Java 8 日期/时间（Date Time）API指南

转载自 http://www.codeceo.com/article/java-8-date-time-api.html

为什么我们需要新的Java日期/时间API？

在开始研究Java 8日期/时间API之前，让我们先来看一下为什么我们需要这样一个新的API。在Java中，现有的与日期和时间相关的类存在诸多问题，其中有：

Java的日期/时间类的定义并不一致，在java.util和java.sql的包中都有日期类，此外用于格式化和解析的类在java.text包中定义。
java.util.Date同时包含日期和时间，而java.sql.Date仅包含日期，将其纳入java.sql包并不合理。另外这两个类都有相同的名字，这本身就是一个非常糟糕的设计。
对于时间、时间戳、格式化以及解析，并没有一些明确定义的类。对于格式化和解析的需求，我们有java.text.DateFormat抽象类，但通常情况下，SimpleDateFormat类被用于此类需求。
所有的日期类都是可变的，因此他们都不是线程安全的，这是Java日期类最大的问题之一。
日期类并不提供国际化，没有时区支持，因此Java引入了java.util.Calendar和java.util.TimeZone类，但他们同样存在上述所有的问题。

在现有的日期和日历类中定义的方法还存在一些其他的问题，但以上问题已经很清晰地表明：Java需要一个健壮的日期/时间类。这也是为什么Joda Time在Java日期/时间需求中扮演了高质量替换的重要角色。

Java 8日期/时间API

Java 8日期/时间API是JSR-310的实现，它的实现目标是克服旧的日期时间实现中所有的缺陷，新的日期/时间API的一些设计原则是：

不变性：新的日期/时间API中，所有的类都是不可变的，这对多线程环境有好处。
关注点分离：新的API将人可读的日期时间和机器时间（unix timestamp）明确分离，它为日期（Date）、时间（Time）、日期时间（DateTime）、时间戳（unix timestamp）以及时区定义了不同的类。
清晰：在所有的类中，方法都被明确定义用以完成相同的行为。举个例子，要拿到当前实例我们可以使用now()方法，在所有的类中都定义了format()和parse()方法，而不是像以前那样专门有一个独立的类。为了更好的处理问题，所有的类都使用了工厂模式和策略模式，一旦你使用了其中某个类的方法，与其他类协同工作并不困难。
实用操作：所有新的日期/时间API类都实现了一系列方法用以完成通用的任务，如：加、减、格式化、解析、从日期/时间中提取单独部分，等等。
可扩展性：新的日期/时间API是工作在ISO-8601日历系统上的，但我们也可以将其应用在非IOS的日历上。

Java日期/时间API包

Java日期/时间API包含以下相应的包：

java.time包：这是新的Java日期/时间API的基础包，所有的主要基础类都是这个包的一部分，如：LocalDate, LocalTime, LocalDateTime, Instant, Period, Duration等等。所有这些类都是不可变的和线程安全的，在绝大多数情况下，这些类能够有效地处理一些公共的需求。
java.time.chrono包：这个包为非ISO的日历系统定义了一些泛化的API，我们可以扩展AbstractChronology类来创建自己的日历系统。
java.time.format包：这个包包含能够格式化和解析日期时间对象的类，在绝大多数情况下，我们不应该直接使用它们，因为java.time包中相应的类已经提供了格式化和解析的方法。
java.time.temporal包：这个包包含一些时态对象，我们可以用其找出关于日期/时间对象的某个特定日期或时间，比如说，可以找到某月的第一天或最后一天。你可以非常容易地认出这些方法，因为它们都具有“withXXX”的格式。
java.time.zone包：这个包包含支持不同时区以及相关规则的类。

Java日期/时间API示例

我们已经浏览了Java日期/时间API的大多数重要部分，现在是时候根据示例仔细看一下最重要的一些类了。

java.time.LocalDate：LocalDate是一个不可变的类，它表示默认格式(yyyy-MM-dd)的日期，我们可以使用now()方法得到当前时间，也可以提供输入年份、月份和日期的输入参数来创建一个LocalDate实例。该类为now()方法提供了重载方法，我们可以传入ZoneId来获得指定时区的日期。该类提供与java.sql.Date相同的功能，对于如何使用该类，我们来看一个简单的例子：

import java.time.LocalDate;
import java.time.Month;
import java.time.ZoneId;

/**
 * LocalDate Examples
 * @author pankaj
 *
 */
public class LocalDateExample {

    public static void main(String[] args) {

        //Current Date
        LocalDate today = LocalDate.now();
        System.out.println("Current Date="+today);

        //Creating LocalDate by providing input arguments
        LocalDate firstDay_2014 = LocalDate.of(2014, Month.JANUARY, 1);
        System.out.println("Specific Date="+firstDay_2014);

        //Try creating date by providing invalid inputs
        //LocalDate feb29_2014 = LocalDate.of(2014, Month.FEBRUARY, 29);
        //Exception in thread "main" java.time.DateTimeException: 
        //Invalid date 'February 29' as '2014' is not a leap year

        //Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
        LocalDate todayKolkata = LocalDate.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
        System.out.println("Current Date in IST="+todayKolkata);

        //java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
        //LocalDate todayIST = LocalDate.now(ZoneId.of("IST"));

        //Getting date from the base date i.e 01/01/1970
        LocalDate dateFromBase = LocalDate.ofEpochDay(365);
        System.out.println("365th day from base date= "+dateFromBase);

        LocalDate hundredDay2014 = LocalDate.ofYearDay(2014, 100);
        System.out.println("100th day of 2014="+hundredDay2014);
    }

}
``` 
示例方法的详解都包含在注释内，当我们运行程序时，可以得到以下输出： 

``` 
Current Date=2014-04-28
Specific Date=2014-01-01
Current Date in IST=2014-04-29
365th day from base date= 1971-01-01
100th day of 2014=2014-04-10
``` 

2. java.time.LocalTime：LocalTime是一个不可变的类，它的实例代表一个符合人类可读格式的时间，默认格式是hh:mm:ss.zzz。像LocalDate一样，该类也提供了时区支持，同时也可以传入小时、分钟和秒等输入参数创建实例，我们来看一个简单的程序，演示该类的使用方法： 

``` 
import java.time.LocalTime;
import java.time.ZoneId;

/**
 * LocalTime Examples
 * @author pankaj
 *
 */
public class LocalTimeExample {

    public static void main(String[] args) {

        //Current Time
        LocalTime time = LocalTime.now();
        System.out.println("Current Time="+time);

        //Creating LocalTime by providing input arguments
        LocalTime specificTime = LocalTime.of(12,20,25,40);
        System.out.println("Specific Time of Day="+specificTime);

        //Try creating time by providing invalid inputs
        //LocalTime invalidTime = LocalTime.of(25,20);
        //Exception in thread "main" java.time.DateTimeException: 
        //Invalid value for HourOfDay (valid values 0 - 23): 25

        //Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
        LocalTime timeKolkata = LocalTime.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
        System.out.println("Current Time in IST="+timeKolkata);

        //java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
        //LocalTime todayIST = LocalTime.now(ZoneId.of("IST"));

        //Getting date from the base date i.e 01/01/1970
        LocalTime specificSecondTime = LocalTime.ofSecondOfDay(10000);
        System.out.println("10000th second time= "+specificSecondTime);

    }

}

当运行以上程序时，可以看到如下输出：

Current Time=15:51:45.240
Specific Time of Day=12:20:25.000000040
Current Time in IST=04:21:45.276
10000th second time= 02:46:40

java.time.LocalDateTime：LocalDateTime是一个不可变的日期-时间对象，它表示一组日期-时间，默认格式是yyyy-MM-dd-HH-mm-ss.zzz。它提供了一个工厂方法，接收LocalDate和LocalTime输入参数，创建LocalDateTime实例。我们来看一个简单的例子：

import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.LocalTime;
import java.time.Month;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZoneOffset;

public class LocalDateTimeExample {

    public static void main(String[] args) {

        //Current Date
        LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
        System.out.println("Current DateTime="+today);

        //Current Date using LocalDate and LocalTime
        today = LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.now());
        System.out.println("Current DateTime="+today);

        //Creating LocalDateTime by providing input arguments
        LocalDateTime specificDate = LocalDateTime.of(2014, Month.JANUARY, 1, 10, 10, 30);
        System.out.println("Specific Date="+specificDate);

        //Try creating date by providing invalid inputs
        //LocalDateTime feb29_2014 = LocalDateTime.of(2014, Month.FEBRUARY, 28, 25,1,1);
        //Exception in thread "main" java.time.DateTimeException: 
        //Invalid value for HourOfDay (valid values 0 - 23): 25

        //Current date in "Asia/Kolkata", you can get it from ZoneId javadoc
        LocalDateTime todayKolkata = LocalDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Kolkata"));
        System.out.println("Current Date in IST="+todayKolkata);

        //java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: IST
        //LocalDateTime todayIST = LocalDateTime.now(ZoneId.of("IST"));

        //Getting date from the base date i.e 01/01/1970
        LocalDateTime dateFromBase = LocalDateTime.ofEpochSecond(10000, 0, ZoneOffset.UTC);
        System.out.println("10000th second time from 01/01/1970= "+dateFromBase);

    }

}

在所有这三个例子中，我们已经看到如果我们提供了无效的参数去创建日期/时间，那么系统会抛出java.time.DateTimeException，这是一种运行时异常，我们并不需要显式地捕获它。
同时我们也看到，能够通过传入ZoneId得到日期/时间数据，你可以从它的Javadoc中得到支持的Zoneid的列表，当运行以上类时，可以得到以下输出：

Current DateTime=2014-04-28T16:00:49.455
Current DateTime=2014-04-28T16:00:49.493
Specific Date=2014-01-01T10:10:30
Current Date in IST=2014-04-29T04:30:49.493
10000th second time from 01/01/1970= 1970-01-01T02:46:40

java.time.Instant：Instant类是用在机器可读的时间格式上的，它以Unix时间戳的形式存储日期时间，我们来看一个简单的程序：

import java.time.Duration;
import java.time.Instant;

public class InstantExample {

    public static void main(String[] args) {
        //Current timestamp
        Instant timestamp = Instant.now();
        System.out.println("Current Timestamp = "+timestamp);

        //Instant from timestamp
        Instant specificTime = Instant.ofEpochMilli(timestamp.toEpochMilli());
        System.out.println("Specific Time = "+specificTime);

        //Duration example
        Duration thirtyDay = Duration.ofDays(30);
        System.out.println(thirtyDay);
    }

}

<span style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px;">上述程序的输出是：</span>

Current Timestamp = 2014-04-28T23:20:08.489Z
Specific Time = 2014-04-28T23:20:08.489Z
PT720H

日期API工具：我们早些时候提到过，大多数日期/时间API类都实现了一系列工具方法，如：加/减天数、周数、月份数，等等。还有其他的工具方法能够使用TemporalAdjuster调整日期，并计算两个日期间的周期：

import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalTime;
import java.time.Period;
import java.time.temporal.TemporalAdjusters;

public class DateAPIUtilities {

    public static void main(String[] args) {

        LocalDate today = LocalDate.now();

        //Get the Year, check if it's leap year
        System.out.println("Year "+today.getYear()+" is Leap Year? "+today.isLeapYear());

        //Compare two LocalDate for before and after
        System.out.println("Today is before 01/01/2015? "+today.isBefore(LocalDate.of(2015,1,1)));

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

        //plus and minus operations
        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));

        //Temporal adjusters for adjusting the dates
        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());        
    }
}

上述程序的输出是：

Year 2014 is Leap Year? false
Today is before 01/01/2015? true
Current Time=2014-04-28T16:23:53.154
10 days after today will be 2014-05-08
3 weeks after today will be 2014-05-19
20 months after today will be 2015-12-28
10 days before today will be 2014-04-18
3 weeks before today will be 2014-04-07
20 months before today will be 2012-08-28
First date of this month= 2014-04-01
Last date of this year= 2014-12-31
Period Format= P8M3D
Months remaining in the year= 8

解析和格式化：将一个日期格式转换为不同的格式，之后再解析一个字符串，得到日期时间对象，这些都是很常见的。我们来看一下简单的例子：

import java.time.Instant;
import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class DateParseFormatExample {

    public static void main(String[] args) {

        //Format examples
        LocalDate date = LocalDate.now();
        //default format
        System.out.println("Default format of LocalDate="+date);
        //specific format
        System.out.println(date.format(DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu")));
        System.out.println(date.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));

        LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
        //default format
        System.out.println("Default format of LocalDateTime="+dateTime);
        //specific format
        System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu HH::mm::ss")));
        System.out.println(dateTime.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));

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

        //Parse examples
        LocalDateTime dt = LocalDateTime.parse("27::Apr::2014 21::39::48",
                DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu HH::mm::ss"));
        System.out.println("Default format after parsing = "+dt);
    }

}

当运行以上程序时，可以看到如下输出：

Default format of LocalDate=2014-04-28
28::Apr::2014
20140428
Default format of LocalDateTime=2014-04-28T16:25:49.341
28::Apr::2014 16::25::49
20140428
Default format of Instant=2014-04-28T23:25:49.342Z
Default format after parsing = 2014-04-27T21:39:48

旧的日期时间支持：旧的日期/时间类已经在几乎所有的应用程序中使用，因此做到向下兼容是必须的。这也是为什么会有若干工具方法帮助我们将旧的类转换为新的类，反之亦然。我们来看一下简单的例子：

import java.time.Instant;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZonedDateTime;
import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.GregorianCalendar;
import java.util.TimeZone;

public class DateAPILegacySupport {

    public static void main(String[] args) {

        //Date to Instant
        Instant timestamp = new Date().toInstant();
        //Now we can convert Instant to LocalDateTime or other similar classes
        LocalDateTime date = LocalDateTime.ofInstant(timestamp, 
                        ZoneId.of(ZoneId.SHORT_IDS.get("PST")));
        System.out.println("Date = "+date);

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

    }

}

当运行以上程序时，可以看到如下输出：

Date = 2014-04-28T16:28:54.340
2014-04-28T23:28:54.395Z
America/Los_Angeles
2014-04-28T16:28:54.404-07:00[America/Los_Angeles]
Mon Apr 28 16:28:54 PDT 2014
sun.util.calendar.ZoneInfo[id="America/Los_Angeles",offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,transitions=185,lastRule=java.util.SimpleTimeZone[id=America/Los_Angeles,offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,startYear=0,startMode=3,startMonth=2,startDay=8,startDayOfWeek=1,startTime=7200000,startTimeMode=0,endMode=3,endMonth=10,endDay=1,endDayOfWeek=1,endTime=7200000,endTimeMode=0]]
java.util.GregorianCalendar[time=1398727734404,areFieldsSet=true,areAllFieldsSet=true,lenient=true,zone=sun.util.calendar.ZoneInfo[id="America/Los_Angeles",offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,transitions=185,lastRule=java.util.SimpleTimeZone[id=America/Los_Angeles,offset=-28800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true,startYear=0,startMode=3,startMonth=2,startDay=8,startDayOfWeek=1,startTime=7200000,startTimeMode=0,endMode=3,endMonth=10,endDay=1,endDayOfWeek=1,endTime=7200000,endTimeMode=0]],firstDayOfWeek=2,minimalDaysInFirstWeek=4,ERA=1,YEAR=2014,MONTH=3,WEEK_OF_YEAR=18,WEEK_OF_MONTH=5,DAY_OF_MONTH=28,DAY_OF_YEAR=118,DAY_OF_WEEK=2,DAY_OF_WEEK_IN_MONTH=4,AM_PM=1,HOUR=4,HOUR_OF_DAY=16,MINUTE=28,SECOND=54,MILLISECOND=404,ZONE_OFFSET=-28800000,DST_OFFSET=3600000]

你可以看到，旧的TimeZone和GregorianCalendar类的toString()方法太啰嗦了，一点都不友好。