理解 Java 时间, 日期

关于时间，在JavaDoc中谈论比较多文字的是UTC、UT、GMT、TimeZone等

下面是科学的对它们的简单解释。　
UTC:科学纪年，时间采自原子时钟。在每过一两年会有一个跳秒，在某个跳点，一分钟有61秒
UT: GMT格林威治时间的科学学名，取自天文学观测。GMT 是标准的“民间”名称；UT 是相同标准的“科学”名称

但java中，　GMT的意思是有所不同的。　文中会介绍它们的意义。

UTC
如果我们要回答 "when" 而不是 “30秒之后”， 我们需要一种方法能够表示任何一个时间点。 我们可以通过使用时间刻度 -- 就像尺子 -- 达到我们的目的。在一把尺子的范围内， 它有零刻度， 正刻度（可能也有负刻度）。对于时间， 我们可以使用相同的方法。 我们任意定义一个时间为 “0”。 通过这个零点， 我们可以表示将来的任意时间点， 当然也可以表示过去的时间点。 这就是 UTC （Coordinated Universal Time）所以做的功能。  通过它， 我们能给每一秒命名。例如 "2010-1-13 16:34:58.000 UTC". UTC总是增长的， 它从不会返回。 有时候，一分钟并不总是60秒， 可能为59秒或者61秒。 我们把这些秒叫做跳秒， 他们用于
纠正时间。

通过操作系统表示时间
在IT系统里， 有时间， 我们需要准确的表示一个时间点。 比如
  

•    文件上次更改的时间
•    启动一个设备
•    什么时候发送的邮件

  
     这些时间点， 都有一个事件的特征。 如果两个时间是在同一时刻发生的。 不管一个是发生在上海， 另一个发生在伦敦。 它们都是发生在同一时刻的。与时区没有关系。 我们经常使用操作系统时间去表示。操作系统的时间戳是一个从1970-1-1 UTC 零点到现在的整型数字， Java中的java.util.Date 类有效的封装了这个时间戳。它跟时区是没有关系的。
注意：Date 的 toString 方法会用JVM所在系统的时区把时间打印出来。

时区 -- Time Zones

您肯定听说过时区， 但您真正理解时区的意义吗？ 把他们理解为一种测量时间的单位。就像测量长度的单位。 1米的长度是1000毫米。不管你说成1米或者1000毫米，长度是不会变化的。对于时间也是一样。 一个确切的时间点不会因为在不用的时区下而变化。只是表达不同而已。所有时区的母亲是 Greenwich Mean Time (GMT).  GMT是UTC使用的时区。 所有时区的偏移量， 都是通过与GMT的偏移来表示的。 往东的时区有正的偏移量， 那么往西的话就是负的偏移量了。同样我们还可以跟长度比较。 米是所有长度单位的母亲。
1mm = 1/1000m, 1km=1000m.
转为时区的话， 也是同样的道理：
18：00GM = 18:00+00:00 = 19:00+01:00 = 17:00-01:00

Java 中java.util.TimeZone能够表示两个内容。

• A time zone
• A time zone database of a location

       时区不是通过天文学家划分的， 而是政治家。这些划分会变化。 这就是为什么许多城市保留一个历史时区数据库。  许多国家在一年中会跟改时区两次： 夏令时(daylight savings time) 只是一个time zone.   许多关于时间的应用中， 通过TimeZone.getTimeZone("Europe/Paris")使用a location database。 这样可以解决
夏令时中的很多问题。 当然了， 应用也可以简单的使用确切地时区去获得TimeZone: TimeZone.getTimeZone("GMT+04:30").

        在java.util.Calendar和java.text.DateFormat正确的使用 time zone是对应用中时区的安全问题至关重要的。应用的时间国际化，　不仅仅是支持不同的LocaleS. 同样需要支持不同的TimeZoneS. 所有，　应用中Locale依赖的，　 同样也是TimeZone依赖的。需要注意的一个地方是TimeZone.getTimeZone()不会因为不认识传入的时区名字而抛出Exception, 而仅仅是返回GMT.如果一个时区的名字来自于不安全的地方，比如用户输入界面，　那么我们需要验证时区名字是否正确。

       下面我们来研究Java API 中的时间类.

       java.util.Date, java.sql.Date 和java.sql.Timestamp 的关系

      通过前面的介绍，我们知道java.util.Date是对UTC时间的一个封装。来看看它的构造器

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

     其实， 就是一个long型数据的封装。
     而sql.Date和sql,Timestamp 是对util.Date的包装 （继承）。与sql中的date和timestamp一致， 可以直接插入数据库。
     这里说下Timestamp. 此类型由 java.util.Date 和单独的毫微秒值组成。只有整数秒才会存储在 java.util.Date 组件中。小数秒（毫微秒）是独立存在的。传递不是 java.sql.Timestamp 实例的对象时，Timestamp.equals(Object) 方法永远不会返回 true，因为日期的毫微秒组件是未知的。因此，相对于 java.util.Date.equals(Object) 方法而言，Timestamp.equals(Object) 方法是不对称的。此外，hashcode 方法使用底层 java.util.Date 实现并因此在其计算中不包括毫微秒。
鉴于 Timestamp 类和上述 java.util.Date 类之间的不同，建议代码一般不要将 Timestamp 值视为 java.util.Date 的实例。Timestamp 和 java.util.Date 之间的继承关系实际上指的是实现继承，而不是类型继承。

       由于Date其实是个long型数字，  但人们往往需要日历型去表示时间。 当然，Calendar为我们封装了很多方便的方法。 其实Date也封装了获得日期的方法， 但已被废弃不用了。 这时，我们可以通过DateFormat来format  Date.
         下面的例子， 用不同国家的默认格式显示时间。

                Date date = new Date();Locale localeEN = Locale.US;Locale localeCH = Locale.CHINA;// Get a date time formatter for display in China.DateFormat fullDateFormatCH = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.FULL, DateFormat.FULL, localeCH);// Get a date time formatter for display in the U.S.DateFormat fullDateFormatEN = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.FULL, DateFormat.FULL, localeEN);System.out.println("Locale: " + localeCH.getDisplayName());System.out.println(fullDateFormatCH.format(date));System.out.println("Locale: " + localeEN.getDisplayName());System.out.println(fullDateFormatEN.format(date));

输出的结果是：
Locale: Chinese (China)
2011年1月13日 星期四 下午05时54分23秒 CST
Locale: English (United States)
Thursday, January 13, 2011 5:54:23 PM CST
         
         由于使用默认TimeZone， 我们跟美国日期一样。 下面，我们加上不同TimeZone, 来看看美国和GMT时区的这个时候日期是多少。

Date date = new Date();Locale localeEN = Locale.US;Locale localeCH = Locale.CHINA;Locale locale = Locale.ENGLISH;// Get a date time formatter for display in China.DateFormat fullDateFormatCH = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.FULL, DateFormat.FULL, localeCH);// Get a date time formatter for display in the U.S.DateFormat fullDateFormatEN = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.FULL, DateFormat.FULL, localeEN);DateFormat fullDateFormat = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.FULL, DateFormat.FULL, locale);TimeZone timeZoneChina = TimeZone.getDefault();TimeZone timeZoneGMT = TimeZone.getTimeZone("GMT");TimeZone timeZoneUS = TimeZone.getTimeZone("America/Whitehorse");fullDateFormatCH.setTimeZone(timeZoneChina);fullDateFormatEN.setTimeZone(timeZoneUS);fullDateFormat.setTimeZone(timeZoneGMT);System.out.println("  " + timeZoneChina.useDaylightTime() );System.out.println(" China " + fullDateFormatCH.format(date));System.out.println(" US " + fullDateFormatEN.format(date));System.out.println(" GMT " + fullDateFormat.format(date));

输出的结果是:
China     2011年1月13日 星期四 下午06时14分35秒 CST
US          Thursday, January 13, 2011 2:14:35 AM PST
GMT       Thursday, January 13, 2011 10:14:35 AM GMT

          把String转化为日期， 这在GUI或者XML相关传递时间中经常见到。 我们可以使用DateFormat的一个默认实现SimpleDateFormat来完成我们的需求。 例如：

       DateFormat indfm = new SimpleDateFormat("MM/dd/yyyy HH'h'mm");indfm.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("America/Whitehorse"));Date purchaseDate = indfm.parse("12/31/2007 20h15");DateFormat outdfm = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");outdfm.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("GMT"));System.out.println ( outdfm.format(purchaseDate) +" GMT");

输出的结果为：
2008-01-01 04:15:00 GMT

下图是常用的日期和时间模式：

模式字母的意义：

这里介绍个取得正确TimeZone的简单技巧。 我们往往知道一个国家的时区， 但不知道这个时区的名字。 这时，我们可以简单的遍历下这个时区的所有名字来获得合法的名字。

//+8 * 60 * 60 * 1000  或者 -7 * 60 * 60 * 1000String[] ids = TimeZone.getAvailableIDs(0 * 60 * 60 * 1000);if (ids.length == 0)System.exit(0);for (int i = 0; i < ids.length; i++) {System.out.println("ids: " + ids[i]);}

java.util.Calendar

这是语言环境敏感类，包含了TimeZone 信息. Calendar 提供了一个类方法 getInstance，以获得此类型的一个通用的对象。Calendar 的 getInstance 方法返回一个 Calendar 对象，其日历字段已由当前日期和时间初始化：

     Calendar rightNow = Calendar.getInstance();
Calendar 对象能够生成为特定语言和日历风格实现日期-时间格式化所需的所有日历字段值，例如，日语-格里高里历，日语-传统日历。Calendar 定义了某些日历字段返回值的范围，以及这些值的含义。例如，对于所有日历，日历系统第一个月的值是 MONTH == JANUARY。其他值是由具体子类（例如 ERA）定义的。

      认识下日历
1.

Calendar now = Calendar.getInstance();TimeZone timeZoneUS = TimeZone.getTimeZone("America/Whitehorse");Calendar us_now =  new GregorianCalendar(timeZoneUS);System.err.println(" China timestamp: " + now.getTimeInMillis());System.err.println(" U timestamp: " + us_now.getTimeInMillis());System.err.println(" China hour: " + now.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));System.err.println(" US Hour: " + us_now.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));

输出结果是：
China timestamp: 1294915267581
U timestamp: 1294915267581
China hour: 18
US Hour: 2

Calendar.getTimeInMillis() 方法，返回的是UTC时间戳， 所有， 不管处于哪个时区， 这个时间戳是相同的。
但是， Calendar.get(int field) 方法， 可返回当地时区的时间表示。 不用时区的话， 返回的值肯定是不同的。 我们此时是下午6点， 美国是凌晨2点。

那么，日期中的这些年，月，日， 小时，分钟，秒， 毫秒是怎样计算出来的。 因为TimeZone拥有偏移量 （包含夏令时的偏移量）， 那么， UTC跟不同用时区的偏移量进行计算， 就能得出不同时期的日历表示。 在Calendar 类中， 通过方法 computeFields来完成。我们来简单看下Calendar类的一个默认实现GregorianCalendar的 computeFields 方法长什么样：

 /**     * Converts the time value (millisecond offset from the <a     * href="Calendar.html#Epoch">Epoch</a>) to calendar field values.     * The time is <em>not</em>     * recomputed first; to recompute the time, then the fields, call the     * <code>complete</code> method.     *     * @see Calendar#complete     */    protected void computeFields() {int mask = 0;if (isPartiallyNormalized()) {    // Determine which calendar fields need to be computed.    mask = getSetStateFields();    int fieldMask = ~mask & ALL_FIELDS;    // We have to call computTime in case calsys == null in    // order to set calsys and cdate. (6263644)    if (fieldMask != 0 || calsys == null) {mask |= computeFields(fieldMask,      mask & (ZONE_OFFSET_MASK|DST_OFFSET_MASK));assert mask == ALL_FIELDS;    }} else {    mask = ALL_FIELDS;    computeFields(mask, 0);}// After computing all the fields, set the field state to `COMPUTED'.setFieldsComputed(mask);    }

具体的计算还是比较复杂， 有兴趣的朋友可以进一步研究。 这里我想强调的是， 什么时候会调用这个方法。 请参阅下图


  同一个时间， 使用Calendar来显示不同时区的时间

        比如，通过日历， 来看看美国现在的时间表示是什么。

package util;public class TimeTest {public static Date getDateInTimeZone(Date currentDate, String timeZoneId) {TimeZone tz = TimeZone.getTimeZone(timeZoneId);Calendar mbCal = new GregorianCalendar(tz);mbCal.setTimeInMillis(currentDate.getTime());Calendar cal = Calendar.getInstance();cal.set(Calendar.YEAR, mbCal.get(Calendar.YEAR));cal.set(Calendar.MONTH, mbCal.get(Calendar.MONTH));cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, mbCal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));cal.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, mbCal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));cal.set(Calendar.MINUTE, mbCal.get(Calendar.MINUTE));cal.set(Calendar.SECOND, mbCal.get(Calendar.SECOND));cal.set(Calendar.MILLISECOND, mbCal.get(Calendar.MILLISECOND));return cal.getTime();}public static void main(String[] args)  {// Canada/Central String timeZoneId = "Canada/Central"; Date now = new Date();// System.out.println("Getting Time in the timezone="+timeZoneId); System.out.println("Current Time there="+getDateInTimeZone(now,timeZoneId));}}

输出结果是：
Current Time here =Thu Jan 13 19:10:18 CST 2011
Current Time there=Thu Jan 13 05:10:18 CST 2011

请注意方法Calendar.getTime(). 看看它的源码：

 public final Date getTime() {        return new Date(getTimeInMillis());    }

它其实就是UTC时间戳。  前面有提到， Date的toString方法用当地时区格式打印出来。 因为同一时间点， UTC是相同的。 我们要用我们的TimeZone打印出美国的现在时间， 必须改变UTC值。 mbCal的时期（年，月，日，小时，分钟，秒 。。。 ）其实已经发生了变化。setTimeInMillis 方法会计算偏移量。 这里我表达的可能不清楚， 如果大家有问题的话， 可以给我留言。

日历的字段操作
日历常用的一个地方， 就是字段的操作了。 可以使用三种方法更改日历字段：set()、add() 和 roll()。下面会具体介绍这三个方法的区别。

set(f, value) 将日历字段 f 更改为 value。此外，它设置了一个内部成员变量，以指示日历字段 f 已经被更改。尽管日历字段 f 是立即更改的，但是直到下次调用 get()、getTime()、getTimeInMillis()、add() 或 roll() 时才会重新计算日历的时间值（以毫秒为单位）。因此，多次调用 set() 不会触发多次不必要的计算。使用 set() 更改日历字段的结果是，其他日历字段也可能发生更改，这取决于日历字段、日历字段值和日历系统。此外，在重新计算日历字段之后，get(f) 没必要通过调用 set 方法返回 value 集合。具体细节是通过具体的日历类确定的。

示例：假定 GregorianCalendar 最初被设置为 1999 年 8 月 31 日。调用 set(Calendar.MONTH, Calendar.SEPTEMBER) 将该日期设置为 1999 年 9 月 31 日。如果随后调用 getTime()，那么这是解析 1999 年 10 月 1 日的一个暂时内部表示。但是，在调用 getTime() 之前调用 set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 30) 会将该日期设置为 1999 年 9 月 30 日，因为在调用 set() 之后没有发生重新计算。

 Calendar cal = Calendar.getInstance(); System.out.println("Current Timezone="+cal.getTimeZone().getDisplayName()); cal.set(Calendar.MONTH, Calendar.DECEMBER); cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 31); System.out.println("Calendar raw = " + cal.getTime()); cal.set(Calendar.MONTH, Calendar.FEBRUARY); System.out.println("Calendar after change = 2 " + cal.getTime());

输出结果是
Current Timezone=China Standard Time
Calendar raw = Sat Dec 31 19:26:51 CST 2011
Calendar after change = 2 Thu Mar 03 19:26:51 CST 2011

请注意， 结果不是2月31日。因为没有2月31日。 再继续看下面的代码：

Calendar cal = Calendar.getInstance(); System.out.println("Current Timezone="+cal.getTimeZone().getDisplayName()); cal.set(Calendar.MONTH, Calendar.DECEMBER); cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 31); System.out.println("Calendar raw = " + cal.getTime()); cal.set(Calendar.MONTH, Calendar.FEBRUARY); cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 28);System.out.println("Calendar after change =  " + cal.getTime());

输出的结果是：
Current Timezone=China Standard Time
Calendar raw = Sat Dec 31 19:31:04 CST 2011
Calendar after change = 2 Mon Feb 28 19:31:04 CST 2011

注意： 结果不是3月28号。

add(f, delta) 将 delta 添加到 f 字段中。这等同于调用 set(f, get(f) + delta)，但要带以下两个调整：

Add 规则 1。调用后 f 字段的值减去调用前 f 字段的值等于 delta，以字段 f 中发生的任何溢出为模。溢出发生在字段值超出其范围时，结果，下一个更大的字段会递增或递减，并将字段值调整回其范围内。

Add 规则 2。如果期望某一个更小的字段是不变的，但让它等于以前的值是不可能的，因为在字段 f 发生更改之后，或者在出现其他约束之后，比如时区偏移量发生更改，它的最大值和最小值也在发生更改，然后它的值被调整为尽量接近于所期望的值。更小的字段表示一个更小的时间单元。HOUR 是一个比 DAY_OF_MONTH 小的字段。对于不期望是不变字段的更小字段，无需进行任何调整。日历系统会确定期望不变的那些字段。

此外，与 set() 不同，add() 强迫日历系统立即重新计算日历的毫秒数和所有字段。
示例：假定 GregorianCalendar 最初被设置为 1999 年 8 月 31 日。调用 add(Calendar.MONTH, 13) 将日历设置为 2000 年 9 月 30 日。Add 规则 1 将 MONTH 字段设置为 September，因为向 August 添加 13 个月得出的就是下一年的 September。因为在 GregorianCalendar 中，DAY_OF_MONTH 不可能是 9 月 31 日，所以 add 规则 2 将 DAY_OF_MONTH 设置为 30，即最可能的值。尽管它是一个更小的字段，但不能根据规则 2 调整 DAY_OF_WEEK，因为在 GregorianCalendar 中的月份发生变化时，该值也需要发生变化。

 Calendar cal = Calendar.getInstance(); System.out.println("Current Timezone="+cal.getTimeZone().getDisplayName()); cal.set(Calendar.MONTH, Calendar.JANUARY); cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 31); System.out.println("Calendar raw = " + cal.getTime()); cal.add(Calendar.MONTH, 1); System.out.println("Calendar after change =  " + cal.getTime()); cal.add(Calendar.MONTH, 1); System.out.println("Calendar after change =  " + cal.getTime());

结果是：
Current Timezone=China Standard Time
Calendar raw = Mon Jan 31 19:50:23 CST 2011
Calendar after change =  Mon Feb 28 19:50:23 CST 2011
Calendar after change =  Mon Mar 28 19:50:23 CST 2011

roll(f, delta) 将 delta 添加到 f 字段中，但不更改更大的字段。这等同于调用 add(f, delta)，但要带以下调整：

Roll 规则。在完成调用后，更大的字段无变化。更大的字段表示一个更大的时间单元。DAY_OF_MONTH 是一个比 HOUR 大的字段。

 Calendar cal = Calendar.getInstance(); System.out.println("Current Timezone="+cal.getTimeZone().getDisplayName()); cal.set(Calendar.MONTH, Calendar.DECEMBER); cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 31); System.out.println("Calendar raw = " + cal.getTime()); cal.roll(Calendar.MONTH, 1); System.out.println("Calendar after change =  " + cal.getTime());

结果是：
Current Timezone=China Standard Time
Calendar raw = Sat Dec 31 20:05:25 CST 2011
Calendar after change =  Mon Jan 31 20:05:25 CST 2011