Java 常用基础类（五）：剖析日期和时间

1. 怎样理解时区

• 全球一共有 24 个时区，英国格林尼治是 0 时区，北京是东八区
• 0 时区的时间也称为 GMT + 0 时间，GMT 是格林尼治标准时间
• 北京时间就是 GMT + 8:00

2. 怎样理解时刻和纪元时

• 所有计算机系统内部都用一个整数表示时刻，这个整数是距离 格林尼治标准时间：1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒 的毫秒数。之所以用这个时间，更多的是历史原因
• 格林尼治标准时间 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒也被称为 Epoch Time（纪元时）
• 对于 1970 年以前的时间，使用负数表示

3. 怎样理解年历

• 中国有公历和农历之分。公历和农历都是年历，不同的年历，一年有多少月，每月有多少天，甚至一天有多少小时，这些可能都是不一样的
  • 公历有闰年，闰年 2 月是 29 天，而其他年份则是 28 天；其他月份，有的是 30 天，有的是 31 天
  • 农历有闰月，比如闰 7 月，一年就会有两个 7 月，一共 13 个月
• Java API 的设计思想是支持国际化的，支持多种年历，但没有直接支持中国的农历
• 时刻是一个绝对时间，对时刻的解读则是相对的，与年历和时区相关

4. Java API 中关于日期和时间的主要的类有哪些

• 日期和时间是一个比较复杂的概念，Java 8 之前的设计有一些不足
• 业界有一个广泛使用的第三方类库 Joda-Time，Java 8 受 Joda-Time 影响，重新设计了日期和时间 API，新增了一个包 java.time
• 虽然 Java 8 之前的 API 有一些不足，但依然是被大量使用的。关于 Java 8 的 API，它使用了 Lambda 表达式
• 主要的类
  • Date: 表示时刻，即绝对时间，与年月日无关
  • Calendar: 表示年历，是一个抽象类，其中表示公历的子类是 GregorianCalendar
  • DateFormat: 表示格式化，作用是将日期和时间与字符串进行互相转换，也是一个抽象类，其中最常用的子类是 SimpleDateFormat
  • TimeZone: 表示时区，也是一个抽象类
  • Locale: 表示国家（或地区）和语言

5. 怎样理解 Date

• System.currentTimeMillis() 返回当前时刻距离纪元时的毫秒数
• Date 中的大部分方法都已经过时了

6. 怎样获取当前的默认时区

TimeZone tz = TimeZone.getDefault();
System.out.println(tz.getID());

7. 怎样获取任意给定时区的实例

TimeZone tz = TimeZone.getTimeZone("US/Eastern");  //获取美国东部时区
TimeZone tz = TimeZone.getTimeZone("GMT+08:00"); //获取 GMT 形式的北京时区

8. 怎样理解 Locale

• Locale 主要有国家（或地区）和语言两个参数，每个参数都有一个代码
• CN: 中国内地，TW: 中国台湾地区，US: 美国
• zh: 中文语言，en: 英文语言

9. 怎样获取计算机默认语言

Locale locale = Locale.getDefault();
System.out.println(locale.toString());

10. 怎样理解 Calendar

• getInstance() 方法会根据 TimeZone 和 Locale 创建对应的 Calendar 子类对象。在中文系统中，子类一般是表示公历的 GregorianCalendar
• 这种隐藏对象创建细节的方式，是计算机程序中一种常见的设计模式，叫工厂方法设计模式
• Calendar 做了一项非常繁琐的工作，根据 TimeZone 和 Locale，在绝对时间毫秒数和日历字段之间自动进行转换，且对不同日历字段的修改进行自动同步更新

11. 怎样理解 SimpleDateFormat

• SimpleDateFormat 是 DateFormat 的子类。相比 DateFormat 它的一个主要不同是，它可以接受一个自定义的模式（pattern）作为参数，这个模式规定了 Date 的字符串形式

• Demo：

  Calendar calendar = Calendar.getInstance();
  calendar.set(2016, 08, 15, 14, 15, 20); //2016-08-15 14:15:20
  SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日 E HH时mm分ss秒"); 
  //E 表示星期几；HH 表示 24 小时制的小时数，用两位数表示；hh 表示 12 小时制的小时数；a 表示是上午还是下午；SSS 表示三位的毫秒数
  System.out.println(sdf.format(calendar.getTime());
  
  输出：
  2016年08月15日，星期一，14时15分20秒

12. 怎样理解 Java 8 之前的日期与时间相关 API 的局限性

• Date 中的过时方法

  • Date 中的方法参数与常识不符合，过时方法标记容易被忽略，产生误用
  • 比如，Date 构造方法中的 year 表示的是与 1900 年的差，month 是从 0 开始的

• Calendar 操作比较繁琐

  • 一方面，一些简单的操作都需要多次方法调用，很臃肿
  • 另一方面，Calendar 难以进行比较复杂的日期操作，比如，计算两个日期之间有多少个月；根据生日计算年龄；计算下个月的第一个周一等

• DateFormat 的线程安全性

  • DateFormat/SimpleDateFormat 是线程不安全的，即多个线程同时使用一个 DateFormat 实例的时候会有问题
  • 因为 DateFormat 内部使用了一个 Calendar 实例对象，多线程同时调用的时候，这个 Calendar 实例的状态可能就会紊乱

13. 怎样解决 DateFormat、SimpleDateFormat 的线程安全问题

• 每次使用 DateFormat/SimpleDateFormat 都新建一个对象
• 使用线程同步
• 使用 ThreadLocal
• 使用 Joda-Time 或 Java 8 的 API，它们是线程安全的