Java中的时间和日期（上）

作者: 湫水长天 | 来源:发表于2016-07-06 19:52 被阅读579次

自从JDK 1.0开始，Java就提供了Date来处理时间和日期，作为老古董自然有很多东西是过时的。然后出现了Calendar来解决了很多问题，但是Calendar使用比较复杂，并且有些反人类的地方。直到Java 8的出现，它吸收了Joda-Time库的经验，使得Java处理时间和日期变得比较"人性化"了。本篇就来谈谈Java中的Date、Calendar，以及SimpleDateFormat的使用。下一篇再对比一下Java 8中的日期处理。

古老的Date

查看一下Date类的源码，可以看到6个构造方法中，有4个已经添加了@Deprecated的标签了，剩下没过时的只有两个：

public Date() {
    this(System.currentTimeMillis());
}

public Date(long var1) {
    this.fastTime = var1;
}

其中，第一个构造方法调用的是System.currentTimeMillis()方法，这个方法返回的是一个long整数，表示GMT 1970年1月1日 00:00:00到现在所经历的毫秒数。这个毫秒数我们暂且称之为milliseconds值，这个值很重要，无论是在Date类中还是Calendar类中，milliseconds值都是计算时间日期的基准。

怎么获得这个长整型的数呢？需要调用getTime()方法，注意并不是调用toString()方法，它们两者的差异可以重下面的代码中体现出来：

public static void main(String[] args) {
    Date date = new Date();
    System.out.println(date.getTime());     // 1467628171312
    System.out.println(date.toString());    // Mon Jul 04 18:29:31 CST 2016
}

而第二个构造方法的参数，表示创建的Date对象与GMT 1970年1月1日 00:00:00的时间差。比如，3600 ＊ 1000毫秒是一小时，那么我们用getTime()来验证一下：

public static void main(String[] args) {
    Date date = new Date(3600 * 1000);
    System.out.println(date.getTime());     // 3600000
}

没问题，然后我们调用一下toString()方法，看看返回的是什么：

public static void main(String[] args) {
    Date date = new Date(3600 * 1000);
    System.out.println(date.toString());     // Thu Jan 01 09:00:00 CST 1970
}

嗯？竟然是9点，为什么不是1点呢？怎么差了8个小时？有此疑问的童鞋都是看书不仔细的。而看书仔细的童鞋则会问“CST和GMT是什么关系”之类的。因为CST是指的北京时间（China Standard Time），而GMT是指的是格林尼治标准时间（Greenwich Mean Time）。由于北京处于东八区，比GMT早8小时，所以打印的时间指的是北京时间1970年1月1日上午9点。

谈完了构造方法，下面说说Date这个古老的类中可以使用的方法。

getTime()
这个方法之前我们已经用到了，它返回的是从GMT 1970年1月1日 00:00:00到这个类创建的毫秒数。
setTime(long time)
设置该Date对象的时间。参数time表示从GMT 1970年1月1日 00:00:00后的毫秒数。
after(Date when)
测试该日期是否是在指定的日期（when）之后。
before(Date when)
测试该日期是否是在指定的日期（when）之前。

一段代码解释上面的方法：

public static void main(String[] args) {
    Date nowaday = new Date();
    System.out.println(nowaday.getTime());      // 1467633231471
    System.out.println(nowaday.toString());     // Mon Jul 04 19:53:51 CST 2016

    Date date = new Date(3600 * 1000);
    System.out.println(nowaday.before(date));   // false
    System.out.println(nowaday.after(date));    // true

    nowaday.setTime(3600 * 1000);
    System.out.println(nowaday);                // Thu Jan 01 09:00:00 CST 1970
}

Date类中的构造方法和常用的未过时的方法基本就是这些了。看了之后是不是觉得其实Date类能用的东西很少？很多日期的操作，比如获取年月日啊，取这周周一的日期啊什么的都很难实现，这时候就要使用到Calendar类，或者使用更牛逼的Java 8中的时间日期包。

庞大的Calendar

Calendar类的构造方法

与Date类不同，Calendar类是一个抽象类。其直接子类是GregorianCalendar。既然Calendar类是抽象类，那么如获取Calendar对象呢？可以使用下面的代码来创建一个Calendar对象：

Calendar rightNow = Calendar.getInstance();

和Date一样，创建好对象之后，便包含了当前日期和时间的信息。

其实，getInstance()这个静态方法还有三个重载方法，在源码中我们可以看到它们4个欢聚一堂的情景：

public static synchronized Calendar getInstance() {
    return new GregorianCalendar();
}
public static synchronized Calendar getInstance(Locale locale) {
    return new GregorianCalendar(locale);
}
public static synchronized Calendar getInstance(TimeZone timezone) {
    return new GregorianCalendar(timezone);
}
public static synchronized Calendar getInstance(TimeZone timezone, Locale locale) {
    return new GregorianCalendar(timezone, locale);
}

估计大家都能看出来，这4个重载方法的区别在于时区和地区的不同。而它们都是通过创建子类（GregorianCalendar）的对象来返回一个Calendar对象，这其实是多态的一种应用，也是设计模式中工厂模式的应用。也就是说，我们也可以像下面那样来创建一个Calendar对象：

Calendar myCalendar = new GregorianCalendar();

关于时区和地区这里不做详细的介绍，只展示一下其用法：

public static void main(String[] args) {
    TimeZone timeZone = TimeZone.getTimeZone("GMT");
    Locale locale = Locale.CHINA;
    Calendar calendar = Calendar.getInstance(timeZone, locale);
}

Calendar的常用方法

get()和set()方法

在之前的介绍中，Date对象可以通过getTime()方法和toString()方法，能很容易的取到对应的时间信息。而在Calendar对象中，获取到时间和日期貌似并不这么直接。在Calendar对象中，getTime()方法返回的是一个Date对象，至于toString()方法返回的东西嘛，你们感受一下：

java.util.GregorianCalendar[  
   time=1467638240540,
   areFieldsSet=true,
   areAllFieldsSet=true,
   lenient=true,
   zone=sun.util.calendar.ZoneInfo   [  
      id="Asia/Shanghai",
      offset=28800000,
      dstSavings=0,
      useDaylight=false,
      transitions=19,
      lastRule=null
   ],
   firstDayOfWeek=1,
   minimalDaysInFirstWeek=1,
   ERA=1,
   YEAR=2016,
   MONTH=6,
   WEEK_OF_YEAR=28,
   WEEK_OF_MONTH=2,
   DAY_OF_MONTH=4,
   DAY_OF_YEAR=186,
   DAY_OF_WEEK=2,
   DAY_OF_WEEK_IN_MONTH=1,
   AM_PM=1,
   HOUR=9,
   HOUR_OF_DAY=21,
   MINUTE=17,
   SECOND=20,
   MILLISECOND=540,
   ZONE_OFFSET=28800000,
   DST_OFFSET=0
]

虽然这从侧面反映了Calendar比Date强大，能提供更多的信息，不过估计你们轻易不会使用Calendar的toString()方法的吧？其实在Calendar类中，有一点和Date类是一样的：它们都会保存一个milliseconds的值。Calendar类对于时间日期的各种计算都是基于这个值来的。你看toString()方法返回的第一个值就是它，足以说明这个值的重要性。

要获取Calendar对象所提供的信息，需要调用get()方法。在源码中，get()方法做了如下的事情：

public int get(int field) {
    complete();
    return fields[field];
}

在complete()方法中，会调用computeTime()和computeFields()方法，这两个方法都是抽象方法，由子类GregorianCalendar实现。在computeTime()方法中，计算出年月日时分秒等等时间相关的信息，而在computeFields()方法中获取到对应的时区地区等信息。这两个方法会将所计算出来的信息保存在一个int类型的数组中，这个数组的名字，没错，就是fields。fields数组保存的信息如下所示：

public static final int ERA = 0;
public static final int YEAR = 1;
public static final int MONTH = 2;
public static final int WEEK_OF_YEAR = 3;
public static final int WEEK_OF_MONTH = 4;
public static final int DATE = 5;
public static final int DAY_OF_MONTH = 5;
public static final int DAY_OF_YEAR = 6;
public static final int DAY_OF_WEEK = 7;
public static final int DAY_OF_WEEK_IN_MONTH = 8;
public static final int AM_PM = 9;
public static final int HOUR = 10;
public static final int HOUR_OF_DAY = 11;
public static final int MINUTE = 12;
public static final int SECOND = 13;
public static final int MILLISECOND = 14;
public static final int ZONE_OFFSET = 15;
public static final int DST_OFFSET = 16;

嗯，一共18个常量（注意第六个和第七个常量的值是一样的）。也就是说，get()方法中你可以传入的参数就是上述18个常量之一。你既可以传常量名（如YEAR等），也可以传数字进去（如1）。当然为了可读性，一般都传入常量名。其中有几个参数可能需要解释一下：

ERA
表示该日期是在公元纪年（公元0年）之前还是之后，如果返回0表示在公元纪年之前，返回1表示在公元纪年之后。
AM_PM
表示该时间是在中午12点之前还是之后，如果返回0表示在中午12点之前，返回1表示在中午12点之后。
DST_OFFSET
表示该时间距夏令时的毫秒数。

下面就举个简单的例子来说明一下吧：

public static void main(String[] args) {
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();
    System.out.println(calendar.get(Calendar.YEAR));            // 2016
    System.out.println(calendar.get(Calendar.MONTH));           // 6
    System.out.println(calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));    // 6
    System.out.println(calendar.get(Calendar.ERA));             // 1
}

有一点要注意的是，由于Calendar类中的常量比较多，你可能传入的常量名不是上述18个之一，那么就可能发生一些意想不到的结果，比如，在get()方法中如果我们传入一个月份，这么写：

public static void main(String[] args) {
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();
    System.out.println(calendar.get(Calendar.DECEMBER));    // 22
}

返回的22是什么鬼？其实是因为Calendar.DECEMBER的值是11，它返回的其实是HOUR_OF_DAY的返回值，也就是22点钟。用代码解释就是下面那样：

public static void main(String[] args) {
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();
    System.out.println(calendar.getTime().toString());      // Mon Jul 04 22:24:08 CST 2016
    System.out.println(calendar.get(Calendar.HOUR_OF_DAY)); // 22
    System.out.println(calendar.get(Calendar.DECEMBER));    // 22
}

如果你不小心在Calendar.get()方法中传入了类似Calendar.DECEMBER)的参数，那么编译器会发出警告，这时候你就可以看看是不是弄错了。当然，如果你对警告置之不理，那只能后果自负。

谈完了get()方法，该说说set()方法了。get()方法是获取时间信息，那么set()方法则是对当前的calendar对象设置时间和日期。那么我们看看set()方法有那些重载的方法：

public void set(int field, int value) {
    fields[field] = value;
    isSet[field] = true;
    areFieldsSet = isTimeSet = false;
    if (field > MONTH && field < AM_PM) {
        lastDateFieldSet = field;
    }
    if (field == HOUR || field == HOUR_OF_DAY) {
        lastTimeFieldSet = field;
    }
    if (field == AM_PM) {
        lastTimeFieldSet = HOUR;
    }
}
public final void set(int year, int month, int day) {
    set(YEAR, year);
    set(MONTH, month);
    set(DATE, day);
}
public final void set(int year, int month, int day, int hourOfDay, int minute) {
    set(year, month, day);
    set(HOUR_OF_DAY, hourOfDay);
    set(MINUTE, minute);
}
public final void set(int year, int month, int day, int hourOfDay, int minute, int second) {
    set(year, month, day, hourOfDay, minute);
    set(SECOND, second);
}

很简单，就是将我们传入的值存放到fields数组中。调用set()方法会改变当前Calendar对象的时间和日期。下面用一段简单的代码说明用法：

public static void main(String[] args) {
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();

    calendar.set(Calendar.MONTH, 5);
    System.out.println(calendar.get(Calendar.MONTH));           // 5

    calendar.set(2016, Calendar.JANUARY, 2);
    System.out.println(calendar.get(Calendar.YEAR));            // 2016
    System.out.println(calendar.get(Calendar.MONTH));           // 0
    System.out.println(calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));    // 2

}

add()和roll()方法

使用get()和set()方法可以获取当前时间和日期，也可以设置Calendar对象的时间和日期。但是一些简单的时间日期的计算我们仍然无法快速获得。比如昨天的日期？这时，就需要使用到add()和roll()方法了。

add(int field, int value)方法接受两个参数，第一个参数表示你想改变的字段，这个字段是fields数组中的一个。第二个参数是改变的值。下面用代码看看效果：

public static void main(String[] args) {
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();

    System.out.println(calendar.getTime().toString());  // Wed Jul 06 10:41:10 CST 2016
    calendar.add(Calendar.MONTH, 2);
    System.out.println(calendar.get(Calendar.MONTH));   // 8

    calendar.set(Calendar.MONTH, 9);
    System.out.println(calendar.get(Calendar.MONTH));   // 9
    calendar.add(Calendar.MONTH, 4);
    System.out.println(calendar.get(Calendar.MONTH));   // 1

    calendar.set(2016, Calendar.FEBRUARY, 28);
    calendar.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, 3);
    System.out.println(calendar.getTime().toString());  //Wed Mar 02 13:18:02 CST 2016

    calendar.set(2016, Calendar.JANUARY, 2);
    calendar.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, -3);
    System.out.println(calendar.getTime().toString());  // Wed Dec 30 13:18:02 CST 2015
}

上面这段代码看懂了吗？第4行代码打印了当前时间，当前是7月，第5行代码将月份增加了2个月，第6行代码打印了增加之后的月份，嗯？八月？其实不是的。由于在Calendar中月份计数是从0开始的，一月是0，那么8代表的就是九月。同理，第8行将月份设置的是10月，将月份增加4个月后，就是第二年的2月，也就是返回的1。

第14行代码，将二月份的日期加三天，则变成了三月二日（2016年2月有29天）。第18行代码，将1月2日减三天，变成了上一年的12月30日。

由于月份是从0开始计算的，所以计算月份的时候需要特别小心。这就是Calendar反人类的地方之一。

总结一下，使用add()方法有几点需要注意的：

月份是从0开始计数的。
add()方法的第二个参数如果为正，则数据增加；如果为负，则数据减少。
当增加的数目超过法定额度时，会自动向更高一级的单位加1。反之亦然。

然后我们再来看看roll()方法。将上面的代码中的add()方法全部替换为roll()方法，结果如下：

public static void main(String[] args) {
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();

    System.out.println(calendar.getTime().toString());  // Wed Jul 06 13:24:10 CST 2016
    calendar.roll(Calendar.MONTH, 2);
    System.out.println(calendar.get(Calendar.MONTH));   // 8

    calendar.set(Calendar.MONTH, 9);
    System.out.println(calendar.get(Calendar.MONTH));   // 9
    calendar.roll(Calendar.MONTH, 4);
    System.out.println(calendar.get(Calendar.MONTH));   // 1

    calendar.set(2016, Calendar.FEBRUARY, 28);
    calendar.roll(Calendar.DAY_OF_MONTH, 3);
    System.out.println(calendar.getTime().toString());  // Tue Feb 02 13:24:10 CST 2016

    calendar.set(2016, Calendar.JANUARY, 2);
    calendar.roll(Calendar.DAY_OF_MONTH, -3);
    System.out.println(calendar.getTime().toString());  // Sat Jan 30 13:24:10 CST 2016
}

前面的没问题，和add()效果时一样的，后面涉及到进位和退位的时候，就和add()方法表现得不一样了。在roll()方法中不会进行进位和退位运算。这一点是和add()方法最主要的区别。

其它几个有趣的方法

上面介绍的4个方法，set()，get()，add()，roll()是日常使用频率比较高的。但是有几个方法，其实还是比较有趣的，在特定的场合能减少你的代码量。

1.getMaximum(int field)和getMinimum(int field)
这两个方法，返回Calendar对象的fields数组中对应数据的最大值和最小值。也就是说，如果我想知道Calendar.DAY_OF_MONTH这个字段能取到的最大值是多少，就可以使用calendar.getMaximum(Calendar.DAY_OF_MONTH)来获取，返回的值是31，因为一个月最多可以有31天。

2.getActualMaximum(int field)和getActualMinimum(int field)
这两个方法名字同上面两个方法相比，多了一个Actual单词，表示返回Calendar对象的fields数组中，在当前日期的环境条件下，对应数据的最大值和最小值。也就是说，如果Calendar对象表示的是2016年的2月，那么使用calendar.getActualMaximum(Calendar.DAY_OF_MONTH)返回的就是29，因为2016年的2月最多只有29天。

上面的方法，用代码解释如下：

public static void main(String[] args) {
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();
    System.out.println(calendar.getMaximum(Calendar.MONTH));              // 11
    System.out.println(calendar.getMinimum(Calendar.HOUR_OF_DAY));        // 0
    System.out.println(calendar.getActualMaximum(Calendar.DATE));         // 31
    System.out.println(calendar.getActualMinimum(Calendar.DATE));         // 1
}

这几个方法有什么用呢？比如需要让用户输入本月的一个日期的话，就可以使用getActualMaximum(int field)方法来进行输入验证，判断用户输入的日期是否合法。

那么fields数组中的各个字段的最大值和最小值分别是多少呢？下面是从源码中找出来的，自己可以对照着上面的fields数组字段名称欣赏一下。

private static int[] maximums = new int[] { 1, 292278994, 11, 53, 6, 31,
        366, 7, 6, 1, 11, 23, 59, 59, 999, 14 * 3600 * 1000, 7200000 };

private static int[] minimums = new int[] { 0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0,
        0, 0, 0, 0, 0, -13 * 3600 * 1000, 0 };

和Date类的关系

做为对Date类的补充和替代，当然得和Date进行相互转化。

1.使用getTime()方法，从Calendar对象中获取Date对象。

public static void main(String[] args) {
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();
    Date date = calendar.getTime();
    System.out.println(date.toString());            // Mon Jul 04 21:08:27 CST 2016
}

2.使用setTime()方法，将Date对象得值赋值给Calendar对象。

public static void main(String[] args) {
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();
    System.out.println(calendar.getTimeInMillis());     // 1467637991365
    
    Date date = new Date(3600 * 1000);
    calendar.setTime(date);
    System.out.println(calendar.getTimeInMillis());     // 3600000
}

还记得介绍Date类时说过，Date的构造方法中，有4个构造方法已经过时了。其实它们是被Calendar类的相关方法给替代了。比如：

Date(int year, int month, int date)
由Calendar.set(year + 1900, month, date)代替。
Date(int year, int month, int date, int hrs, int min)
由Calendar.set(year + 1900, month, date, hrs, min)代替
Date(int year, int month, int date, int hrs, int min, int sec)
由Calendar.set(year + 1900, month, date, hrs, min, sec)代替
Date(String s)
由DateFormat.parse(String s)代替

SimpleDateFormat

有了Date和Calendar，我们能获取和设置时间和日期，也能对时间和日期进行简单的计算。但是获取时间信息还不够直接，总不能一个一个地调用Calendar对象的get()方法，然后再进行转换吧？这时候需要使用到SimpleDateFormat这个类了。顾名思义，这是一个格式化日期和时间的类。

比如想要获得当前时间，输出是哪年哪月几号星期几，几时几分几秒，就可以用下面的代码来实现：

public static void main(String[] args) {
    Date d = new Date();
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("现在是yyyy年MM月dd日E, kk点mm分ss秒");
    String dateStr = sdf.format(d);     // Wed Jul 06 14:18:35 CST 2016
    System.out.println(d.toString());   // 现在是2016年07月06日星期三, 14点18分35秒
    System.out.println(dateStr);
}

先看一下构造方法，SimpleDateFormat类的构造方法有四个，分别是：

SimpleDateFormat()
SimpleDateFormat(String pattern)
SimpleDateFormat(String pattern, DateFormatSymbols formatSymbols)
SimpleDateFormat(String pattern, Locale locale)

参数pattern有点类似正则表达式的意思，就是说需要将日期格式化成什么模样。这个参数非常重要。如果SimpleDateFormat使用的是第一个空参数构造方法，那么需要调用applyPattern(String pattern)方法来将pattern传入。也就是说，下面两段代码效果是相同的：

SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat();
String partner = "现在是yyyy年MM月dd日E, kk点mm分ss秒";
sdf.applyPattern(partner);

// 与上面一段代码的效果相同
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("现在是yyyy年MM月dd日E, kk点mm分ss秒");

得到了pattern参数后，SimpleDateFormat对象就具有了格式化日期的能力了，这时只需要调用format()方法，将Date对象传入该方法中，返回的字符串就是格式化后的结果。

那里面的的yyyy和MM等这些符号是什么呢，其实是一些约定好的单位符号，比如上面的yyyy就表示年，ss表示秒。具体的API可以看下表，内容来自官网API文档，我就不翻译了，因为懒。

|Letter| Date or Time Component| Presentation| Examples |
| --- | ------------- | ---- |
|G| Era designator |Text| AD
|y| Year| Year |1996; 96
|Y| Week year| Year| 2009; 09
|M| Month in year (context sensitive)| Month| July; Jul; 07
|L| Month in year (standalone form)| Month| July; Jul; 07
|w| Week in year| Number| 27
|W| Week in month| Number| 2
|D| Day in year| Number| 189
|d| Day in month| Number| 10
|F| Day of week in month| Number| 2
|E| Day name in week| Text| Tuesday; Tue
|u| Day number of week (1 = Monday, ..., 7 = Sunday)| Number| 1
|a| Am/pm marker| Text| PM
|H| Hour in day (0-23)| Number| 0
|k| Hour in day (1-24)| Number| 24
|K| Hour in am/pm (0-11)| Number| 0
|h| Hour in am/pm (1-12)| Number| 12
|m| Minute in hour| Number| 30
|s| Second in minute| Number| 55
|S| Millisecond| Number| 978
|z| Time zone| General time zone| Pacific Standard Time; PST; GMT-08:00
|Z| Time zone| RFC 822 time zone| -0800
|X| Time zone|ISO 8601 time zone| -08; -0800; -08:00

注意区分大小写。

有了上面的表格后，对照着写，基本上需要的信息都能满足了。

SimpleDateFormat类除了能将Date对象进行格式化返回字符串，也能将一个日期字符串解析返回成一个Date对象，比如：

public static void main(String[] args) {
    String s = "2016#08#01";
    SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy#MM#dd");
    try {
        Date date = simpleDateFormat.parse(s);
        System.out.println(date.toString());        // Mon Aug 01 00:00:00 CST 2016
    } catch (ParseException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

嗯，估计大家看出来了，这里需要使用#符号来进行分割数据。

最后说一点，SimpleDateFormat类不是线程安全的，如果有多个线程需要使用到SimpleDateFormat对象，建议每个线程单独创建，如果多个线程要获取同一个SimpleDateFormat对象，记得要加锁！

文章的末尾，给大家出道题目，看看大家掌握得怎么样？有兴趣的可以试一下：

给出一个8位数的日期字符串，比如“20160701”，返回前一天的8位数日期字符串“20160630”。

Java中的时间和日期（上）

古老的Date

庞大的Calendar

Calendar类的构造方法

Calendar的常用方法

get()和set()方法

add()和roll()方法

其它几个有趣的方法

和Date类的关系

SimpleDateFormat

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