迄今为止最硬核的「Java8时间系统」设计原理与使用方法

标签：print   nat   线程安全   范围   进一步   影响   long   年龄   ant   

为了使本篇文章更容易让读者读懂，我特意写了上一篇《任何人都需要知道的「世界时间系统」构成原理，尤其开发人员》的科普文章。本文才是重点，绝对要读，走起！

Java平台时间系统的设计方案

几乎任何事物都会有“起点”这样的概念，比如人生的起点就是我们出生的那一刻。

Java平台时间系统的起点就是世界时间（UTC）1970年1月1日凌晨零点零分零秒。用专业的写法是“1970-01-01T00:00:00Z”，最后的大写字母“Z”指的是0时区的意思。

在Java平台时间系统里，这个起点用单词“epoch”表示，就是“新纪元、新时代”的意思。

一般来说如果一个事物有起点，那么通常该事物也会有一个叫做“偏移量”的概念。人一出生，就有了年龄，这就是个偏移量，一旦工作，就有了工龄，这也是个偏移量。

Java平台时间系统就是用偏移量来表示时间的，表面上看起来有年月日时分秒，其实底层就是一个long类型的整数，就是自起点开始经过的毫秒数。

这一点可以很容易说明：

1Date now = new Date();
2System.out.println(now);
3System.out.println(now.getTime());
4System.out.println(System.currentTimeMillis());

输出结果如下：

1Fri Mar 06 13:52:41 CST 2020
21583473961398
31583473961398

可能有的读者会问，那如何表示1970年以前的时间呢？

当然也是采用偏移量啊，只不过这个偏移量是个负的罢了，估计很多人都没见过负的毫秒数，那就来看看吧。

那就把年份设置成1969年试试吧：

1Calendar before = Calendar.getInstance();
2before.set(Calendar.YEAR, 1969);
3System.out.println(before.getTimeInMillis());

输出结果如下：

1-25985142623

看到了吧，就是一个负的整数。

偏移量和时区有关吗？

有一个更有意思的问题浮现了出来，全球有24个时区，那这个偏移量和时区有关吗？

如果无关，则所有时区的偏移量都一样，那时间也应该都一样啊，可事实是都不一样。

如果有关，则所有时区的偏移量都不一样，那就有24个偏移量，感觉似乎也不太对。

孰对孰错，试试便知，那就干起来吧。

获取上海、伦敦、芝加哥三个地方（所在时区）的时间：

1Calendar cn = Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("Asia/Shanghai"));
2Calendar en = Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("Europe/London"));
3Calendar us = Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("America/Chicago"));

打印出来看看：

1System.out.println(getDate(cn));
2System.out.println(getDate(en));
3System.out.println(getDate(us));

输出结果如下：

12020-2-6 13:54:17
22020-2-6 05:54:17
32020-2-5 23:54:17

可以看到，时间是正确的。

再把它们的毫秒数打印出来看看：

1System.out.println(cn.getTimeInMillis());
2System.out.println(en.getTimeInMillis());
3System.out.println(us.getTimeInMillis());

输出结果如下：

11583474057356
21583474057356
31583474057356

结论是：偏移量都一样，和时区是无关的。那日期为啥是不同的呢？这就是时区的功劳了。

再用Java8的时间API来验证一遍。

同样创建三个地方的当地时间：

1LocalDateTime cnldt = LocalDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
2LocalDateTime enldt = LocalDateTime.now(ZoneId.of("Europe/London"));
3LocalDateTime usldt = LocalDateTime.now(ZoneId.of("America/Chicago"));

打印出来看看：

1System.out.println(cnldt);
2System.out.println(enldt);
3System.out.println(usldt);

输出结果如下：

12020-03-06T13:54:17.370
22020-03-06T05:54:17.372
32020-03-05T23:54:17.372

同样时间是正确的。然后再打印出秒数：

1System.out.println(cnldt.toEpochSecond(ZoneOffset.of("+8")));
2System.out.println(enldt.toEpochSecond(ZoneOffset.of("Z")));
3System.out.println(usldt.toEpochSecond(ZoneOffset.of("-6")));

输出结果如下：

11583474057
21583474057
31583474057

可以看到，它们经过的秒数是一样的。

备注：中国时间东8时区，英国时间0时区，美国时间西6时区。

这里主要想说的是，在之前的Java中是使用毫秒来衡量偏移量的，自Java8开始就使用秒和纳秒来衡量偏移量，纳秒是指最后那一个不完整的1秒。

纳秒是10的9次方分之一秒，比毫秒精确了100万倍，所有Java8的时间系统较之以前更精确了，当然是理论上的啦。

时区是颇为复杂的

大家不要小看时区，它绝对比我们认为的“不就是差几个小时嘛”要复杂些。

时区在划分时主要考虑当地的居民生活和上班情况，所以时区是和地区有密切关联的。因此时区的名字也都以地理位置来标识的。

具体格式是：大洲或大洋名称/城市或著名地点或方位名称，如Asia/Shanghai，Europe/London，America/Chicago。

当然了也有一些不规则的，如MST7MDT、US/Hawaii、SystemV/CST6、Zulu、NZ-CHAT，也许是历史遗留问题或其它原因吧，不去深究了。

在Java8中时区用ZoneId表示，意思是一个地区的ID，ID就是标识嘛，所以我觉得ZoneId更应该理解为一个地区而非一个时区。可能有人会觉得为啥不用TimeZone来表示时区呢？遗憾的是在JDK1.1的时候这个名字就被用了，而且表示的就是时区。

时区可以按如下的方式创建：

1ZoneId.of("Asia/Shanghai");
2ZoneId.of("Europe/London");
3ZoneId.of("America/Chicago");

采用地理位置的方式来命名时区是比较生活化的，貌似一下子很难和时间计算联系在一起。

其实时区的本质不就是距离标准（0时区）时间的偏移量嘛，所以时区就是基于起点（0时区）的偏移量。这样是不是仿佛一下具有了计算性。

这个偏移量用ZoneOffset表示，0时区偏移量是0，可以表示为：

1ZoneOffset.of("+0");
2ZoneOffset.of("-0");

注意，虽然“+0”和“-0”在算术上是相等的，但这里是时区格式的字符串，所以“+”和“-”是不能省略的。

0时区是时区的起点，比较特殊，因此还专门有一个字母来表示，就是大写字母“Z”，因此可以这样：

1ZoneOffset.of("Z");

相信大家都知道了“+”和“-”的意思了，那我就再赘述一遍吧。

加号（+）表示0时区东边的时区，如中国的东8时区，可以表示为：

1ZoneOffset.of("+8");

减号（-）表示0时区西边的时区，如美国的西6时区，可以表示为：

1ZoneOffset.of("-6");

上面的“+8”表示比标准时间早8个小时，“-6”表示比标准时间晚6个小时。

既然整小时都被支持了，那分钟也应该被支持的啊，没错，分钟也是支持的，像这样：

1ZoneOffset.of("+01:30");
2ZoneOffset.of("-02:20");

"+01:30"表示比标准时间早1小时30分，"-02:20"表示比标准时间晚2小时20分。

既然分钟都支持了，那干脆连秒也支持了吧，是的，秒也是支持的，像这样：

1ZoneOffset.of("+03:40:50");
2ZoneOffset.of("-04:50:30");

含义和上面一样，只是多了个秒而已。

需要说明的是，Java8支持的时间偏移量范围是从“-18:00”到“+18:00”，横跨36个小时，远超过24个时区。

理论上讲，ZoneId和ZoneOffset应该具有某种联系，因为它们的目的是一样的，只是从不同的角度来描述，都表示一个地方的当地时间距离标准时间的差值。

实际上ZoneOffset继承了ZoneId，所以“Asia/Shanghai”和“+8”其实是一样的，表示上海的当地时间比标准时间早8个小时，很简单吧，要是都这么简单那就好了。

曾经混乱的地理时区及其转换

世界时间标准是一步步建立起来的，那么在标准建立之前，一定会有相对混乱的地方。一段时间用这个时区，一段时间又改为别的时区，而且还有可能反复。

空口无凭？那就上证据，从爱国主义角度出发，先看中国的时区情况：

 1[Overlap at 1901-01-01T00:00+08:05:43 to +08:00],
 2[Gap at 1940-06-01T00:00+08:00 to +09:00],
 3[Overlap at 1940-10-13T00:00+09:00 to +08:00],
 4[Gap at 1941-03-15T00:00+08:00 to +09:00],
 5[Overlap at 1941-11-02T00:00+09:00 to +08:00],
 6[Gap at 1942-01-31T00:00+08:00 to +09:00],
 7[Overlap at 1945-09-02T00:00+09:00 to +08:00],
 8[Gap at 1946-05-15T00:00+08:00 to +09:00],
 9[Overlap at 1946-10-01T00:00+09:00 to +08:00],
10[Gap at 1947-04-15T00:00+08:00 to +09:00],
11[Overlap at 1947-11-01T00:00+09:00 to +08:00],
12[Gap at 1948-05-01T00:00+08:00 to +09:00],
13[Overlap at 1948-10-01T00:00+09:00 to +08:00],
14[Gap at 1949-05-01T00:00+08:00 to +09:00],
15[Overlap at 1949-05-28T00:00+09:00 to +08:00],
16[Gap at 1986-05-04T02:00+08:00 to +09:00],
17[Overlap at 1986-09-14T02:00+09:00 to +08:00],
18[Gap at 1987-04-12T02:00+08:00 to +09:00],
19[Overlap at 1987-09-13T02:00+09:00 to +08:00],
20[Gap at 1988-04-17T02:00+08:00 to +09:00],
21[Overlap at 1988-09-11T02:00+09:00 to +08:00],
22[Gap at 1989-04-16T02:00+08:00 to +09:00],
23[Overlap at 1989-09-17T02:00+09:00 to +08:00],
24[Gap at 1990-04-15T02:00+08:00 to +09:00],
25[Overlap at 1990-09-16T02:00+09:00 to +08:00],
26[Gap at 1991-04-14T02:00+08:00 to +09:00],
27[Overlap at 1991-09-15T02:00+09:00 to +08:00]

我们来解释下，这些都是什么意思。“Overlap”是重叠的意思，比如我把时间从9点调整到8点，那么从8点到9点这1个小时会再走一遍，这就是时间重叠。

“Gap”是裂缝的意思，比如我把时间从9点调整到10点，那么从9点到10点这1个小时就不用走了，相当于直接蹦过去了，这就是时间裂缝。

再进一步说，有重叠的说明时间是往回（后）调了，有裂缝的说明时间是往早（前）调了。

所以，“1901-01-01T00:00+08:05:43 to +08:00”表达的意思是，中国在“1901-01-01T00:00”的时刻，把我们的时间偏移量从“+08:05:43”调整到“+08:00”，就是往回调整了5分43秒。所以是“Overlap”，即重叠。

中国后续的全部都是在东8时区和东9时区之间的调整，最后一次是在“1991年09月15日凌晨02点00分”从“+09:00（东9区）”到“+08:00（东8区）”，自此直到现在，中国都是使用的东8区时间。

这些都是已经发生过的历史，Java时间系统在设计时不可能不管它的，是要支持的，所以我说时区还是有点复杂的。哈哈，历史的包袱还是有点沉重的。

美国啊，就更复杂了，中国好歹只有北京时间，美国的时间就不统一了，有东部时间、中部时间、山地时间、太平洋时间、阿拉斯加时间、夏威夷时间。

而且它的时区变换也是异常多的，大概将近200次，这里只展示一部分，这里展示的是芝加哥的当地时间，属于美国中部时间：

 1[Overlap at 1883-11-18T12:09:24-05:50:36 to -06:00],
 2
 3[Gap at 1918-03-31T02:00-06:00 to -05:00],
 4[Overlap at 1918-10-27T02:00-05:00 to -06:00],
 5[Gap at 1919-03-30T02:00-06:00 to -05:00],
 6[Overlap at 1919-10-26T02:00-05:00 to -06:00],
 7[Gap at 1920-06-13T02:00-06:00 to -05:00],
 8[Overlap at 1920-10-31T02:00-05:00 to -06:00],
 9[Gap at 1921-03-27T02:00-06:00 to -05:00],
10[Overlap at 1921-10-30T02:00-05:00 to -06:00],
11[Gap at 1922-04-30T02:00-06:00 to -05:00],
12[Overlap at 1922-09-24T02:00-05:00 to -06:00],
13
14。。。。。。。。。。
15
16[Gap at 2005-04-03T02:00-06:00 to -05:00],
17[Overlap at 2005-10-30T02:00-05:00 to -06:00],
18[Gap at 2006-04-02T02:00-06:00 to -05:00],
19[Overlap at 2006-10-29T02:00-05:00 to -06:00],
20[Gap at 2007-03-11T02:00-06:00 to -05:00],
21[Overlap at 2007-11-04T02:00-05:00 to -06:00],
22[Gap at 2008-03-09T02:00-06:00 to -05:00],
23[Overlap at 2008-11-02T02:00-05:00 to -06:00]

可以看到首次调整是在“1883-11-18T12:09:24”的时候把时间偏移量从“-05:50:36”调整到了“-06:00”，等于回调了9分24秒，所以是“Overlap”，即重叠。

仔细看的话会发现后续的调整都集中到每年的3/4/6月份和9/10/11月份，而且都是在西5区和西6区之间的变换。

相信大家都已经猜出来了，美国是分“冬令时（正常时间）”和“夏令时”的国家。所以每年都会调整2次，那为什么上面的最后一次调整是2008年呢？后续的调整呢？

上面那些都是历史了，所以需要都记录下来，其实这个调整是有规律的，因此只需要记录下规律，而不需要记录每次变更的日志了。

美国芝加哥（中部时间）当地的冬令时和夏令时的变换规律是：

1[Gap -06:00 to -05:00, SUNDAY on or after MARCH 8 at 02:00 WALL, standard offset -06:00],
2[Overlap -05:00 to -06:00, SUNDAY on or after NOVEMBER 1 at 02:00 WALL, standard offset -06:00]

冬令时到夏令时的转换是在，每年3月8日及其之后最近的一个周日凌晨2点，把时区从“-6”变到“-5”，即提前1小时，所以是“Gap”裂缝。

夏令时到冬令时的转换是在，每年11月1日及其之后最近的一个周日凌晨2点，把时区从“-5”变到“-6”，即延后1小时，所以是“Overlap”重叠。

“standard offset -06:00”的意思是，这里（当地）的标准时间偏移量是比UTC晚6个小时，为了照顾当地人们的生活和上班习惯，在夏天到来时，把时间提前1个小时。

“WALL”这个单词是墙的意思，所以“at 02:00 WALL”的意思就是在你看到墙上挂的钟表是凌晨2点的时候。是对当前正在使用（还未调整）的时间的一种指代吧。

上面那些已经记录下来的转换历史日志，是为了对过去时间的计算用的，而这个转换规则，是为了对未来的时间计算用的。

还好中国没有冬令时和夏令时的概念，中国只是改变了上下班的时间，冬天下班早些，因此中国没有转换规则，一年四季都是比UTC早8小时。

“当地时间”的计算方法

在Java时间系统里，时间就是自“时间起点”开始经过的毫秒数，这对全球24个时区都是一样的。

如果把这个毫秒数直接转化为时间，它对应的就是UTC时间，即0时区的时间，也是英国伦敦的时间。

如果某地不是位于0时区的话，那就再加上或减去当地时区对应的时间偏移量，得到的就是当地时间。

比如中国就是“毫秒数”再加上8个小时对应的毫秒数，美国中部就是”毫秒数“再减去6个小时对应的毫秒数。

不要以为这样就完事了，历史上同一个地方的时区都是比较混乱的，可能反复变换过几十次甚至上百次，那么这个地方对应的时区到底该怎么取呢？

还好，上面说了，Java时间系统已经记录下了每个地方时区变更历史日志了，这些反复的变更其实构成了一个个连续的区间。

每个区间的两端都是一个日期（时间），其实也是一个“毫秒数”。这样当我们拿到一个时间“毫秒数”后，就去和这个地方的所有变更区间两端的“毫秒数”进行比对。

确认出我们拿到的这个“毫秒数”落到了哪个区间，然后就使用这个区间对应的时区时间偏移量即可。这样所有的历史（过去的）时间就都算出来了。

那对于未来的时间呢？像美国那样的有冬令时和夏令时变换规则的，就按规则去计算。像中国这种没有变换规则的，就按历史上最后一次变换后对应的时区时间偏移量去计算。

即如果不出意外的话，中国永远是采用东8区，时间永远比UTC早8小时。

从“毫秒数”计算出具体时间

首先需要说明的是，Java8获取的还是毫秒级别的偏移量，而且和之前的方法是一样，并不是直接获取的纳秒。

证明如下图01：

后来又将毫秒转换为秒和纳秒，证明如下图02：

所以说Java8时间系统的精度并没有提升，至少在某些方面没有提升。

当毫秒被转化为秒和纳秒后，首先要加上或减去时区的时间偏移量，这个偏移量是精确到秒级的。所以不影响纳秒的数值。

然后开始计算日期和时间，日期和时间肯定要分开计算的，用秒数除以86400（每天的秒数）并取整得到的就是自1970-01-01经过的天数，这个天数可能是负的。

由于大月为31天/月，小月为30天/月，2月份为平年28天/闰年29天，所以从天数转化为年/月/日的时候也是比较繁琐的，而且正的天数是往后算，负的天数是往前算，也是不一样的。

日期这就算出来了，然后再算时间。用计算天数时剩下（不足1天）的秒数，再加上纳秒那部分，去计算出时/分/秒/纳秒，这部分的计算要相对容易些了。

这样时间（LocalTime）也计算出来了，在加上前面算出来的日期（LocalDate），就是现在的日期时间（LocalDateTime）了。

这就是JDK8里面的计算方法，如下图03：

时间的获取与跨时区转换

获取自己所在地区的当前时间，是这样子的：

1LocalDateTime.now();

Java会利用操作系统设置的地区信息。

如果要获取指定地区的当前时间，需要自己指定一个时区（地区），是这样子的：

1LocalDateTime.now(ZoneId.of("America/Chicago"));

如果知道了一个地区的时间偏移量，那就指定一个时区偏（地区）移量，也可以这样子：

1LocalDateTime.now(ZoneOffset.of("-6"));

如果要获取UTC（标准）时间，可以这样子：

1LocalDateTime.now(ZoneId.of("Europe/London"));
2LocalDateTime.now(ZoneOffset.of("Z"));

因为伦敦时间就是标准时间，也是0时区时间，也是没有时区偏移量的时间，“Z”的意思就是偏移量为0。

如果在一个非常确定的情况下进行跨时区转换时间的话，是这样子的：

1ZoneOffsetTransition zot = ZoneOffsetTransition.of(LocalDateTime.now().withNano(0), ZoneOffset.of("+8"), ZoneOffset.of("-6"));
2zot.getDateTimeBefore();
3zot.getDateTimeAfter();

of方法的第一个参数是待转换的时间，第二个参数是该时间对应的偏移量，第三个参数是转换后的偏移量。

其实内部原理很简单，就是加上或减去这两个偏移量之间的差值。

由于过去很多地方都进行过时区的多次反复变更，如果想知道某个地方过去的某个时间当时所采用的时区，可以这样子：

1ZoneRules rules = ZoneId.of("Asia/Shanghai").getRules();
2LocalDateTime someTime = //过去的某个时间;
3ZoneOffset offset = rules.getOffset(someTime);

就是根据地区获取到该地区的变换规则，根据规则获取过去某个时间当时的偏移量，当然这个时间也可以是未来的时间。

这在一般情况下都会得到唯一的准确的结果，但发生在日期调整的特殊时刻时就不是这样的了。

比如美国在夏天到来时会在某个周日的凌晨2点把时间往前调一个小时，就是从2点直接蹦到3点，时间偏移量就是从-6变为-5。

如果我们要找2点半对应的时间偏移量，其实是没有的。因为这个时间根本就没有出现过，是被蹦过去了。这是时间裂缝，我们等于掉到裂缝里了。

同样美国在冬天到来时会在某个周日的凌晨2点把时间往回调一个小时，就是从2点直接退到1点，时间偏移量就是从-5变为-6。

如果我们要找1点半对应的时间偏移量，其实是有2个。因为这个时间实际上出现过两次，因为1点到2点又重复走了一遍。这就是时间重复，我们等于掉到重复里了。

对于这两种情况，系统给的是调整前的时间偏移量，而且明确说明这只是个“最佳”结果而非“正确”结果，应用程序应该自己认真对待这种情况。

系统给出的这个“最佳”结果，对于过去的时间和未来的时间都是一样的，即在“临界区”的时间段内选的都是调整前的时间偏移量。

这个是使用当地的时间获取当地的时间变换规则，其实还有更麻烦的场景。像下面这个。

就是我们想知道在中国过去（或未来）的某个时间的时候，美国的芝加哥对应时间是几点？

这时候其实需要知道在中国的这个时间的时候，美国芝加哥的时间的偏移量是多少？

因为芝加哥的时间偏移量也是反复变化的，所以还需像上面那样去获取，就是这样子：

1ZoneRules usaRules = ZoneId.of("America/Chicago").getRules();
2LocalDateTime chinaTime = //中国过去的某个时间;

可是遗憾的是，我们不能用中国的当地时间去获取芝加哥对应时候的时间偏移量。因为中国的时间是按中国的偏移量算出来的哦。

那怎么办呢？方法还是有的。有一点一定要记清楚，就是在某一瞬间，虽然全球时间各不一样，但是经过的“毫秒数”却都是一样的。

所以先把中国过去的这个时间转化为“毫秒数”，或者说转化为那一瞬间，然后再用这一瞬间去获取芝加哥在这一瞬间的时间偏移量。

因为这一瞬间是全球都一样的。首先用中国的变换规则获取中国过去那个时间的偏移量，因为从时间到瞬间的变换需要知道时间偏移量。

因为不知道时间偏移量的话，我们无法确定这个时间是哪里的时间，可能是现在东8区的时间，也可能是1个小时前东9区的时间，还可能是1个小时后东7区的时间。

我去，好麻烦啊，先用中国变换规则和中国时间计算出那一瞬间吧，像这样子：

1ZoneRules chinaRules = ZoneId.of("Asia/Shanghai").getRules();
2ZoneOffset chinaOffset = chinaRules.getOffset(chinaTime);
3Instant instant = chinaTime.toInstant(chinaOffset);

算出的这个瞬间instant是世界通用的，然后用它去计算芝加哥在这一瞬间的时间偏移量，像这样子：

1ZoneRules usaRules = ZoneId.of("America/Chicago").getRules();
2ZoneOffset usaOffset = usaRules.getOffset(instant);

现在事情已经明朗了，待转换的时间，转换前时间偏移量，转换后时间偏移量这三者都有了，就变成一个确定的情况了。

方法和一开始用的是一样的，像这样子：

1ZoneOffsetTransition china2usa = ZoneOffsetTransition.of(chinaTime, chinaOffset, usaOffset);
2china2usa.getDateTimeBefore();
3china2usa.getDateTimeAfter();

现在终于可以说一句，时区不是颇为复杂，而是相当复杂啊。

时间系统的常用类揭秘

对系统默认时区的获取依然是依赖TimeZone这个很早期的类，如下图04：

使用这个默认的时区获取系统默认时钟，如下图05：

在默认时钟里其实就是获取了当前经过的毫秒数，还是用的老方法，如下图06：

至此，毫秒数和时区都已经具备，一个具体的时间就此产生了。这不就是Java时间系统的原理嘛！

LocalDate类揭秘，先看它的存储字段，如下图07：

只存储年/月/日三个字段。

系统当前日期的获取方法，就是用系统当前默认时钟，算出来的，如下图08：

算法也简单，从时钟里取出经过的秒数和时区偏移量对应的秒数，加起来，然后再转换为天数。

这就是自1970年1月1日起经过的天数，然后再计算出具体日期即可，如下图09：

LocalTime类揭秘，先看它的存储字段，如下图10：

只存储时/分/秒/纳秒四个字段。

系统当前时间的获取方法，就是用系统当前默认时钟，算出来的，如下图11：

算法也简单，从时钟里取出经过的秒数和时区偏移量对应的秒数，加起来，然后再算出最后那部分不能构成整天的剩余秒数。

将这部分秒数转换为纳秒，再加上时钟里原本的那部分纳秒，这就是不能构成整天的总纳秒，然后算出时间，如下图12：

LocalDateTime类揭秘，先看它的存储字段，如下图13：

只存储了日期和时间两个字段。

系统当前日期时间的获取方法，也是用系统当前默认时钟，算出来的，如下图14：

具体算法和上面算日期、算时间的一模一样。

OffsetDateTime类揭秘，先看它的存储字段，如下图15：

一个本地日期时间和一个时区偏移量两个字段。

说明一下，只要是算时间的，都会用的时区偏移量，只不过是前面算LocalDateTime时没有存而已，这里存了。

系统当前带时区偏移量的日期时间获取方法，和之前的也完全一样，如下图16：

OffsetTime类揭秘，先看它的存储字段，如下图17：

一个本地时间和一个时区偏移量两个字段。

系统当前带时区偏移量的时间获取方法，和之前的也完全一样，如下图18：

ZonedDateTime类揭秘，先看它的存储字段，如下图19：

一个本地日期时间、一个时区偏移量和一个地区三个字段。

这里的ZoneId和ZoneOffset同时出现并不意味着重复的意思，因为一个ZoneId在不同的历史时期或一年中不同的时候可能对应的ZoneOffset是不同的。

系统当前带地区偏移量的日期时间获取方法，和之前的也完全一样，如下图20：

ZoneOffset类揭秘，先看它的存储字段，如下图21：

一个总秒数和一个偏移量Id。

其本质就是偏移的秒数，但是直接用秒数在有些时候不够人性化，所以还给了个字符串类型的Id，它的格式如下图22：

这种格式比较友好、比较直观，但最后还是要给算成一个总秒数。算是换了一种好的表达方式吧。

Instant类揭秘，先看它的存储字段，如下图23：

一个秒数和一个纳秒数两个字段。

这两个字段的值就是从系统当前经过的“毫秒数”里算出来的。所以它是一个时刻，就是一瞬间的意思。

系统当前默认时刻的获取方法，如下图24：

可以看到是UTC的时刻，即0时区的时刻。再次说明全世界任何地方的时刻都是一样的，而时间的不同就是因为时区的不同造成的时间偏移量不同。

Duration类揭秘，先看它的存储字段，如下图25：

一个秒数和一个纳秒数两个字段。

这两字段存储的是一段时间（也称时长），所有这个类表示一段时间，这段时间可以是正的，也可以是负的。

Period类揭秘，先看它的存储字段，如下图26：

一个年数、一个月数和一个日数三个字段。

这个类也表示一段时间（也称时长），只不过它是以对人类有意义的方式来存储，比如截止到今天，我已经工作了10年9个月6天啦。

Duration类和Period类都表示一段时间，除了表达方式上的不同之外，还有一个重要的点，Duration类在进行加减的时候，都是加减的精确时间，比如1天就是24小时。

Period类在进行加减的时候，加减的都是概念上的时间，特别是在时区调整的时候，它会维持当地时间的合理性，而Duration类则不会。

比如夏令时到来，在时区即将提前1一个的时候，在18:00的时候加上1天，如果是Period类，则加完后是第二天的18:00，他会自动处理时区提前产生的裂缝。

如果是Duration类，则加完后是第二天的19:00，它是精确的加上了24小时，又由于时区提前产生了1小时的裂缝，因此等于加上了25小时。

Period类的年数/月数/日数三个字段之间，互相不影响，每个都可以随意的为正数或负数。

Year类只存了一个年份、YearMonth类只存了年月、MonthDay类只存了月日，这些都是在特定情况下会用到的类，它们的情况和大多数人理解的一样。

常用的时间操作

如果要获取当前时间的话，用的都是now()方法，默认是本地时区，也可以指定别的时区，如下图27：

如果要从指定的数据构建的话，用的都是of()方法，如下图28：

如果要从字符串解析的话，用的都是parse()方法，如下图29：

如果要格式化的话，用的都是format()方法，如下图30：

如果要获取指定字段的值的话，用的都是get()方法，如下图31：

如果要比较时间的早晚或相等的话，用的都是is()方法，如下图32：

如果要加上一段时间的话，用的都是plus()方法，如下图33：

如果要减去一段时间的话，用的都是minus()方法，如下图34：

如果要设置字段为特定值的话，用的都是with()方法，如下图35：

如果要附加上一些本来不含有的额外信息的话，用的都是at()方法，如下图36：

以上这些方法的含义对于不同的类是一样的，而且常用的操作基本都包括了。真是比之前的Date好用太多了。

Java时间系统的设计者们建议我们如果可能的话尽量使用本地时间，即LocalDateTime/LocalDate/LocalTime，不要使用带有时区或时间偏移量的时间，那样会增加许多复杂性。

如果确实需要处理时区的话，把时区加到用户界面（UI）层来处理。

时间系统的很多类都被设计为值类型，就是在加、减一段时间和设置指定字段的值之后，并不是修改现有实例对象，而是产生了新的实例对象，所以都是线程安全的。

作者个人见解

Java8时间系统，从设计层面来看，很简单，其实越简单越好。从实现层面来看，实现原理也很简单，实现代码也不太复杂。

从API层面来看，常用操作都被支持，方法名称设计非常统一，比较人性化，不会出现每个类各自为政。

最后一点建议：

如果是自己单独使用的话，尽量使用Java8的日期时间，确实好用太多了。

如果是和ORM框架一起使用的话，提前测试一下，因为不一定支持，可能还要使用Date。

（END）

迄今为止最硬核的「Java8时间系统」设计原理与使用方法

标签：print   nat   线程安全   范围   进一步   影响   long   年龄   ant   

原文地址：https://blog.51cto.com/15049788/2561542