java.time包使用指南

前言

鉴于每次用到时间的相关方法时，都是通过谷歌搜索如何实现，自己对这些实现背后隐藏的内容知之甚少。所以，这次打算开一篇文章，学习JDK中主要的时间类，了解之前用到时间类、参数和方法代表的含义。

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Java8 掌握Date与Java.time转换的核心思路，轻松解决各种时间转换问题

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一、时区与时间

1. 世界标准时：UTC、GMT、UT

UTC（Coordinated Universal Time，世界标准时，世界协调时）是最主要的世界时间标准。UTC基于国际原子时，并通过不规则的加入闰秒来抵消地球自转变慢的影响。鉴于UTC已经是Java中主要的世界时表示方式，除非特殊提示否则下文中都UTC来表示世界标准时时间。


GMT（Greenwich Mean Time，格林尼治时间），由于地球每天的自转是有些不规则的，而且正在缓慢减速，因此格林尼治平时基于天文观测本身的缺陷，目前已经被原子钟报时的协调世界时（UTC）所取代。


UT(Universal Time，世界时)，是一种以格林威治子夜起算的平太阳时。世界时是以地球自转为基准得到的时间尺度，其精度受到地球自转不均匀变化和极移的影响。

Instant（1.8）是jdk8时间框架的基础类，它以世界标准时UTC作为基础时区构建，基本上jdk8中的时间类都会于它打交道，支持以GMT、UT作为基础时区。
TimeZone（1.7前）它以世界标准时GMT作为基础时区构建，不支持UTC、UT时区。

用Instant来直接输出UTC当前的时间：

// Instant.now()代表UTC当前时间的秒 + 纳秒（从1970-1-1 00:00:00 开始所经过秒-纳秒数）
Instant instant = Instant.now(); // UTC(Z) ~ GMT ~ UT
System.out.println(instant);

输出如下时间：

2023-03-02T07:53:02.377Z

2. 地区时：Asia/Shanghai、UTC+8

地区时：是适用相同时区规则的地理区域，是UTC偏移量位置处的时间。在同一时刻，地区时根据UTC距当地的偏移量来计算其本地时间。

中国占据东五区、东六区、东七区、东八区、东九区5个时区，为了统一时间，1949年中华人民共和国成立后，中国大陆全境统一划为东八区，同时以北京时间作为全国唯一的标准时间。北京时间，又名中国标准时间（China Standard Time，CST，UTC+8），是我国的标准时间，比世界协调时快八小时（UTC+8）。注意CST并不能作为北京时间的时区ID来生成ZoneId，原因见时区简称。

对比一下世界标准时、其它地区时和北京时间的时间差异：

Instant instant = Instant.now();
System.out.println("UTC：" + instant);
System.out.println("纽约 UTC-5：" + instant.atZone(ZoneId.of("America/New_York")));
System.out.println("东京 UTC+9：" + instant.atZone(ZoneId.of("Asia/Tokyo")));
System.out.println("上海 UTC+8：" + instant.atZone(ZoneId.of("Asia/Shanghai")));

输出内容如下：

UTC：2023-03-02T08:37:10.736Z
纽约 UTC-5：2023-03-02T03:37:10.736-05:00[America/New_York]
东京 UTC+9：2023-03-02T17:37:10.736+09:00[Asia/Tokyo]
上海 UTC+8：2023-03-02T16:37:10.736+08:00[Asia/Shanghai]

可以通过这些网站查询各个时区以及主要城市的时区：timeanddate，时区列表

3. 时区：ZoneId、TimeZone

时区：是地球上使用的同一时间定义的国家或区域，它描述了这个国家或区域内的偏移量范围。

• ZoneId代表时区。它的内部描述了这个国家或区域的整体时间规则。 即ZoneId = ZoneOffset+ ZoneRules。
• ZoneRules代表这个时区的时区规则细则，包含这个国家或区域的时区偏移量的变动和这个变动的时间，不同的时间这个时区可能会有不同的时间偏移量（ZoneOffset）情况。比如Asia/Shanghai，Asia/Singapore，虽然当前它们都使用的UTC+8这个时区的区时，但是不代表这些国家或地区的曾经或者未来还会使用这个区时，我国就在1986年至1991年使用过六年夏令时，即每年在4月中旬的第一个星期日2时整(北京时间)到9月中旬第一个星期日的凌晨2时整(北京夏令时)，夏令时内时间将会向后调快一小时，使用+9:00时区的区时。ZoneRules中就完整的记录了这些变动。

时区和区时：时区是一个国家或区域，区时是这个国家或区域的本地时间

在Java中，以ZoneId（1.8）和TimeZone（1.1）来表示时区概念。
ZoneId：

当前默认时区：

ZoneId zoneId = ZoneId.systemDefault(); // 本质是调用TimeZone.getDefault().toZoneId()
TimeZone timeZone = TimeZone.getDefault();
// 可以设置程序全局的默认时区
TimeZone.setDefault(timeZone);

ZoneId（1.8）：
如下程序，展示了通过时区ID获取该时区的本地时间：

System.out.println(ZonedDateTime.now(ZoneId.of("UTC"))); // 2023-03-22T07:22:03.133Z[UTC]
System.out.println(ZonedDateTime.now(ZoneId.of("GMT"))); // 2023-03-22T07:22:03.133Z[GMT]
System.out.println(ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"))); // 2023-03-22T15:22:03.133+08:00[Asia/Shanghai]

TimeZone（1.1）：
Date类中没有时区概念 可以借助SimpleDateFormat实现：

TimeZone utc = TimeZone.getTimeZone("UTC+8");
TimeZone gmt = TimeZone.getTimeZone("GMT+8");
TimeZone ut = TimeZone.getTimeZone("UT+8");
Date date = new Date(); // 2023-04-14 11:04:17
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
sdf.setTimeZone(utc);
System.out.println(sdf.format(date)); // 2023-04-14 03:04:17
sdf.setTimeZone(gmt);
System.out.println(sdf.format(date)); // 2023-04-14 11:04:17
sdf.setTimeZone(ut);
System.out.println(sdf.format(date)); // 2023-04-14 03:04:17

上面的程序中，UTC+8、GMT+8、UT+8三个时区并没有输出相同的时间，只有GMT+8正确的输出了当前时间，原因是TimeZone是基于GMT构建的，它并不支持UTC+8、UT+8这两种时间标准时的偏移设置。此外以UTC作为时区ID时可以被识别成功，UT则不行。

刚开始用的时候，由于使用UTC与UT没报错，我还以为TimeZone支持这两种世界标准时，但是通过分析源码才发现TimeZone会将所有没有解析成功的时区ID转为GMT。

private static TimeZone getTimeZone(String ID, boolean fallback) {
   
   
    TimeZone tz = ZoneInfo.getTimeZone(ID); // 时区ID中仅存在UTC，不存在其偏移设置即UTC+1这种格式；不存在UT。
    if (tz == null) {
   
   
        tz = parseCustomTimeZone(ID); // 解析GMT的自定义偏移时间设置，如GMT+14:17
        if (tz == null && fallback) {
   
   
            tz = new ZoneInfo(GMT_ID, 0); // 所有未被识别的时区都会被设置为“GMT+0”
.....
}

TimeZone中可以正确使用的ID

ZoneId与TimeZone兼容性
为了兼容ZoneId带来的改变，1.8版本中为TimeZone类添加了ZoneId与TimeZone互转的方法：

ZoneId zone = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
TimeZone timeZone = TimeZone.getTimeZone(zone);
ZoneId toZoneId = timeZone.toZoneId();

查看可用时区
如上所示，通过ZoneId和TimeZone都是通过时区ID来创建对应时区，那么你要怎么知道有哪些时区ID可用呢？
可以通过如下方式查看可用ID：

// ZoneId可用的时区ID
Set<String> availableZoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();
// TimeZone可用的时区ID
String[] availableIds = TimeZone.getAvailableIDs();
// 或通过ZoneInfoFile查看时区ID
String[] zoneIds = ZoneInfoFile.getZoneIds();

查看指定时区
如果要查找指定偏移量位置的时区可以通过如下方式实现（单位毫秒）：

// 查找位于+8时区的所有时区ID
String[] availableIDs = ZoneInfo.getAvailableIDs(8 * 60 * 60 * 1000);
String[] availableIDs1= TimeZone.getAvailableIDs(8 * 60 * 60 * 1000);

查看时区的历史区时
我国就在1986年至1991年使用过六年夏令时（每年在4月中旬的第一个星期日2时整(北京时间)到9月中旬第一个星期日的凌晨2时整(北京夏令时)，时间调快一个小时）。ZoneId由于记录了这些时区的历史变动，所以它可以很轻易的得到我国实行夏令时当时的本地时间：

// 输出曾经的夏令时时间
ZoneId ctt = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
Instant parse = Instant.parse("1986-06-01T00:00:00.000Z");
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.<