日期处理第二篇：Java8新时间和日期API，看完你就全明白了

为什么Java8里会有新的时间和日期API呢，因为Java8之前的日期类是在是太难用了，在上一篇 《日期处理第一篇：优雅好用的Java日期工具类Joda-Time》详细介绍了Joda-Time的使用。Joda-Time在Java8之前一直是日期处理的首选工具类，也正是因为Joda-Time的优秀的设计思想，在Java8里大量参考了Joda-Time，Joda-Time的作者也参与到了Java8日期类的定制。

简介

Java8借鉴Joda-Time的设计，添加了新的日期和时间API，所以Java8之后的版本可以优先使用内置的时间API就行。本篇主要介绍新增加的时间和日期API，它们被包含在java.time包中。借助新的时间和日期API可以以更简洁的方法处理时间和日期。

为什么要引入新的日期API

在Java 8之前，所有关于时间和日期的API都存在各种使用方面的缺陷，主要有：

1. Java的java.util.Date和java.util.Calendar类易用性差，不支持时区，而且他们都不是线程安全的；
2. 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，你得把它用ThreadLocal包起来才能在多线程中使用。
3. 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。

注意事项：

• 建议不要再使用SimpleDateFormat了，避免线程问题
• 建议使用java.time下的时间类

Java8的日期&时间类

经常使用到的类有：

• LocalDate：没有时间的日期，比如2024-01-18，常用于生日等场景
• LocalTime：没有日期的时间，比如12:30:00，常用于不关心日期的场景，比如上下班时间
• Instant：时间线中的某一刻，比如时间戳
• Duration ：时间的计量，比如35s, Duration.ofDays(1)
• Period：日期计量，比如3年5个月20天，Period.of(3,5,20)

这些类都包含在java.time包中，下面我们看看这些类的用法。

LocalDate和LocalTime

LocalDate类表示一个具体的日期，但不包含具体时间，也不包含时区信息。可以通过LocalDate的静态方法of()创建一个实例，LocalDate也包含一些方法用来获取年份，月份，天，星期几等：

LocalDate localDate = LocalDate.of(2017, 1, 4);     // 初始化一个日期：2017-01-04
int year = localDate.getYear();                     // 年份：2017
Month month = localDate.getMonth();                 // 月份：JANUARY
int dayOfMonth = localDate.getDayOfMonth();         // 月份中的第几天：4
DayOfWeek dayOfWeek = localDate.getDayOfWeek();     // 一周的第几天：WEDNESDAY
int length = localDate.lengthOfMonth();             // 月份的天数：31
boolean leapYear = localDate.isLeapYear();          // 是否为闰年：false

获取当前日期：

LocalDate now = LocalDate.now();

LocalTime和LocalDate类似，他们之间的区别在于LocalDate不包含具体时间，而LocalTime包含具体时间，例如：

LocalTime localTime = LocalTime.of(17, 23, 52);     // 初始化一个时间：17:23:52
int hour = localTime.getHour();                     // 时：17
int minute = localTime.getMinute();                 // 分：23
int second = localTime.getSecond();                 // 秒：52

LocalDateTime

LocalDateTime类是LocalDate和LocalTime的结合体，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：

LocalDateTime ldt1 = LocalDateTime.of(2017, Month.JANUARY, 4, 17, 23, 52);

LocalDate localDate = LocalDate.of(2017, Month.JANUARY, 4);
LocalTime localTime = LocalTime.of(17, 23, 52);
LocalDateTime ldt2 = localDate.atTime(localTime);

LocalDateTime也提供用于向LocalDate和LocalTime的转化：

LocalDate date = ldt1.toLocalDate();
LocalTime time = ldt1.toLocalTime();

Instant

Instant用于表示一个时间戳，它与我们常使用的System.currentTimeMillis()有些类似，不过Instant可以精确到纳秒（Nano-Second），System.currentTimeMillis()方法只精确到毫秒（Milli-Second）。如果查看Instant源码，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除了使用now()方法创建外，还可以通过ofEpochSecond方法创建：

Instant instant = Instant.ofEpochSecond(120, 100000);

ofEpochSecond()方法的第一个参数为秒，第二个参数为纳秒，上面的代码表示从1970-01-01 00:00:00开始后两分钟的10万纳秒的时刻，控制台上的输出为：

1970-01-01T00:02:00.000100Z

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：

LocalDateTime from = LocalDateTime.of(2017, Month.JANUARY, 5, 10, 7, 0);    // 2017-01-05 10:07:00
LocalDateTime to = LocalDateTime.of(2017, Month.FEBRUARY, 5, 10, 7, 0);     // 2017-02-05 10:07:00
Duration duration = Duration.between(from, to);     // 表示从 2017-01-05 10:07:00 到 2017-02-05 10:07:00 这段时间

long days = duration.toDays();              // 这段时间的总天数
long hours = duration.toHours();            // 这段时间的小时数
long minutes = duration.toMinutes();        // 这段时间的分钟数
long seconds = duration.getSeconds();       // 这段时间的秒数
long milliSeconds = duration.toMillis();    // 这段时间的毫秒数
long nanoSeconds = duration.toNanos();      // 这段时间的纳秒数

Duration对象还可以通过of()方法创建，该方法接受一个时间段长度，和一个时间单位作为参数：

Duration duration1 = Duration.of(5, ChronoUnit.DAYS);       // 5天
Duration duration2 = Duration.of(1000, ChronoUnit.MILLIS);  // 1000毫秒

Period

Period在概念上和Duration类似，区别在于Period是以年月日来衡量一个时间段，比如2年3个月6天：

Period period = Period.of(2, 3, 6);

Period对象也可以通过between()方法创建，值得注意的是，由于Period是以年月日衡量时间段，所以between()方法只能接收LocalDate类型的参数：

// 2017-01-05 到 2017-02-05 这段时间
Period period = Period.between(
                LocalDate.of(2017, 1, 5),
                LocalDate.of(2017, 2, 5));

日期的操作和格式化

增加和减少日期

Java 8中的日期/时间类都是不可变的（用final修饰），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：

LocalDate date = LocalDate.of(2017, 1, 5);          // 2017-01-05

LocalDate date1 = date.withYear(2016);              // 修改为 2016-01-05
LocalDate date2 = date.withMonth(2);                // 修改为 2017-02-05
LocalDate date3 = date.withDayOfMonth(1);           // 修改为 2017-01-01

LocalDate date4 = date.plusYears(1);                // 增加一年 2018-01-05
LocalDate date5 = date.minusMonths(2);              // 减少两个月 2016-11-05
LocalDate 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：

LocalDate date7 = date.with(nextOrSame(DayOfWeek.SUNDAY));      // 返回下一个距离当前时间最近的星期日
LocalDate date9 = date.with(lastInMonth(DayOfWeek.SATURDAY));   // 返回本月最后一个星期六

要使上面的代码正确编译，你需要使用静态导入TemporalAdjusters对象：

import static java.time.temporal.TemporalAdjusters.*;

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：

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：

@FunctionalInterface
public interface TemporalAdjuster {
    Temporal adjustInto(Temporal temporal);
}

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）：

LocalDate date = LocalDate.of(2017, 1, 5);
date.with(temporal -> {
    // 当前日期
    DayOfWeek dayOfWeek = DayOfWeek.of(temporal.get(ChronoField.DAY_OF_WEEK));

    // 正常情况下，每次增加一天
    int dayToAdd = 1;

    // 如果是星期五，增加三天
    if (dayOfWeek == DayOfWeek.FRIDAY) {
        dayToAdd = 3;
    }

    // 如果是星期六，增加两天
    if (dayOfWeek == DayOfWeek.SATURDAY) {
        dayToAdd = 2;
    }

    return temporal.plus(dayToAdd, ChronoUnit.DAYS);
});

格式化日期

新的日期API中提供了一个DateTimeFormatter类用于处理日期格式化操作，它被包含在java.time.format包中，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：

LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
String strDate1 = dateTime.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE);    // 20170105
String strDate2 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE);    // 2017-01-05
String strDate3 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_TIME);    // 14:20:16.998
String strDate4 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd"));   // 2017-01-05
String strDate5 = dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("今天是：YYYY年 MMMM DD日 E", Locale.CHINESE)); // 今天是：2017年 一月 05日 星期四

同样，日期类也支持将一个字符串解析成一个日期对象，例如：

String strDate6 = "2017-01-05";
String strDate7 = "2017-01-05 12:30:05";

LocalDate date = LocalDate.parse(strDate6, DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd"));
LocalDateTime dateTime1 = LocalDateTime.parse(strDate7, DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

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：

ZoneId shanghaiZoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
ZoneId 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：

Set<String> zoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();

对于老的时区类TimeZone，Java 8也提供了转化方法：

ZoneId 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：

LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.of(localDateTime, shanghaiZoneId);

将zonedDateTime打印到控制台为：

2017-01-05T15:26:56.147+08:00[Asia/Shanghai]

ZonedDateTime对象由两部分构成，LocalDateTime和ZoneId，其中2017-01-05T15:26:56.147部分为LocalDateTime，+08:00[Asia/Shanghai]部分为ZoneId。

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：

ZoneOffset zoneOffset = ZoneOffset.of("+09:00");
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
OffsetDateTime offsetDateTime = OffsetDateTime.of(localDateTime, zoneOffset);

其他历法

尽量用与历法无关的方式操作时间，因为不同国家的历法计算不一样，比如加入一年有12个月，但是中国农历历法有可能一年有13个月，所以尽量避免使用历法，这里不做过多介绍了。

总结

Java8带来的日期时间新特性API都很方便操作，推荐不再使用老的日期类，推荐使用java.time包下面的类。它们的设计目标是提供更简洁、更可靠、更易用的日期和时间处理方式，避免了旧的Date和Calendar类的一些问题。在Java 8及以后的版本中，推荐使用新的时间和日期API来处理日期和时间。