在 Java 8 之前，对于日期和时间的处理是能过 Date 和 Calendar 来完成的，因为长时间没接触 Java 了，我对日期的处理也还停留在它们上，最近重新学 Java 才知道，Java 8 新推出了一套日期处理的API，在这就来探讨一下它们跟之前的日期处理类有什么不同，和新的 API 有什么优点，怎么使用。
本文将以下顺序去展开：
- 为什么要推出新的日期处理 API，过去的日期处理存在哪些问题？
- Java 8 的日期 API 做了哪些优化，有什么新功能？
- Java 8 的日期 API 的使用。
Date 存在的问题
先来看看 Date 存在一些什么问题，我在网上查了一些资料，都是说 Date 存在线程安全和易用性上的问题。先来看看具体是怎样的问题。
线程安全问题
写段程序在多线程下跑一下日期格式化
public static void main(String[] args) {
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
for(int i=0; i < 5; i++) {
new Thread(() -> {
for(;;) {
try{
System.out.println(Thread.currentThread() + "：" + simpleDateFormat.format(new Date(Math.abs(new Random().nextLong()))));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
}
}).start();
}
}
可以看到，程序运行中途报错了
run.png
我们点进SimpleDateFormat的源码看看，SimpleDateFormat继承于DateFormat，而DateFormat内部保存着一个全局的calendar对象的，而对日期的格式化或者解析都是要操作这个对象。然后我们再来看看format这个方法的源码。
format.png
可以看到在第943行，对calendar赋值了需要格式化的date对象，如果在多线程环境下，线程1设置了calendar的时间，但是还没完成格式化的逻辑，这里线程2又对calendar设置时间的时候，覆盖了线程1的设置，那么线程1在后面读取calendar对象的时间就会导致报错。为了解决这个问题，只能给每个线程都创建一个SimpleDateFormat，跟其它线程隔离起来。
同理，对于parse方法，每一次把日期字符串解析成对象时，calendar都会把上一次的保存的日期时间信息全部清空，然后保存最新的日期时间信息，在多线程下就会出来，线程1设置了日期时间后，线程2又把它给清空了，最后程序就会报错了。
parse方法最后会调用下面的方法，在第114行对日期信息进行了清空。
parse.png
易用性
相信 Date 和 Calendar 的难用大家都清楚。就随便举例几点。
Date的月份开始是从0开始，以11结束的，每次操作月份都要做加1操作跟现在月份匹配上。
想要对日期进行运算，加一天，减一天，加一个月，减一个月等操作，只能通过Calendar来进行，Date和Calendar转换来转换去相当的麻烦。
Date把日期、时间揉合在了一起，当面临只需要处理日期部分或者时间部分的场景，Date就显得有点臃肿了，而且Date的输出可读性也不好，不对它进行格式化的话看起来很难受。
date.png
Java 8 新日期 API
基于上述问题，在 Java 8 对日期进行了优化，首先是将日期和时间设计为不可变类型，就像String类型一样，这样就避免了多线程下对日期的修改导致的线程安全问题，每次对日期的操作都会生成一个新的日期对象；另外还把功能进一步细化了，对日期的运算更加便利，输出也更加人性化。
下面来看看 Java 8 主要提供了哪一些常用的日期 API。
new.png
从上图可以看到，Java 8 把日期和时间拆分出来了，LocalDateTime包含日期和时间，LocalDate只包含日期部分，LocalTime只包含时间部分，Instant代表时间线上的一个瞬时时间点，但默认时区是UTC+0的。
public static void main(String[] args) {
System.out.println("LocalDateTime: " + LocalDateTime.now());
System.out.println("LocalDate: " + LocalDate.now());
System.out.println("LocalTime: " + LocalTime.now());
System.out.println("Instant: (UTC+0)" + Instant.now());
System.out.println("Instant: (UTC+8)" + Instant.now().atZone(ZoneId.systemDefault()));
}
datestr.png
LocalDateTime、LocalDate、LocalTime、Instant都实现了Temporal和TemporalAdjuster接口，Temporal提供了一些对日期运算的接口，如对日期的加减，TemporalAdjuster提供只提供了一个接口，用于对日期/时间对象的调整。
另外LocalDateTime内部只是封装了LocalDate和LocalTime，当对LocalDateTime进行操作时，都是针对指定的日期或者时间部分去进行操作的。
另外LocalDateTime、LocalDate、LocalTime、Instant在运算中都有各自约束的范围，LocalDateTime可以支持日期和时间的运算；LocalDate只支持最小粒度为1天的运算，不能LocalDate上对时间进行运算；LocalTime支持纳秒到小时的运算，不能对日期进行运算；Instant只支持纳秒到秒的运算。如果进行超出规定范围内的运算就抛出不支持的异常。
但是LocalTime和Instant的plus有些特殊，支持到天的运算，是因为plus在内部把天转换为在范围内的单位再进行运算。
time.png
instant.png
Java 8 新日期 API 的使用
上面讲到了 Java 8 对日期 API 在安全性和易用性上的优化。现在来总结一下日常常用 API 具体怎么用。
这里以LocalDate为例，LocalDateTime和LocalTime的用法差不多。
public static void main(String[] args) {
// 获取当天日期时间
LocalDate today = LocalDate.now();
print("获取当天日期时间: ", today);
// 加一天
LocalDate tomorrow = today.plusDays(1);
print("加一天: ", tomorrow);
// 加一个月
LocalDate nextMonth = today.plusMonths(1);
print("加一个月: ", nextMonth);
// 减一天
LocalDate yesterday = today.minusDays(1);
print("减一天: ", yesterday);
// 减一个月
LocalDate lastMonth = today.minusMonths(1);
print("减一个月: ", lastMonth);
// 获取今天是本月第几天
int dayOfMonth = today.getDayOfMonth();
print("获取今天是本月第几天: ", dayOfMonth);
// 获取今天是本周第几天
int dayOfWeek = today.getDayOfWeek().getValue();
print("获取今天是本周第几天: ", dayOfWeek);
// 获取今天是本年第几天
int dayOfYear = today.getDayOfYear();
print("获取今天是本年第几天: ", dayOfYear);
// 获取本月天数。
int daysOfMonth = today.lengthOfMonth();
print("获取本月天数: ", daysOfMonth);
// 获取本年天数
int daysOfYear = today.lengthOfYear();
print("获取本年天数: ", daysOfYear);
// 获取本月指定的第n天
LocalDate date1 = today.withDayOfMonth(15);
print("获取本月指定的第n天: ", date1);
// 获取本月的最后一天
LocalDate lastDaysOfMonth = today.with(TemporalAdjusters.lastDayOfMonth());
print("获取本月的最后一天: ", lastDaysOfMonth);
// 日期字符串解析。 严格按照ISO yyyy-MM-dd 验证
LocalDate date = LocalDate.parse("2021-01-17");
print("日期字符串解析: ", date);
// 日期字符串解析。 自定义格式
DateTimeFormatter dft = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-M-dd");
LocalDate date2 = LocalDate.parse("2021-1-17", dft);
print("日期字符串解析(日期字符串解析): ", date2);
// 格式化日期
String dateStr = today.format(dft);
print("格式化日期: ", dateStr);
// 自定义日期
LocalDate cusDate = LocalDate.of(2020, 8, 14);
print("自定义日期: ", cusDate);
// 日期比较
boolean before = today.isBefore(tomorrow);
print("今天是否比明天早: ", before);
boolean before1 = today.isBefore(yesterday);
print("今天是否比昨天早: ", before1);
boolean after = today.isAfter(tomorrow);
print("今天是否比明天晚: ", after);
boolean after1 = today.isAfter(yesterday);
print("今天是否比昨天晚: ", after1);
// 获取两个时间相差多少天/周/月... 根据单位不同返回不同
long until = today.until(nextMonth, ChronoUnit.WEEKS);
print("今天到下个月相差几周: ", until);
Month month = today.getMonth();
print("月份：", month);
print("月份: ", month.getValue());
}
outpu.png
从最后月份的输出可以看出，Java 8 把月份优化成了一个枚举类，也把月份区间调整为1~12了。
Duration 和 Period
Java 8 还提供了 2 个计算两个时间/日期差的 API。
Duration里面封装了seconds和nanos，前者是秒，后者是纳秒，代表着两个时间间的差值；
而Period里面封装了day，month，years 3 个属性，代表的是两个日期间的差值。
所以，Duration只能计算包含有时间的对象，比如LocalDateTime，LocalTime，Instant，如果计算LocalDate的话会不支持的异常。
同理，Period也就只支持LocalDate的计算。
下面来看看它们有哪些用法。
Duration
public static void main(String[] args) {
LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
LocalDateTime tomorrow = today.plusDays(1);
// 根据两个时间获取 Duration
Duration duration = Duration.between(today, tomorrow);
print("获取纳秒数差值：", duration.toNanos());
print("获取毫秒数差值：", duration.toMillis());
print("获取秒数差值: ", duration.getSeconds());
print("获取分钟数差值：", duration.toMinutes());
print("获取小时数差值：", duration.toHours());
print("获取天数差值：", duration.toDays());
// 当第1个时间比第2个时间小时为false, 反之true。可以用来判断2个时间的大小。
boolean negative = duration.isNegative();
print("isNegative: ", negative);
// 以1天的差值创建Duration
Duration duration1 = Duration.ofDays(1);
print("以1天的差值创建Duration: ", duration1.getSeconds());
}
duration.png
Duration也支持plus和minus操作，这里就不演示了。
另外Duration还有个功能，可以通过解析字符串来生成对象。字符串的规则是这样：PnDTnHnMn.nS。P为固定开头，n为数字，D为天数，T代表后面是时间部分，H、M、S分别时、分、秒。字母大小写不敏感，可大写可小写。另外还支持+和-。+为往上加时间，-为往下减时间。
public static void main(String[] args) {
Duration duration = Duration.parse("P1DT1H1M1S");
print("当前时间加上1天1小时1分钟1秒的差值: ", duration.getSeconds());
Duration duration1 = Duration.parse("P2D");
print("当前时间加上2天的差值: ", duration1.getSeconds());
Duration duration2 = Duration.parse("PT2H");
print("当前时间加上2小时的差值: ", duration2.getSeconds());
Duration duration3 = Duration.parse("PT-2H");
print("当前时间减去2小时的差值: ", duration3.getSeconds());
Duration duration4 = Duration.parse("PT-2H30M");
print("当前时间减去1小30分的差值: ", duration4.getSeconds());
Duration duration5 = Duration.parse("PT-2H-30M");
print("当前时间减去2小30分的差值: ", duration5.getSeconds());
// 上面的也可以写成这样
Duration duration6 = Duration.parse("-PT2H30M");
print("当前时间减去2小30分的差值: ", duration6.getSeconds());
}
dtext.png
每个n前面都是隐式的添加了一个+，像-2H30M这种意思就是减去2个小时再加30分钟，那就是1个小时30分钟咯；但是如果在P前面加一个-的话，会对里面所有的数字都会产生影响。其实就是像小学数学一样，用括号把PnDTnHnMn.nS括起来，(PnDTnHnMn.nS)，在最外面加一个-，那里面的符号就全部取反了，但是单独在某个数字前加的话只会影响到它自己。
Period
Period跟Duration其实用法差不多，都是表达时间上的差值。只不过一个是表达日期，一个是表达时间，粒度不同。就不演示了。
总结
Java 8 的日期处理 API 常用的功能方法总结得差不多了，基本上日常使用的也就大概这么多了，这一套日期 API 搞清楚它们的区别和背后逻辑后用起来很方便，本文没有讲到的用法，开发使用的时候查一下文档也可以马上用起来了，底层都是这些基础的知识点。
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