Java 日期时间类

Posted 2021-03-10 认真对待世界的小白

Java 原本提供了 Date 和 Calendar 用于处理日期、时间的类，包括创建日期、时间对象，获取系统当前日期、时间等操作。但 Date 不仅无法实现国际化，而且它对不同属性也使用了前后矛盾的偏移量，比如月份与小时都是从0开始的，月份中的天数则是从1开始的，年又是从1900开始的，而 java.util.Calendar 则显得过于复杂，从下面介绍中会看到传统 Java 对日期、时间处理的不足。Java8 吸取了 Joda-Time 库（一个被广泛使用的日期、时间库）的经验，提供了一套全新的日期时间库。

Date类（过时）

Java 提供了 Date 类来处理日期、时间（此处的 Date 是指 java.util 包下的 Date 类，而不是 java.sql 包下的 Date 类），Date 对象既包含日期，也包含时间。Date 类从 JDK1.0 起就开始存在了，但正因为它历史悠久，所以它的大部分构造器、方法都己经过时，不再推荐使用了。

Date 类提供了 6 个构造器，其中 4 个已经 Deprecated（Java 不再推荐使用，使用不再推荐的构造器时编译器会提出警告信息，并导致程序性能、安全性等方面的问题），剩下的两个构造器如下。

• Date()：生成一个代表当前日期时间的 Date 对象。该构造器在底层调用 System.currentTimeMillis() 获得 long 整数作为日期参数。
• Date(long date)：根据指定的 long 型整数来生成一个 Date 对象。该构造器的参数表示创建的 Date 对象和 GMT 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 之间的时间差，以毫秒作为计时单位。

与 Date 构造器相同的是，Date 对象的大部分方法也 Deprecated 了，剩下为数不多的几个方法。

• boolean after(Date when)：测试该日期是否在指定日期 when 之后。
• boolean before(Date when)：测试该日期是否在指定日期 when 之前。
• long getTime()：返回该时间对应的 long 型整数，即从 GMT 1970-01-01 00:00:00 到该 Date 对象之间的时间差，以亳秒作为计时单位。
• void setTime(long time)：设置该 Date 对象的时间。

下面程序示范了 Date 类的用法。

public class DateTest {
    public static void main(String[] args) {
        Date d1 = new Date();
        // 获取当前时间之后100ms的时间
        Date d2 = new Date(System.currentTimeMillis() + 100);
        System.out.println(d2);
        System.out.println(d1.compareTo(d2));
        System.out.println(d1.before(d2));
    }
}

总体来说，Date 是一个设计相当糟糕的类，因此 Java 官方推荐尽量少用 Date 的构造器和方法。如果需要对日期、时间进行加减运算，或获取指定时间的年、月、日、时、分、秒信息，可使用 Calendar 工具类。

Calendar 类

因为 Date 类在设计上存在一些缺陷，所以 Java 提供了 Calendar 类来更好地处理日期和时间。Calendar 是一个抽象类，它用于表示日历。

历史上有着许多种纪年方法，它们的差异实在太大了，比如说一个人的生日是“七月七日”，那么一种可能是阳（公）历的七月七日，但也可以是阴（农）历的日期。为了统一计时，全世界通常选择最普及、最通用的日历：GregorianCalendar，也就是日常介绍年份时常用的“公元几几年”。Calendar 类本身是一个抽象类，它是所有日历类的模板，并提供了一些所有日历通用的方法：但它本身不能直接实例化，程序只能创建 Calendar 子类的实例，Java 本身提供了一个 GregorianCalendar 类，一个代表格里高利日历的子类，它代表了通常所说的公历。

当然，也可以创建自己的 Calendar 子类，然后将它作为 Calendar 对象使用（这就是多态）。在 IBM 的 alphaWorks 站点（http://www.alphaworks.ibm.com/tech/calendars）上，IBM 的开发人员实现了多种日历。在 Internet 上，也有对中国农历的实现。读者可以查看上述 Calendar 的源码来学习。

Calendar 类是一个抽象类，所以不能使用构造器来创建 Calendar 对象。但它提供了几个静态 getInstance() 方法来获取 Calendar 对象，这些方法根据 TimeZone，Locale 类来获取特定的 Calendar，如果不指定 TimeZone、Locale，则使用默认的 TimeZone、Locale 来创建 Calendar。

Calendar 与 Date 都是表示日期的工具类，它们直接可以自由转换，如下代码所示。

//创建一个默认的Calendar对象
Calendar calendar = Calendar.getInstance();
//从Calendar对象中取出Date对象
Date date = calendar.getTime();
//通过Date对象获得对应的calendar对象
//因为没有构造函数可以接收Date对象
//所以必须先获得一个calendar实例，然后调用其setTime()方法
Calendar calendar2 = Calendar.getInstance();
calendar2.setTime(date);

Calendar 类提供了大量访问、修改日期时间的方法，常用方法如下。

• void add(int field, int amount)：根据日历的规则，为给定的日历字段添加或减去指定的时间量。
• int get(int field）：返回指定日历字段的值。
• int getActualMaximum(int field)：返回指定日历字段可能拥有的最大值。例如月，最大值为11。
• int getActualMinimum(int field)：返回指定日历字段可能拥有的最小值。例如月，最小值为0。
• void roll(int field, int amount)：与 add() 方法类似，区别在于加上 amount 后超过了该字段所能表示的最大范围时，也不会向上一个字段进位。
• void set(int field, int value)：将给定的日历字段设置为给定值。
• void set(int year, int month，int day)：设置 Calendar 对象的年、月、日三个字段的值。
• void set(int year, int month，int day, int hourOfDay, int minute, int second)：设置 Calendar 对象的年、月、日、时、分、秒6个字段的值。

上面的很多方法都需要一个 int 类型的 field 参数，field 是 Calendar 类的类变量，如 Calendar.YEAR、Calendar.MONTH 等分别代表了年、月、日、小时、分钟、秒等时间字段。需要指出的是，Calendar.MONTH 字段代表月份，月份的起始值不是1，而是0，所以要设置8月时，用7而不是8。如下程序示范了Calendar 类的常规用法。

import java.util.*;
import static java.util.Calendar.*;

public class CalendarTest {
    public static void main(String[] args) {
        Calendar c = Calendar.getInstance();
        // 取出年
        System.out.println(c.get(YEAR));
        // 取出月份
        System.out.println(c.get(MONTH));
        // 取出日
        System.out.println(c.get(DATE));
        // 分别设置年、月、日、小时、分钟、秒
        c.set(2003, 10, 23, 12, 32, 23); // 2003-11-23 12:32:23
        System.out.println(c.getTime());
        // 将Calendar的年前推1年
        c.add(YEAR, -1); // 2002-11-23 12:32:23
        System.out.println(c.getTime());
        // 将Calendar的月前推8个月
        c.roll(MONTH, -8); // 2002-03-23 12:32:23
        System.out.println(c.getTime());
    }
}

上面程序中粗体字代码示范了 Calendar 类的用法，Calendar 可以很灵活地改变它对应的日期。

提示：上面程序使用了静态导入，它导入了 Calendar 类里的所有类变量，所以上面程序可以直接使用 Calendar 类的 YEAR、MONTH、DATE 等类变量。

Calendar类还有如下几个注意点。

1. add 与 roll 的区别

add(int field, int amount) 的功能非常强大，add 主要用于改变 Calendar 的特定字段的值。如果需要增加某字段的值，则让 amount 为正数；如果需要减少某字段的值，则让 amount 为负数即可。

add(int field, int amount) 有如下两条规则。

当被修改的字段超出它允许的范围时，会发生进位，即上一级字段也会增大。例如：

Calendar cal1 = Calendar.getInstance();
cal1.set(2003, 7, 23, 0, 0, 0); // 2003-8-23
cal1.add(MONTH, 6); // 2003-8-23 => 2004-2-23
System.out.println(cal1.getTime());

如果下一级字段也需要改变，那么该字段会修正到变化最小的值。例如：

Calendar cal2 = Calendar.getInstance();
cal2.set(2003, 7, 31, 0, 0, 0); // 2003-8-31
// 因为进位到后月份改为2月，2月没有31日，自动变成29日
cal2.add(MONTH, 6); // 2003-8-31 => 2004-2-29
System.out.println(cal2.getTime());

对于上面的例子，8-31 就会变成 2-29。因为 MONTH 的下一级字段是 DAY，从 31 到 29 改变最小。所以上面 2003-8-31 的 MONTH 字段增加 6 后，不是变成 2004-3-2，而是变成 2004-2-29。

roll() 的规则与 add() 的处理规则不同：当被修改的字段超出它允许的范围时，上一级字段不会增大。

Calendar cal3 = Calendar.getInstance();
cal3.set(2003, 7, 23, 0, 0, 0); // 2003-8-23
// MONTH字段“进位”，但YEAR字段并不增加
cal3.roll(MONTH, 6); // 2003-8-23 => 2003-2-23
System.out.println(cal3.getTime());

下一级字段的处理规则与 add() 相似：

Calendar cal4 = Calendar.getInstance();
cal4.set(2003, 7, 31, 0, 0, 0); // 2003-8-31
// MONTH字段“进位”后变成2，2月没有31日，
// YEAR字段不会改变，2003年2月只有28天
cal4.roll(MONTH, 6); // 2003-8-31 => 2003-2-28
System.out.println(cal4.getTime());

2．设置 Calendar 的容错性

调用 Calendar 对象的 set() 方法来改变指定时间字段的值时，有可能传入一个不合法的参数，例如为 MONTH 字段设置 13，这将会导致怎样的后果呢？看如下程序。

public class LenientTest {
    public static void main(String[] args) {
        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        // 结果是YEAR字段加1，MONTH字段为1（二月）
        cal.set(MONTH, 13); // ①
        System.out.println(cal.getTime());
        // 关闭容错性
        cal.setLenient(false);
        // 导致运行时异常
        cal.set(MONTH, 13); // ②
        System.out.println(cal.getTime());
    }
}

上面程序①②两处的代码完全相似，但它们运行的结果不一样：①处代码可以正常运行，因为设置 MONTH 字段的值为13，将会导致 YEAR 字段加1；②处代码将会导致运行时异常，因为设置的 MONTH 字段值超出了 MONTH 字段允许的范围。关键在于程序中粗体字代码行，Calendar 提供了一个 setLenient() 用于设置它的容错性，Calendar 默认支持较好的容错性，通过 setLenient(false) 可以关闭 Calendar 的容错性，让它进行严格的参数检查。

Calendar 有两种解释日历字段的模式：lenient 模式和 non-lenient 模式。当 Calendar 处于 lenient 模式时，每个时间字段可接受超出它允许范围的值：当 Calendar 处于 non-lenient 模式时，如果为某个时间字段设置的值超出了它允许的取值范围，程序将会抛出异常。

3．set() 方法延迟修改

set(f,value) 方法将日历字段 f 更改为 value，此外它还设置了一个内部成员变量，以指示日历字段 f 已经被更改。尽管日历字段 f 是立即更改的，但该 Calendar 所代表的时间却不会立即修改，直到下次调用 get()、getTime()、getTimeInMillis()、add() 或 roll() 时才会重新计算日历的时间：这被称为 set() 方法的延迟修改，采用延迟修改的优势是多次调用 set() 不会触发多次不必要的计算（需要计算出一个代表实际时间的 long 型整数）。

下面程序演示了 set() 方法延迟修改的效果。

import java.util.*;
import static java.util.Calendar.*;

public class LazyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        cal.set(2003, 7, 31); // 2003-8-31
        // 将月份设为9，但9月31日不存在。
        // 如果立即修改，系统将会把cal自动调整到10月1日。
        cal.set(MONTH, 8);
        // 下面代码输出10月1日
        //System.out.println(cal.getTime());    //①
        // 设置DATE字段为5
        cal.set(DATE, 5); // ②
        System.out.println(cal.getTime()); // ③
    }
}

上面程序中创建了代表 2003-8-31 的 Calendar 对象，当把这个对象的 MONTH 字段加 1 后应该得到 2003-10-1（因为9月没有31日），如果程序在①号代码处输出当前 Calendar 里的日期，也会看到输出 2003-10-1，③号代码处将输出2003-10-5。

如果程序将①处代码注释起来，因为 Calendar 的 set() 方法具有延迟修改的特性，即调用 set() 方法后 Calendar 实际上并未计算真实的日期，它只是使用内部成员变量表记录 MONTH 字段被修改为8，接着程序设置 DATE 字段值为 5，程序内部再次记录 DATE 字段为5一一就是9月5日，因此看到③处输出2003-9-5。

 

Java 8 新增的日期、时间包

Java 8 开始专门新增了一个 java.time 包，该包下包含了如下常用的类。

• Clock：该类用于获取指定时区的当前日期、时间。该类可取代 System 类的 currentTimeMillis() 方法，而且提供了更多方法来获取当前日期、时间。该类提供了大量静态方法来获取 Clock 对象。
• Duration：该类代表持续时间。该类可以非常方便地获取一段时间。
• Instant：代表一个具体的时刻，可以精确到纳秒。该类提供了静态的 now() 方法来获取当前时刻，也提供了静态的 now(Clock ck) 方法来获取 clock 对应的时刻。除此之外，它还提供了一系列 minusXxx() 方法在当前时刻基础上减去一段时间，也提供了 plusXxx() 方法在当前时刻基础上加上一段时间。
• LocalDate：该类代表不带时区的日期，例如 2007-12-03。该类提供了静态的 now() 方法来获取当前日期，也提供了静态的 now(Clock clock) 方法来获取 clock 对应的日期：除此之外，它还提供了 minusXxx() 方法在当前年份基础上减去几年、几月、几周或几日等，也提供了 plusXxx() 方法在当前年份基础上加上几年、几月、几周或几日等。
• LocalTime：该类代表不带时区的时间，例如 10:15:30。该类提供了静态的 now() 方法来获取当前时间，也提供了静态的 now(Clock clock) 方法来获取 clock 对应的时间。除此之外，它还提供了 minusXxx() 方法在当前年份基础上减去几小时、几分、几秒等，也提供了 plusXxx() 方法在当前年份基础上加上几小时、几分、几秒等。
• LocalDateTime：该类代表不带时区的日期、时间，例如2007-12-03T10:15:30。该类提供了静态的 now() 方法来获取当前日期、时间，也提供了静态的 now(Clock ck) 方法来获取 clock 对应的日期、时间。除此之外，它还提供了 minusXxx() 方法在当前年份基础上减去几年、几月、几日、几小时、几分、几秒等，也提供了 plusXxx() 方法在当前年份基础上加上几年、几月、几日、几小时、几分、几秒等。
• MonthDay：该类仅代表月日，例如--04-12。该类提供了静态的 now() 方法来获取当前月日，也提供了静态的 now(Clock ck) 方法来获取 clock 对应的月日。
• Year：该类仅代表年，例如2014。该类提供了静态的 now() 方法来获取当前年份，也提供了静态的 now(Clock clock) 方法来获取 clock 对应的年份。除此之外，它还提供了 minusYears() 方法在当前年份基础上减去几年，也提供了 plusYears() 方法在当前年份基础上加上几年。
• YearMonth：该类仅代表年月，例如2014-04。该类提供了静态的 now() 方法来获取当前年月，也提供了静态的 now(Clock ck) 方法来获取 clock 对应的年月。除此之外，它还提供了 minusXxx() 方法在当前年月基础上减去几年、几月，也提供了 plusXxx() 方法在当前年月基础上加上几年、几月。
• ZonedDateTime：该类代表一个时区化的日期、时间。
• ZoneId：该类代表一个时区。
• DayOfWeek：这是一个枚举类，定义了周日到周六的枚举值。
• Month：这也是一个枚举类，定义了一月到十二月的枚举值。

下面通过一个简单的程序来示范这些类的用法。

import java.time.*;


public class NewDatePackageTest {
    public static void main(String[] args) {
        // -----下面是关于Clock的用法-----
        // 获取当前Clock
        Clock clock = Clock.systemUTC();
        // 通过Clock获取当前时刻
        System.out.println("当前时刻为：" + clock.instant());
        // 获取clock对应的毫秒数，与System.currentTimeMillis()输出相同
        System.out.println(clock.millis());
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
        // -----下面是关于Duration的用法-----
        Duration d = Duration.ofSeconds(6000);
        System.out.println("6000秒相当于" + d.toMinutes() + "分");
        System.out.println("6000秒相当于" + d.toHours() + "小时");
        System.out.println("6000秒相当于" + d.toDays() + "天");
        // 在clock基础上增加6000秒，返回新的Clock
        Clock clock2 = Clock.offset(clock, d);
        // 可看到clock2与clock1相差1小时40分
        System.out.println("当前时刻加6000秒为：" + clock2.instant());
        // -----下面是关于Instant的用法-----
        // 获取当前时间
        Instant instant = Instant.now();
        System.out.println(instant);
        // instant添加6000秒（即100分钟），返回新的Instant
        Instant instant2 = instant.plusSeconds(6000);
        System.out.println(instant2);
        // 根据字符串中解析Instant对象
        Instant instant3 = Instant.parse("2014-02-23T10:12:35.342Z");
        System.out.println(instant3);
        // 在instant3的基础上添加5小时4分钟
        Instant instant4 = instant3.plus(Duration.ofHours(5).plusMinutes(4));
        System.out.println(instant4);
        // 获取instant4的5天以前的时刻
        Instant instant5 = instant4.minus(Duration.ofDays(5));
        System.out.println(instant5);
        // -----下面是关于LocalDate的用法-----
        LocalDate localDate = LocalDate.now();
        System.out.println(localDate);
        // 获得2014年的第146天
        localDate = LocalDate.ofYearDay(2014, 146);
        System.out.println(localDate); // 2014-05-26
        // 设置为2014年5月21日
        localDate = LocalDate.of(2014, Month.MAY, 21);
        System.out.println(localDate); // 2014-05-21
        // -----下面是关于LocalTime的用法-----
        // 获取当前时间
        LocalTime localTime = LocalTime.now();
        // 设置为22点33分
        localTime = LocalTime.of(22, 33);
        System.out.println(localTime); // 22:33
        // 返回一天中的第5503秒
        localTime = LocalTime.ofSecondOfDay(5503);
        System.out.println(localTime); // 01:31:43
        // -----下面是关于localDateTime的用法-----
        // 获取当前日期、时间
        LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
        // 当前日期、时间加上25小时３分钟
        LocalDateTime future = localDateTime.plusHours(25).plusMinutes(3);
        System.out.println("当前日期、时间的25小时3分之后：" + future);
        // 下面是关于Year、YearMonth、MonthDay的用法示例-----
        Year year = Year.now(); // 获取当前的年份
        System.out.println("当前年份：" + year); // 输出当前年份
        year = year.plusYears(5); // 当前年份再加5年
        System.out.println("当前年份再过5年：" + year);
        // 根据指定月份获取YearMonth
        YearMonth ym = year.atMonth(10);
        System.out.println("year年10月：" + ym); // 输出XXXX-10，XXXX代表当前年份
        // 当前年月再加5年，减3个月
        ym = ym.plusYears(5).minusMonths(3);
        System.out.println("year年10月再加5年、减3个月：" + ym);
        MonthDay md = MonthDay.now();
        System.out.println("当前月日：" + md); // 输出--XX-XX，代表几月几日
        // 设置为5月23日
        MonthDay md2 = md.with(Month.MAY).withDayOfMonth(23);
        System.out.println("5月23日为：" + md2); // 输出--05-23
    }
}

该程序就是这些常见类的用法示例，这些 API 和它们的方法都非常简单，而且程序中注释也很清楚，此处不再赘述。