全网最全！彻底弄透Java处理GMT/UTC日期时间

说明：日期/时间的处理是日常开发非常常见的老大难，究其原因就是对日期时间的相关概念、应用场景不熟悉，所以不要忽视它

本文提纲

版本约定

• JDK：8

正文

Date类型实现

@Test
public void test1() {
    Date currDate = new Date();
    System.out.println(currDate.toString());
    // 已经@Deprecated
    System.out.println(currDate.toLocaleString());
    // 已经@Deprecated
    System.out.println(currDate.toGMTString());
}

Fri Jan 15 10:22:34 CST 2021
2021-1-15 10:22:34
15 Jan 2021 02:22:34 GMT

时区/偏移量TimeZone

@Test
public void test2() {
    String patternStr = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
    // 北京时间（new出来就是默认时区的时间）
    Date bjDate = new Date();

    // 得到纽约的时区
    TimeZone newYorkTimeZone = TimeZone.getTimeZone("America/New_York");
    // 根据此时区 将北京时间转换为纽约的Date
    DateFormat newYorkDateFormat = new SimpleDateFormat(patternStr);
    newYorkDateFormat.setTimeZone(newYorkTimeZone);
    System.out.println("这是北京时间：" + new SimpleDateFormat(patternStr).format(bjDate));
    System.out.println("这是纽约时间：" + newYorkDateFormat.format(bjDate));
}

这是北京时间：2021-01-15 11:48:16
这是纽约时间：2021-01-14 22:48:16

注意：两个时间表示的应该是同一时刻，也就是常说的时间戳值是相等的

@Test
public void test3() {
    String[] availableIDs = TimeZone.getAvailableIDs();
    System.out.println("可用zoneId总数：" + availableIDs.length);
    for (String zoneId : availableIDs) {
        System.out.println(zoneId);
    }
}

可用zoneId总数：628
Africa/Abidjan
Africa/Accra
...
Asia/Chongqing // 亚洲/重庆
Asia/Shanghai // 亚洲/上海
Asia/Dubai // 亚洲/迪拜
...
America/New_York // 美洲/纽约
America/Los_Angeles // 美洲/洛杉矶
...
Europe/London // 欧洲/伦敦
...
Etc/GMT
Etc/GMT+0
Etc/GMT+1
...

说明：此结果基于JDK 8版本，不同版本输出的总个数可能存在差异，但主流的ZoneId一般不会有变化

@Test
public void test4() {
    System.out.println(TimeZone.getTimeZone("GMT+08:00").getID());
    System.out.println(TimeZone.getDefault().getID());

    // 纽约时间
    System.out.println(TimeZone.getTimeZone("GMT-05:00").getID());
    System.out.println(TimeZone.getTimeZone("America/New_York").getID());
}

GMT+08:00 // 效果等同于Asia/Shanghai
Asia/Shanghai
GMT-05:00 // 效果等同于America/New_York
America/New_York

设置默认时区

1. API方式： 强制将时区设为北京时区TimeZone.setDefault(TimeZone.getDefault().getTimeZone("GMT+8"));
2. JVM参数方式：-Duser.timezone=GMT+8
3. 运维设置方式：将操作系统主机时区设置为北京时区，这是推荐方式，可以完全对开发者无感，也方便了运维统一管理

让人恼火的夏令时

什么是夏令时？戳这里

@Test
public void test5() throws ParseException {
    String patterStr = "yyyy-MM-dd";
    DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);

    String birthdayStr = "1988-09-11";
    // 字符串 -> Date -> 字符串
    Date birthday = dateFormat.parse(birthdayStr);
    long birthdayTimestamp = birthday.getTime();
    System.out.println("老王的生日是：" + birthday);
    System.out.println("老王的生日的时间戳是：" + birthdayTimestamp);

    System.out.println("==============程序经过一番周转，我的同时 方法入参传来了生日的时间戳=============");
    // 字符串 -> Date -> 时间戳 -> Date -> 字符串
    birthday = new Date(birthdayTimestamp);
    System.out.println("老王的生日是：" + birthday);
    System.out.println("老王的生日的时间戳是：" + dateFormat.format(birthday));
}

发生这个情况是在JDK非常小的版本号之间，不太好定位精确版本号界限，所以仅供参考

Date时区无关性

@Test
public void test6() {
    String patterStr = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
    Date currDate = new Date(System.currentTimeMillis());

    // 北京时区
    DateFormat bjDateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);
    bjDateFormat.setTimeZone(TimeZone.getDefault());
    // 纽约时区
    DateFormat newYorkDateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);
    newYorkDateFormat.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("America/New_York"));
    // 伦敦时区
    DateFormat londonDateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);
    londonDateFormat.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("Europe/London"));

    System.out.println("毫秒数:" + currDate.getTime() + ", 北京本地时间:" + bjDateFormat.format(currDate));
    System.out.println("毫秒数:" + currDate.getTime() + ", 纽约本地时间:" + newYorkDateFormat.format(currDate));
    System.out.println("毫秒数:" + currDate.getTime() + ", 伦敦本地时间:" + londonDateFormat.format(currDate));
}

毫秒数:1610696040244, 北京本地时间:2021-01-15 15:34:00
毫秒数:1610696040244, 纽约本地时间:2021-01-15 02:34:00
毫秒数:1610696040244, 伦敦本地时间:2021-01-15 07:34:00

读取字符串为Date类型

@Test
public void test7() throws ParseException {
    String patterStr = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";

    // 模拟请求参数的时间字符串
    String dateStrParam = "2020-01-15 18:00:00";

    // 模拟服务端对此服务换转换为Date类型
    DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(patterStr);
    System.out.println("格式化器用的时区是：" + dateFormat.getTimeZone().getID());
    Date date = dateFormat.parse(dateStrParam);
    System.out.println(date);
}

格式化器用的时区是：Asia/Shanghai
Wed Jan 15 18:00:00 CST 2020

SimpleDateFormat格式化

划重点：对语言环境敏感，也就是说对环境Locale、时区TimeZone都是敏感的。既然敏感，那就是可定制的

• Text：格式化(Date -> String)，如果模式字母的数目是4个或更多，则使用完整形式；否则，如果可能的话，使用简短或缩写形式。对于解析（String -> Date），这两种形式都一样，与模式字母的数量无关

@Test
public void test9() throws ParseException {
    String patternStr = "G GG GGGGG E EE EEEEE a aa aaaaa";
    Date currDate = new Date();

    System.out.println("↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓中文地区模式↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓");
    System.out.println("====================Date->String====================");
    DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(patternStr, Locale.CHINA);
    System.out.println(dateFormat.format(currDate));

    System.out.println("====================String->Date====================");
    String dateStrParam = "公元 公元 公元 星期六 星期六 星期六 下午 下午 下午";
    System.out.println(dateFormat.parse(dateStrParam));

    System.out.println("↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓英文地区模式↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓");
    System.out.println("====================Date->String====================");
    dateFormat = new SimpleDateFormat(patternStr, Locale.US);
    System.out.println(dateFormat.format(currDate));

    System.out.println("====================String->Date====================");
    dateStrParam = "AD ad bC Sat SatUrday sunDay PM PM Am";
    System.out.println(dateFormat.parse(dateStrParam));
}

↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓中文地区模式↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
====================Date->String====================
公元 公元 公元 星期六 星期六 星期六 下午 下午 下午
====================String->Date====================
Sat Jan 03 12:00:00 CST 1970
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓英文地区模式↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
====================Date->String====================
AD AD AD Sat Sat Saturday PM PM PM
====================String->Date====================
Sun Jan 01 00:00:00 CST 1970

1. 英文单词，不分区大小写。如SatUrday sunDay都是没问题，但是不能有拼写错误
2. 若有多个part表示一个意思，那么last win。如Sat SatUrday sunDay最后一个生效

• Number：格式化(Date -> String)，模式字母的数量是数字的【最小】数量，较短的数字被零填充到这个数量。对于解析(String -> Date)，模式字母的数量将被忽略，除非需要分隔两个相邻的字段
• Year：对于格式化和解析，如果模式字母的数量是4个或更多，则使用特定于日历的长格式。否则，使用日历特定的简短或缩写形式
• Month：如果模式字母的数量是3个或更多，则被解释为文本；否则，它将被解释为一个数字。
• 通用时区：如果该时区有名称，如Pacific Standard Time、PST、CST等那就用名称，否则就用GMT规则的字符串，如：GMT-08:00
• RFC 822时区：遵循RFC 822格式，向下兼容通用时区（名称部分除外）
• ISO 8601时区：对于格式化，如果与GMT的偏移值为0（也就是格林威治时间喽），则生成“Z”；如果模式字母的数量为1，则忽略小时的任何分数。例如，如果模式是“X”，时区是“GMT+05:30”，则生成“+05”。在进行解析时，“Z”被解析为UTC时区指示符。一般时区不被接受。如果模式字母的数量是4个或更多，在构造SimpleDateFormat或应用模式时抛出IllegalArgumentException。
  • 这个规则理解起来还是比较费劲的，在开发中一般不太建议使用此种模式。若要使用请务必本地做好测试

1. SimpleDateFormat并非线程安全类，使用时请务必注意并发安全问题
2. 若使用SimpleDateFormat去格式化成非本地区域（默认Locale）的话，那就必须在构造的时候就指定好，如Locale.US
3. 对于Date类型的任何格式化、解析请统一使用SimpleDateFormat

JSR 310类型

1. 定义并不一致，在java.util和java.sql包中竟然都有Date类，而且呢对它进行格式化/解析类竟然又跑到java.text去了，精神分裂啊
2. java.util.Date等类在建模日期的设计上行为不一致，缺陷明显。包括易变性、糟糕的偏移值、默认值、命名等等
3. java.util.Date同时包含日期和时间，而其子类java.sql.Date却仅包含日期，这是什么神继承？

@Test
public void test10() {
    long currMillis = System.currentTimeMillis();

    java.util.Date date = new Date(currMillis);
    java.sql.Date sqlDate = new java.sql.Date(currMillis);
    java.sql.Time time = new Time(currMillis);
    java.sql.Timestamp timestamp = new Timestamp(currMillis);

    System.out.println("java.util.Date：" + date);
    System.out.println("java.sql.Date：" + sqlDate);
    System.out.println("java.sql.Time：" + time);
    System.out.println("java.sql.Timestamp：" + timestamp);
}

java.util.Date：Sat Jan 16 21:50:36 CST 2021
java.sql.Date：2021-01-16
java.sql.Time：21:50:36
java.sql.Timestamp：2021-01-16 21:50:36.733

• 国际化支持得并不是好，比如跨时区操作、夏令时等等

时区/偏移量ZoneId

1. UTC偏移量仅仅记录了偏移的小时分钟而已，除此之外无任何其它信息。举个例子：+08:00的意思是比UTC时间早8小时，没有地理/时区含义，相应的-03:30代表的意思仅仅是比UTC时间晚3个半小时
2. 时区是特定于地区而言的，它和地理上的地区（包括规则）强绑定在一起。比如整个中国都叫东八区，纽约在西五区等等

中国没有夏令时，所有东八区对应的偏移量永远是+8；纽约有夏令时，因此它的偏移量可能是-4也可能是-5哦

ZoneId

1. 最简单的ID类型：ZoneOffset，它由'Z'和以'+'或'-'开头的id组成。如：Z、+18:00、-18:00
2. 另一种类型的ID是带有某种前缀形式的偏移样式ID，例如'GMT+2'或'UTC+01:00'。可识别的（合法的）前缀是'UTC'， 'GMT'和'UT'
3. 第三种类型是基于区域的ID（推荐使用）。基于区域的ID必须包含两个或多个字符，且不能以'UTC'、'GMT'、'UT' '+'或'-'开头。基于区域的id由配置定义好的，如Europe/Paris

@Test
public void test1() {
    // JDK 1.8之前做法
    System.out.println(TimeZone.getDefault());
    // JDK 1.8之后做法
    System.out.println(ZoneId.systemDefault());
}

输出：
Asia/Shanghai
sun.util.calendar.ZoneInfo[id="Asia/Shanghai",offset=28800000,dstSavings=0,useDaylight=false,transitions=29,lastRule=null]

@Test
public void test2() {
    System.out.println(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
    // 报错：java.time.zone.ZoneRulesException: Unknown time-zone ID: Asia/xxx
    System.out.println(ZoneId.of("Asia/xxx"));
}

@Test
public void test3() {
    ZoneId.getAvailableZoneIds();
}

@Test
public void test4() {
    ZoneId zoneId = ZoneId.ofOffset("UTC", ZoneOffset.of("+8"));
    System.out.println(zoneId);
    // 必须是大写的Z
    zoneId = ZoneId.ofOffset("UTC", ZoneOffset.of("Z"));
    System.out.println(zoneId);
}

输出：
UTC+08:00
UTC

@Test
public void test5() {
    System.out.println(ZoneId.from(ZonedDateTime.now()));
    System.out.println(ZoneId.from(ZoneOffset.of("+8")));

    // 报错：java.time.DateTimeException: Unable to obtain ZoneId from TemporalAccessor:
    System.out.println(ZoneId.from(LocalDateTime.now()));
    System.out.println(ZoneId.from(LocalDate.now()));
}

ZoneOffset

@Test
public void test6() {
    System.out.println("最小偏移量：" + ZoneOffset.MIN);
    System.out.println("最小偏移量：" + ZoneOffset.MAX);
    System.out.println("中心偏移量：" + ZoneOffset.UTC);
    // 超出最大范围
    System.out.println(ZoneOffset.of("+20"));
}

输出：
最小偏移量：-18:00
最小偏移量：+18:00
中心偏移量：Z

java.time.DateTimeException: Zone offset hours not in valid range: value 20 is not in the range -18 to 18

@Test
public void test7() {
    System.out.println(ZoneOffset.ofHours(8));
    System.out.println(ZoneOffset.ofHoursMinutes(8, 8));
    System.out.println(ZoneOffset.ofHoursMinutesSeconds(8, 8, 8));

    System.out.println(ZoneOffset.ofHours(-5));

    // 指定一个精确的秒数  获取实例（有时候也很有用处）
    System.out.println(ZoneOffset.ofTotalSeconds(8 * 60 * 60));
}

// 输出：
+08:00
+08:08
+08:08:08
-05:00
+08:00

设置默认时区

让人恼火的夏令时

JSR 310时区相关性

@Test
public void test8() {
    // 本地日期/时间
    System.out.println("================本地时间================");
    System.out.println(LocalDate.now());
    System.out.println(LocalTime.now());
    System.out.println(LocalDateTime.now());

    // 时区时间
    System.out.println("================带时区的时间ZonedDateTime================");
    System.out.println(ZonedDateTime.now()); // 使用系统时区
    System.out.println(ZonedDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York"))); // 自己指定时区
    System.out.println(ZonedDateTime.now(Clock.systemUTC())); // 自己指定时区
    System.out.println("================带时区的时间OffsetDateTime================");
    System.out.println(OffsetDateTime.now()); // 使用系统时区
    System.out.println(OffsetDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York"))); // 自己指定时区
    System.out.println(OffsetDateTime.now(Clock.systemUTC())); // 自己指定时区
}

================本地时间================
2021-01-17
09:18:40.703
2021-01-17T09:18:40.703
================带时区的时间ZonedDateTime================
2021-01-17T09:18:40.704+08:00[Asia/Shanghai]
2021-01-16T20:18:40.706-05:00[America/New_York]
2021-01-17T01:18:40.709Z
================带时区的时间OffsetDateTime================
2021-01-17T09:18:40.710+08:00
2021-01-16T20:18:40.710-05:00
2021-01-17T01:18:40.710Z

读取字符串为JSR 310类型

1. 不带时区/偏移量的字符串：要么不理它说转换不了，要么就约定一个时区（一般用系统默认时区），使用LocalDateTime来解析

@Test
public void test11() {
    String dateTimeStrParam = "2021-05-05T18:00";
    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.parse(dateTimeStrParam);
    System.out.println("解析后：" + localDateTime);
}

输出：
解析后：2021-05-05T18:00

1. 带时区字/偏移量的符串：

@Test
public void test12() {
    // 带偏移量 使用OffsetDateTime 
    String dateTimeStrParam = "2021-05-05T18:00-04:00";
    OffsetDateTime offsetDateTime = OffsetDateTime.parse(dateTimeStrParam);
    System.out.println("带偏移量解析后：" + offsetDateTime);

    // 带时区 使用ZonedDateTime 
    dateTimeStrParam = "2021-05-05T18:00-05:00[America/New_York]";
    ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.parse(dateTimeStrParam);
    System.out.println("带时区解析后：" + zonedDateTime);
}

输出：
带偏移量解析后：2021-05-05T18:00-04:00
带时区解析后：2021-05-05T18:00-04:00[America/New_York]

JSR 310格式化

@Test
public void test13() {
    System.out.println(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE.format(LocalDate.now()));
    System.out.println(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_TIME.format(LocalTime.now()));
    System.out.println(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE_TIME.format(LocalDateTime.now()));
}

输出：
2021-01-17
22:43:21.398
2021-01-17T22:43:21.4

虽然DateTimeFormatter支持的模式比Date略有增加，但大体还保持一致，个人觉得这块无需再花精力。若真有需要再查官网也不迟

@Test
public void test14() {
    DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("第Q季度 yyyy-MM-dd HH:mm:ss", Locale.US);

    // 格式化输出
    System.out.println(formatter.format(LocalDateTime.now()));

    // 解析
    String dateTimeStrParam = "第1季度 2021-01-17 22:51:32";
    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.parse(dateTimeStrParam, formatter);
    System.out.println("解析后的结果：" + localDateTime);
}

最佳实践

• 弃用Date，拥抱JSR 310

• 永远显式的指定你需要的时区，即使你要获取的是默认时区

// 方式一：普通做法
LocalDateTime.now();

// 方式二：最佳实践
LocalDateTime.now(ZoneId.systemDefault());

• 使用JVM的默认时区需当心，建议时区和当前会话保持绑定

说明：会话可能只是当前请求，也可能是一个Session，具体case具体分析

总结

本文思考题

1. Date类型如何处理夏令时？
2. ZoneId和ZoneOffset有什么区别？
3. 平时项目若遇到日期时间的处理，有哪些最佳实践？