日期时间 API 是 Java 8 版本的最大功能之一。Java 从一开始就缺少一致的日期和时间方法，而 Java 8 日期时间 API 是对核心 Java API 的一个受欢迎的补充。

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，让我们先看看为什么我们需要一个新的 API。Java 中现有的日期和时间相关类存在一些问题，其中一些是：

• Java 日期时间类的定义并不一致，java.util 和 java.sql 包中都有日期类。格式化和解析类同样定义在 java.text 包中。
• java.util.Date 包含日期和时间值，而 java.sql.Date 仅包含日期值。将其放在 java.sql 包中没有任何意义。此外，这两个类具有相同的名称，这本身就是一个非常糟糕的设计。
• 对于时间、时间戳、格式化和解析，没有明确定义的类。我们有 java.text.DateFormat 抽象类来满足解析和格式化需求。通常，使用SimpleDateFormat类进行解析和格式化。
• 所有 Date 类都是可变的，因此它们不是线程安全的。这是 Java Date 和 Calendar 类的最大问题之一。
• Date 类不提供国际化，没有时区支持。因此引入了 java.util.Calendar 和 java.util.TimeZone 类，但它们也存在上述所有问题。

Date 和 Calendar 类中定义的方法还存在一些其他问题，但上述问题清楚地表明 Java 中需要一个强大的日期时间 API。这就是为什么 Joda Time 作为 Java 日期时间要求的质量替代品发挥了关键作用。

Java 8 日期时间设计原则

Java 8 日期时间 API 是 JSR-310 实现。它旨在克服传统日期时间实现中的所有缺陷。新日期时间 API 的一些设计原则如下：

1. 不变性：新日期时间 API 中的所有类都是不可变的，并且适用于多线程环境。

2. 关注点分离：新 API 明确区分了人性化日期时间和机器时间（Unix 时间戳）。它为日期、时间、日期时间、时间戳、时区等定义了单独的类。

3. 清晰度：方法定义清晰，并在所有类中执行相同的操作。例如，要获取当前实例，我们有now() 方法。所有这些类中都定义了 format() 和 parse() 方法，而不是为它们单独创建一个类。

   所有类都使用 工厂模式 和 策略模式 以便更好地处理。一旦您使用了其中一个类中的方法，使用其他类就不会很难。

4. 实用操作：所有新的日期时间 API 类都带有执行常见任务的方法，例如加、减、格式化、解析、获取日期/时间中的单独部分等。

5. 可扩展：新的日期时间 API 适用于 ISO-8601 日历系统，但我们也可以将其与其他非 ISO 日历一起使用。

日期时间 API 包

Java 8 日期时间 API 由以下包组成。

1. java.time：这是新 Java 日期时间 API 的基础包。所有主要基类都是此包的一部分，例如 LocalDate、LocalTime、LocalDateTime、Instant、Period、Duration 等。所有这些类都是不可变的和线程安全的。大多数情况下，这些类足以满足常见需求。
2. java.time.chrono：此包定义了非 ISO 日历系统的通用 API。我们可以扩展 AbstractChronology 类来创建自己的日历系统。
3. java.time.format：此包包含用于格式化和解析日期时间对象的类。大多数时候我们不会直接使用它们，因为 java.time 包中的原理类提供了格式化和解析方法。
4. java.time.temporal：此包包含时间对象，我们可以使用它来找出与日期/时间对象相关的具体日期或时间。例如，我们可以使用这些来找出月份的第一天或最后一天。您可以轻松识别这些方法，因为它们始终具有“withXXX”格式。
5. java.time.zone 包：此包包含支持不同时区及其规则的类。

Java 8 日期时间 API 类示例

我们已经研究了 Java 日期时间 API 的大部分重要部分。现在是时候通过示例研究日期时间 API 的最重要的类了。

1. 本地日期LocalDate

LocalDate 是一个不可变类，它表示日期，默认格式为 yyyy-MM-dd。我们可以使用 now() 方法获取当前日期。我们还可以提供年份、月份和日期的输入参数来创建 LocalDate 实例。

此类为 now() 提供了一个重载方法，我们可以在其中传递 ZoneId 来获取特定时区的日期。此类提供的功能与 java.sql.Date 相同。

package com.journaldev.java8.time;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 DateLocalDate today = LocalDate.now();System.out.println("Current Date="+today);//Creating LocalDate by providing input argumentsLocalDate 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 javadocLocalDate 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 01/01/1970LocalDate 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);}}

  LocalDate 方法的解释在注释中提供。当我们运行此程序时，我们得到以下输出。

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. 本地时间LocalTime

LocalTime 是一个不可变类，其实例以人类可读的格式表示时间。其默认格式为 hh:mm:ss.zzz。与 LocalDate 一样，此类提供时区支持，并通过传递小时、分钟和秒作为输入参数来创建实例。

package com.journaldev.java8.time;import java.time.LocalTime;
import java.time.ZoneId;/*** LocalTime Examples* @author pankaj**/
public class LocalTimeExample {public static void main(String[] args) {//Current TimeLocalTime time = LocalTime.now();System.out.println("Current Time="+time);//Creating LocalTime by providing input argumentsLocalTime 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 javadocLocalTime 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 01/01/1970LocalTime specificSecondTime = LocalTime.ofSecondOfDay(10000);System.out.println("10000th second time= "+specificSecondTime);}}

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

3. 本地日期时间LocalDateTime

现在让我们看看LocalDateTime类。首先要知道的是，尽管它的名字如此，但它并不与任何时区绑定。本质上，Local前缀意味着日期和时间取决于我们所在的地区。

我们可以将其简单地视为一个日历，该日历设置为一年中的特定日期，以及一天中某个时间的时钟。事实上，底层日期和时间值分别使用LocalDate和LocalTime类型存储。这两个值都独立于任何地点而存在。它们不是任何特定时间线的一部分，例如Instant类。

LocalDateTime类非常适合表示可能发生的事件，无论在哪个时区。 例如，元旦总是在 1 月 1 日午夜。这个确切的时间最终在每个时区都会发生，但显然不会同时发生。当伦敦的人们倒计时迎接新年时，洛杉矶的人们却在快乐地度过下午时光。

因此， LocalDateTime类本身对于需要时区的场景并不实用。想象一下，要求不同时区的同事在 2023 年 6 月 15 日下午 3:00 见面。或者想象一下设置提醒在下午 5:00 给朋友打电话，然后飞越全国。如果不了解时区，我们很有可能错过与同事的会议并忘记给朋友打电话。

我们可以使用LocalDateTime.now()方法轻松计算默认时区的当前日期和时间。

LocalDateTime.of(2023, 6, 1, 12, 0);
LocalDateTime.of(2023, 6, 1, 12, 0, 0);
LocalDateTime.of(2023, 6, 1, 12, 0, 0, 0);

我们还可以使用LocalDateTime进行基本算术运算：

LocalDateTime tomorrow = LocalDateTime.now().plus(1, ChronoUnit.DAYS);
LocalDateTime oneYearAgo = LocalDateTime.now().minus(1, ChronoUnit.YEARS);

我们也可以比较两个LocalDateTime对象：

LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
LocalDateTime y2k = LocalDateTime.of(2000, 1, 1, 0, 0);
assertTrue(now.isAfter(y2k));
assertTrue(y2k.isBefore(now));

LocalDateTime 是一个不可变的日期时间对象，表示日期时间，默认格式为 yyyy-MM-dd-HH-mm-ss.zzz。它提供了一种工厂方法，该方法采用 LocalDate 和 LocalTime 输入参数来创建 LocalDateTime 实例。如下：

package com.journaldev.java8.time;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 DateLocalDateTime today = LocalDateTime.now();System.out.println("Current DateTime="+today);//Current Date using LocalDate and LocalTimetoday = LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.now());System.out.println("Current DateTime="+today);//Creating LocalDateTime by providing input argumentsLocalDateTime 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 javadocLocalDateTime 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 01/01/1970LocalDateTime dateFromBase = LocalDateTime.ofEpochSecond(10000, 0, ZoneOffset.UTC);System.out.println("10000th second time from 01/01/1970= "+dateFromBase);}}

在这三个例子中，我们已经看到，如果我们为创建日期/时间提供了无效的参数，那么它会抛出 java.time.DateTimeException，这是一个 RuntimeException，因此我们不需要明确捕获它。

我们还看到，我们可以通过传递 ZoneId 来获取日期/时间数据，您可以从其 JavaDoc 中获取支持的 ZoneId 值列表。当我们运行上述类时，我们会得到以下输出。

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

4. 即时Instant

Instant 类用于处理机器可读的时间格式。Instant 将日期时间存储在 unix 时间戳中。

最简单的理解Instant类的方法是将其视为 UTC 时区中的某个时刻。如果我们将时间视为一条线，则 Instant仅表示线上的一个点。

从本质上讲，Instant类实际上只是计算相对于标准 Unix 纪元时间 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 的秒数和纳秒数。此时间点用 0 秒和 0 纳秒表示，其他一切都只是相对于它的偏移量。

通过存储相对于此特定时间点的秒数和纳秒数，它允许该类存储负偏移量和正偏移量。换句话说，Instant类可以表示纪元时间之前和之后的时间。

package com.journaldev.java8.time;import java.time.Duration;
import java.time.Instant;public class InstantExample {public static void main(String[] args) {//Current timestampInstant timestamp = Instant.now();System.out.println("Current Timestamp = "+timestamp);//Instant from timestampInstant specificTime = Instant.ofEpochMilli(timestamp.toEpochMilli());System.out.println("Specific Time = "+specificTime);//Duration exampleDuration thirtyDay = Duration.ofDays(30);System.out.println(thirtyDay);}}

输出：

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

再例如，Instant.now() 方法为我们提供了一个Instant对象，该对象表示当前 UTC 时间。我们还可以使用Instant进行一些基本算术运算：

Instant twelveHoursFromNow = Instant.now().plus(12, ChronoUnit.HOURS);
Instant oneWeekAgo = Instant.now().minus(7, ChronoUnit.DAYS);

此外，我们可以比较两个Instant

Instant instant1 = Instant.now();
Instant instant2 = instant1.plus(1, ChronoUnit.SECONDS);
assertTrue(instant1.isBefore(instant2));
assertFalse(instant1.isAfter(instant2));

局限性

Instant类很简单，但也有一些缺点。首先，它与其他考虑闰秒的标准并不完全一致。它不是在一天结束时增加或减少一秒，而是使用自己的时间尺度，将这一秒分散到当天的最后 1000 秒中。

这样一来，它基本上可以将每天视为恰好有 86,400 秒。然而，其他时间标准并非如此，因此即时时间并不那么精确。

此外，由于Instant仅存储固定纪元时间的秒数和纳秒数，因此它所能表示的时间长度有限。具体来说， Instant中的秒数使用long数据类型存储。这意味着我们用 Instant 表示 Unix 纪元时间之前和之后的时间长度是有限的。

自己的时间尺度

大多数日期时间原理类都提供各种实用方法，例如加/减天数、周数、月数等。还有一些其他实用方法可用于调整日期 TemporalAdjuster 并计算两个日期之间的时间段。

package com.journaldev.java8.time;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 yearSystem.out.println("Year "+today.getYear()+" is Leap Year? "+today.isLeapYear());//Compare two LocalDate for before and afterSystem.out.println("Today is before 01/01/2015? "+today.isBefore(LocalDate.of(2015,1,1)));//Create LocalDateTime from LocalDateSystem.out.println("Current Time="+today.atTime(LocalTime.now()));//plus and minus operationsSystem.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 datesSystem.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());		}
}

输出：

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

Java 8 日期解析和格式化

将日期格式化为不同的格式，然后解析字符串以获取日期时间对象是很常见的。

package com.journaldev.java8.time;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 examplesLocalDate date = LocalDate.now();//default formatSystem.out.println("Default format of LocalDate="+date);//specific formatSystem.out.println(date.format(DateTimeFormatter.ofPattern("d::MMM::uuuu")));System.out.println(date.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE));LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();//default formatSystem.out.println("Default format of LocalDateTime="+dateTime);//specific formatSystem.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 formatSystem.out.println("Default format of Instant="+timestamp);//Parse examplesLocalDateTime 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);}}

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

Java Date API 旧版日期时间支持

几乎所有应用程序都使用旧版日期/时间类，因此必须具有向后兼容性。这就是为什么有几种实用方法，通过这些方法我们可以将旧版类转换为新类，反之亦然。

package com.journaldev.java8.time;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 InstantInstant timestamp = new Date().toInstant();//Now we can convert Instant to LocalDateTime or other similar classesLocalDateTime date = LocalDateTime.ofInstant(timestamp, ZoneId.of(ZoneId.SHORT_IDS.get("PST")));System.out.println("Date = "+date);//Calendar to InstantInstant time = Calendar.getInstance().toInstant();System.out.println(time);//TimeZone to ZoneIdZoneId defaultZone = TimeZone.getDefault().toZoneId();System.out.println(defaultZone);//ZonedDateTime from specific CalendarZonedDateTime gregorianCalendarDateTime = new GregorianCalendar().toZonedDateTime();System.out.println(gregorianCalendarDateTime);//Date API to Legacy classesDate 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);}}

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]

如您所见，遗留 TimeZone 和 GregorianCalendar 类的 toString() 方法过于冗长且不方便用户使用。

结论

Java 8 提供了一组丰富的 API，这些 API 远优于传统的Date类，可用于处理日期和时间。

Instant只是 Unix 纪元时间的负偏移或正偏移，并且始终与 UTC 时区相关联。我们还看到LocalDateTime只是一个日历和时钟，没有任何时区信息。

我非常喜欢这个新的日期时间 API。一些最常用的类将是 LocalDate 和 LocalDateTime。使用新类非常容易。而且，拥有执行特定工作的类似方法使查找变得容易。将旧类转移到新的日期时间类需要一些时间，但我相信这值得花时间和精力。