Java 8 Time API

2022-10-26 21:00:42

Java 8 系列文章 持續更新中

日期時間API 也是Java 8重要的更新之一,Java從一開始就缺少一致的日期和時間方法,Java 8 Date Time API是Java核心API的一個非常好的補充。

為什麼需要新的日期時間API

Java中現有的與日期和時間相關的類存在一些問題:

  • 日期時間類的定義不一致,在java.utiljava.sql包中都有Date類。同樣,格式化和解析類是在java.text包中定義的。
  • java.util.Date同時包含日期和時間值,而java.sql.Date只包含日期值,把它放在java.sql包中是沒有意義的。而且這兩個類的名稱相同,這本身就是一個非常糟糕的設計。
  • 沒有為時間、時間戳、格式化和解析明確定義的類。我們有java.text.DateFormat抽象類用於解析和格式化,通常使用SimpleDateFormat類解析和格式化。
  • 所有Date類都是可變的,所以它們不是執行緒安全的,這也是JavaDateCalendar類最大的問題之一。
  • Date類不提供國際化,不支援時區。雖然引入了java.util.Calendarjava.util.TimeZone,但是它們也存在上面的問題。

DateCalendar類中定義的方法還有一些其他的問題,但是上面的問題清楚地表明,Java中需要一個健壯的日期時間API。這就是為什麼 Joda Time 可以成為Java 日期時間高質量的替代品。

Java 8日期時間設計原則

Java 8日期時間API是基於 JSR-310 規範實現的。目的是為了解決遺留日期時間實現中的所有缺陷。新的日期時間API的一些設計原則如下:

  • 不變性:新的日期時間API中的所有類都是不可變的,適用於多執行緒環境。

  • 關注點分離:新的日期時間API明確區分了人類可讀的日期、時間和機器時間(Unix時間戳),它為DateTimeDateTimeTimestampTimezone 等定義單獨的類。

  • 清晰性:所有的類中都清晰地定義了方法,並執行相同的操作。例如,要獲取當前時間範例可以用now()方法,在所有這些類中都定義了format()parse()方法,而不是為它們單獨定義一個類。

    所有類都使用工廠模式策略模式來更好地操作。一旦您使用了其中一個類中的方法,使用其他類並不困難。

  • 實用的操作:所有新的日期時間API類都常見的方法,比如加、減、格式化、解析、在日期/時間中獲取單獨的部分等等。

  • 可延伸:新的日期時間API可以在ISO-8601日曆系統上工作,但是我們也可以在其他非ISO日曆上使用它。

Java 8日期時間API的包

Java8日期時間API由以下包組成。

  • java.time:這是Java 8日期時間API的基本包。所有主要的基礎類別都是這個包的一部分,例如LocalDateLocalTimeLocalDateTimeInstantPeriodDuration等。所有這些類都是不可變的和執行緒安全的。大多數情況下,這些類足以處理常見的需求。
  • java.time.chrono:這個包為非ISO日曆系統定義了通用API。我們可以擴充套件AbstractChronology類來建立我們自己的日曆系統。
  • java.time.format:這個包包含用於格式化和解析日期時間物件的類。大多數時候我們不會直接使用它們,因為java.time包中的日期時間類已經提供了格式化和解析方法。
  • java.time.temporal:這個包包含temporal物件,我們可以使用它來找出與日期/時間物件相關的特定日期或時間。例如,我們可以使用它們來查詢一個月的第一天或最後一天。您可以很容易地識別這些方法,因為它們的格式總是withXXX
  • java.time.zone:這個包包含用於支援不同時區及其規則的類。

Java 8日期時間API類的範例

下面通過一些日期時間API類的範例,來更好的瞭解Java 8日期時間API

1.LocalDate

LocalDate是一個不可變的日期類,它以yyyy-MM-dd的預設格式表示日期。可以使用now()方法來獲取當前日期,還可以提供年、月和日期的輸入引數來建立LocalDate範例。

這個類為now()提供了一個過載方法,在這裡可以傳遞ZoneId來獲取特定時區中的日期。這個類提供了與java.sql.Date相同的功能。

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

// 通過提供年月日引數建立日期
LocalDate nowYear_1024 = LocalDate.of(2022, Month.OCTOBER, 24);
System.out.println("引數日期=" + nowYear_1024);

// 通過時區獲取當前日期
LocalDate todayShanghai = LocalDate.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println("當前日期(CTT)=" + todayShanghai);

// 從紀元日(1970-01-01)開始的第多少天
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);

執行之後結果如下:

當前日期=2022-10-26
特殊日期=2022-10-24
當前日期(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是一個不可變的時間類,它以HH:mm:ss.SSS的預設格式表示時間。與LocalDate一樣,這個類提供了時區支援,並可以通過傳遞小時、分鐘和秒作為輸入引數來建立範例。

// 當前時間
LocalTime time = LocalTime.now();
System.out.println("當前時間=" + time);

// 通過提供時分秒引數建立日期
LocalTime specificTime = LocalTime.of(12, 20, 25, 40);
System.out.println("引數時間=" + specificTime);

// 通過時區獲取當前時間
LocalTime timeShanghai = LocalTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println("當前時間(CTT)=" + timeShanghai);

// 從紀元日開始的第多少秒
LocalTime specificSecondTime = LocalTime.ofSecondOfDay(100);
System.out.println("從紀元日開始的第100秒=" + specificSecondTime);

執行之後結果如下:

當前時間=15:39:18.948
引數時間=12:20:25.000000040
當前時間(CTT)=15:39:18.949
從0開始的第100秒=00:01:40

3.LocalDateTime

LocalDateTime是一個不可變的日期時間類,它以yyyy-MM-ddTHH:mm:ss.SSS的預設格式表示時間日期。它提供了一個工廠方法,該方法使用LocalDateLocalTime作為引數建立LocalDateTime範例。

// 當前日期時間
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
System.out.println("當前日期時間=" + now);

// 通過提供LocalDate和LocalTime引數建立日期時間
now = LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.now());
System.out.println("當前日期時間=" + now);

// 通過提供年月日時分秒引數建立日期時間
LocalDateTime specificTime = LocalDateTime.of(2022, Month.OCTOBER, 24, 10, 24, 24);
System.out.println("引數日期時間=" + specificTime);

// 通過時區獲取當前日期時間
LocalDateTime todayKolkata = LocalDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println("當前日期時間(CTT)=" + todayKolkata);

// 從紀元日開始的第多少秒
LocalDateTime dateFromBase = LocalDateTime.ofEpochSecond(100, 0, ZoneOffset.UTC);
System.out.println("從紀元日開始的第100秒= " + dateFromBase);

執行之後結果如下:

當前日期時間=2022-10-26T15:51:59.070
當前日期時間=2022-10-26T15:51:59.071
引數日期時間=2022-10-24T10:24:24
當前日期時間(CTT)=2022-10-26T15:51:59.071
從紀元日開始的第100秒=1970-01-01T00:01:40

注意:以上例子通過輸入引數建立範例時,如果輸入了無效的引數name將會丟擲java.time.DateTimeException

4.Instant

instant類用於處理機器可讀的時間格式。instant類將日期時間儲存在unix時間戳中。

// 當期時間戳
Instant timestamp = Instant.now();
System.out.println("當期時間戳= "+timestamp);

// 從紀元日開始的第多少毫秒
Instant specificTime = Instant.ofEpochMilli(timestamp.toEpochMilli());
System.out.println("從紀元日開始="+specificTime);

執行之後結果如下:

當期時間戳=2022-10-26T08:08:40.429Z
從紀元日開始=2022-10-26T08:08:40.429Z

Java8日期時間API類的實用方法

大多數日期時間類都會提供各種實用方法,例如加/減天數、週數、月數等。還有一些其他實用方法可以使用時間調整器TemporalAdjuster調整日期,並計算兩個日期之間的時間段。

LocalDate today = LocalDate.now();

//獲取年份,判斷年份是否是閏年
System.out.println("Year "+today.getYear()+" is Leap Year? "+today.isLeapYear());

//比較兩個時間
System.out.println("Today is before 01/01/2023? "+today.isBefore(LocalDate.of(2023,1,1)));

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

//加減操作
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));

//時間調整器調整時間
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());

執行之後結果如下:

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日期時間的解析和格式化

經常用到的操作有:將日期時間格式化為不同格式String,解析String以獲得日期時間物件。

// 格式化
LocalDate date = LocalDate.now();
// 預設格式
System.out.println("Default format of LocalDate=" + date);
// 自定義格式
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();
// 預設格式
System.out.println("Default format of LocalDateTime=" + dateTime);
// 自定義格式
System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日HH時mm分ss秒")));
System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));

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

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

執行之後結果如下:

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時37分51秒
20221026
Default format of Instant=2022-10-26T08:37:51.301Z
Default format after parsing = 2022-10-24T10:24:24

對遺留日期時間的支援

遺留日期/時間類幾乎在所有應用程式中都使用,因此必須有向下相容。這就是為什麼我們可以通過一些實用方法將遺留類轉換為新類,反之亦然。

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

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

執行之後結果如下:

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,遺留的TimeZoneGregorianCalendartoString()方法過於冗長,對使用者不友好。