime类，用于处理带时区的日期和时间。它由两部分构成，LocalDateTime和ZoneId
ZoneId表示不同的时区。大约有40不同的时区。
1// 获取所有时区集合
2Set allZoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();
3
4// 创建时区
5ZoneId zoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
6
7// 把LocalDateTime转换成特定的时区
8ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.of(LocalDateTime.now(), zoneId);
另外和时区一起使用的类是OffsetDateTime类，OffsetDateTime是不变的，表示date-time偏移，存储所有日期和时间字段，精确至纳秒，从UTC/Greenwich计算偏移。
时间日期格式化
增加和减少日期
Java 8中的日期/时间类都是不可变的，这是为了保证线程安全。当然，新的日期/时间类也提供了方法用于创建对象的可变版本，比如增加一天或者减少一天：
1LocalDate date = LocalDate.of(2017, 1, 5); // 2017-01-05
2
3LocalDate date1 = date.withYear(2016); // 修改为 2016-01-05
4LocalDate date2 = date.withMonth(2); // 修改为 2017-02-05
5LocalDate date3 = date.withDayOfMonth(1); // 修改为 2017-01-01
6
7LocalDate date4 = date.plusYears(1); // 增加一年 2018-01-05
8LocalDate date5 = date.minusMonths(2); // 减少两个月 2016-11-05
9LocalDate date6 = date.plus(5, ChronoUnit.DAYS); // 增加5天 2017-01-10
上面例子中对于日期的操作比较简单，但是有些时候我们要面临更复杂的时间操作，比如将时间调到下一个工作日，或者是下个月的最后一天，这时候我们可以使用with()方法的另一个重载方法，它接收一个TemporalAdjuster参数，可以使我们更加灵活的调整日期：
1LocalDate date7 = date.with(nextOrSame(DayOfWeek.SUNDAY)); // 返回下一个距离当前时间最近的星期日
2LocalDate date9 = date.with(lastInMonth(DayOfWeek.SATURDAY)); // 返回本月最后一个星期六
TemporalAdjusters类中包含了很多静态方法可以直接使用，下面的表格列出了一些方法：
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
| dayOfWeekInMonth | 返回同一个月中每周的第几天 |
| firstDayOfMonth | 返回当月的第一天 |
| firstDayOfNextMonth | 返回下月的第一天 |
| firstDayOfNextYear | 返回下一年的第一天 |
| firstDayOfYear | 返回本年的第一天 |
| firstInMonth | 返回同一个月中第一个星期几 |
| lastDayOfMonth | 返回当月的最后一天 |
| lastDayOfNextMonth | 返回下月的最后一天 |
| lastDayOfNextYear | 返回下一年的最后一天 |
| lastDayOfYear | 返回本年的最后一天 |
| lastInMonth | 返回同一个月中最后一个星期几 |
| next / previous | 返回后一个/前一个给定的星期几 |
| nextOrSame / previousOrSame | 返回后一个/前一个给定的星期几，如果这个值满足条件，直接返回 |
如果上面表格中列出的方法不能满足你的需求，你还可以创建自定义的TemporalAdjuster接口的实现，TemporalAdjuster也是一个函数式接口，所以我们可以使用Lambda表达式：
1@FunctionalInterface
2public interface TemporalAdjuster {
3 Temporal adjustInto(Temporal temporal);
4}
比如给定一个日期，计算该日期的下一个工作日（不包括星期六和星期天）：
1LocalDate date = LocalDate.of(2017, 1, 5);
2date.with(temporal -> {
3 // 当前日期
4 DayOfWeek dayOfWeek = DayOfWeek.of(temporal.get(ChronoField.DAY_OF_WEEK));
5
6 // 正常情况下，每次增加一天
7 int dayToAdd = 1;
8
9 // 如果是星期五，增加三天
10 if (dayOfWeek == DayOfWeek.FRIDAY) {
11 dayToAdd = 3;
12 }
13
14 // 如果是星期六，增加两天
15 if (dayOfWeek == DayOfWeek.SATURDAY) {
16 dayToAdd = 2;
17 }
18
19 return temporal.plus(dayToAdd, ChronoUnit.DAYS);
20});
格式化日期
Java 8对日期的格式化操作非常简单，首先看到上面的类大多都提供了parse方法，可以直接通过解析字符串得到对应的对象。
1String strDate6 = "2017-01-05";
2String strDate7 = "2017-01-05 12:30:05";
3
4LocalDate date = LocalDate.parse(strDate6, DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd"));
5LocalDateTime dateTime1 = LocalDateTime.parse(strDate7, DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
Java 8的日期类有一个format()方法用于将日期格式化为字符串，该方法接收一个DateTimeFormatter类型参数。可以使用DateTimeFormatter预置的格式，也可以通过DateTimeFormatter.ofPattern方法来指定格式。
1LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
2String str = dateTime.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE_TIME);
3System.out.println(str);
4
5str = dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd"));
6System.out.println(str);
7
8// 今天是：2017年 一月 05日 星期四
9str = dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("今天是：YYYY年 MMMM DD日 E", Locale.CHINESE));
时区
Java 8中的时区操作被很大程度上简化了，新的时区类java.time.ZoneId是原有的java.util.TimeZone类的替代品。ZoneId对象可以通过ZoneId.of()方法创建，也可以通过ZoneId.systemDefault()获取系统默认时区：
1ZoneId shanghaiZoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
2ZoneId systemZoneId = ZoneId.systemDefault();
of()方法接收一个“区域/城市”的字符串作为参数，你可以通过getAvailableZoneIds()方法获取所有合法的“区域/城市”字符串：
1Set<String> zoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();
对于老的时区类TimeZone，Java 8也提供了转化方法：
1ZoneId oldToNewZoneId = TimeZone.getDefault().toZoneId();
有了ZoneId，我们就可以将一个LocalDate、LocalTime或LocalDateTime对象转化为ZonedDateTime对象：
1LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
2ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.of(localDateTime, shanghaiZoneId);
将zonedDateTime打印到控制台为：
12017-01-05T15:26:56.147+08:00[Asia/Shanghai]
另一种表示时区的方式是使用ZoneOffset，它是以当前时间和世界标准时间（UTC）/格林威治时间（GMT）的偏差来计算，例如：
1ZoneOffset zoneOffset = ZoneOffset.of("+09:00");
2LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
3OffsetDateTime offsetDateTime = OffsetDateTime.of(localDateTime, zoneOffset);
其他历法
Java中使用的历法是ISO 8601日历系统，它是世界民用历法，也就是我们所说的公历。平年有365天，闰年是366天。闰年的定义是：非世纪年，能被4整除；世纪年能被400整除。为了计算的一致性，公元1年的前一年被当做公元0年，以此类推。
此外Java 8还提供了4套其他历法，每套历法都包含一个日期类，分别是：
- ThaiBuddhistDate：泰国佛教历
- MinguoDate：中华民国历
- JapaneseDate：日本历
- HijrahDate：伊斯兰历
每个日期类都继承ChronoLocalDate类，所以可以在不知道具体历法的情况下也可以操作。不过这些历法一般不常用，除非是有某些特殊需求情况下才会使用。
这些不同的历法也可以用于向公历转换：
1LocalDate date = LocalDate.now();
2JapaneseDate jpDate = JapaneseDate.from(date);
由于它们都继承ChronoLocalDate类，所以在不知道具体历法情况下，可以通过ChronoLocalDate类操作日期：
1Chronology jpChronology = Chronology.ofLocale(Locale.JAPANESE);
2ChronoLocalDate jpChronoLocalDate = jpChronology.dateNow();
我们在开发过程中应该尽量避免使用ChronoLocalDate，尽量用与历法无关的方式操作时间，因为不同的历法计算日期的方式不一样，比如开发者会在程序中做一些假设，假设一年中有12个月，如果是中国农历中包含了闰月，一年有可能是13个月，但开发者认为是12个月，多出来的一个月属于明年的。再比如假设年份是累加的，过了一年就在原来的年份上加一，但日本天皇在换代之后需要重新纪年，所以过了一年年份可能会从1开始计算。
在实际开发过程中建议使用LocalDate，包括存储、操作、业务规则的解读；除非需要将程序的输入或者输出本地化，这时可以使用ChronoLocalDate类。
参考：