那些 Java 中的時間用法 — Instant, DateTimeFormatter, LocalDateTime, ZonedDateTime
前言
想先說個小故事，大學三年級的我進入實驗室做專題並報名大專生計畫。截止日當天為了趕早上 8 點的截止時間，與教授寄信改稿來來回回不下20次(中間還有被教授責備的部分，也合理因為是半夜… )
結果投搞出去後才發現那是 GMT+0 的早上 8 點… 其實我根本不需要那麼趕。這也是我第一次生活中遇到跟時區直接相關的事。( 教授的部分，現在還是有聯絡，感情還是很好！不用擔心～)
疫情的影響下，在家工作進入了第七週，剛好遇到需要處理上傳客戶班表的任務，藉此整理一下 Java 中的一些時間用法。
時間知識
真正寫扣之前，我認為需要先去了解一些時間相關的知識。
GMT & UTC ?
GMT ( Greenwich Mean Time ) 就是我們知道的「格林威治標準時間」，而 UTC ( Coordinated Universal Time) 是「世界協調時間」。
GMT 跟 UTC 都是時間的基準。
差別在於他們的觀測 & 運算方式，GMT 是利用太陽觀測而來，而 UTC 是利用銫原子的振動頻率。
因為地球自轉的速度越來越慢，UTC 相對比較快，處於超前 GMT的狀態，因此需要每隔一段時間就要加入閨秒 ( leap second )來校正兩者之間的差距，保持在不大於 0.9 秒的差距。
所以定義上兩者 GMT & UTC 是不一樣的，但是如果不在意這不到一秒差距兩者基本上可以視為相同。
至於什麼是 GMT+8 ? 代表以格林威治表準時間為基準，往後加 8 個小時的時間。同理可證，UTC+8 代表的意思就是以世界協調時間為基準，往後加 8 個小時的時間。
Unix Time ?
Unix Time ( 也可以叫作 Unix Epoch, POSIX time 或是 Unix Timestamp )是 Unix 系統的時間表示法。
定義是從 UTC時間 1970 年 ( Unix 元年 ) 1月1日 00:00:00 開始計算的秒數。
用來表達時間軸上的一個瞬間。
時區
地理上來說，每15個經度偏移就是相差一個小時。
同個 UTC 時間，在不同國家會有不同的當地時間。
相對地，某一瞬間每個國家的人民看到牆壁上的時鐘都有不同的當地的時間，但是他們的 UTC 都是相同的。
但是如果要考量政治、經濟等因素的話就沒有那麼單純了，像是美國只畫分成 4 個時區，中國以及印度都只有 1 個時區。
Java 時間相關類別介紹
- 這裡我們將利用 Instant, LocalDateTime, ZonedDateTime & DateTimeFormatter 來處理時間問題。
- 這些 classes 適用於 Java 8 之後。
- 本篇就不討論 legacy java-time classes，像是 Date, Calendar 以及 SimpleDateFormat。
Instant
Instant 是時間軸上的一個瞬間，是利用 Unix Time 的概念(秒數)來儲存，不具有時區的概念。
簡單來說，就是一個用秒數 (也可以是毫秒) 儲存的 UTC 瞬間。
- Example I:
建立一個當下 UTC 時間的 Instant
Instant instantNow = Instant.now();- Example II:
建立一個 “ 從1970/01/01 00:00:00 算起經過 1624613234 秒的” Instant
Instant instantOfSpecificTime = Instant.ofEpochSecond(1624613234);LocalDateTime
至於 LocalDateTime 就玄了… 不要被前面的 “Local” 給誤導了，他不是“當地”的意思，反而可以視為 “any”。
它既不存在於時間軸上，也不具有時區的概念。他就是具有時間樣貌的物件，但不代表任何一個時區或是時間軸上真正的時間，需要等到我們之後去賦予它意義。
依我的理解，LocalDateTime 就像是偵探在抓捕一個全球大盜時，找到的時間戳線索，在不知道是哪個國家時間的狀況下，先記在筆記本裡面的那段文字，等著更多線索的時候才能賦予它真正的意義。
- Example I :
建立一個 2021/06/26 13:00:00 的 LocalDateTime
LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(2021, 6, 26, 13, 0, 0);- Example II :
利用 LocalDate & LocalTime 建立一個 LocalDateTime
// LocalDate & LocalTime 可以看作是分別負責日期以及時間的兩個物件。
LocalDate ld = LocalDate.of(2021, 6, 26);
LocalTime lt = LocalTime.of(13, 0, 0);
LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(ld, lt);ZonedDateTime
ZonedDateTime 就是具有時區概念的時間戳記。
- Example I :
利用 Istant & ZoneId 建立一個 ZonedDateTime
Instant nowInstant = Instant.now();
ZoneId taipeiZoneId = ZoneId.of("Asia/Taipei");// 儲存這個 Instant 在台北的時間
ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.ofInstant(nowInstant, taipeiZoneId);
- Example II :
利用 LocalDateTime & ZoneId 建立一個 ZonedDateTime
LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(2021, 6, 26, 13, 0, 0);
ZoneId taipeiZoneId = ZoneId.of("Asia/Hong_Kong");// 儲存在香港時間的 2021/06/26 13:00:00
ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.of(ldt, taipeiZoneId);
DateTimeFormatter
DateTimeFormatter 是決定時間格式的物件。
- Example I :
建立一個格式為 “ yyyy-MM-dd HH:mm:ss “ 的 DateTimeFormatter
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")- Example II :
建立一個格式為 “ yyyy/MM HH:mm “ 且附帶時區在台北的 DateTimeFormatter
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM HH:mm").withZone(ZoneId.of("Asia/Taipei"));處理時間問題
狀況一：將 UTC 轉換成某時區的時間
已知 UTC 為 1614472200000 ms，想要轉換成當下台北的時間 ( 要求格式：yyyy/MM/dd HH:mm)
// 已知 epochMilliSec
long epochMilliSec = 1614472200000L;// 利用 Epoch 轉換成 Instant，此時還沒有時區的概念
Instant instant = Instant.ofEpochMilli(epochMilliSec);// 建立有台北時區的 ZoneId
ZoneId zoneIdOfTaipei = ZoneId.of("Asia/Taipei");// 建立 "yyyy_MM_dd HH:mm" 時間格式的 DateTimeFormatter
DateTimeFormatter format = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy_MM_dd HH:mm");// 將 Instant & ZoneId 帶入並建立 ZonedDateTime
ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.ofInstant(instant, zoneIdOfTaipei);// 使用指定的時間格式輸出時間
System.out.println(zdt.format(format));
// 2021_02_28 08:30
狀況二：將具有時區概念的 Timestamp 轉換成 Unix Time
已知在美國/紐約的時間是 2021/03/09 12:40:00，求當下的 UTC 時間
// 已知 timestamp & ZoneId
String timeStr = "2021/03/09 12:40:00";
String zone = "America/New_York";// 建立有紐約時區的 ZoneId
ZoneId zoneIdOfNewYork = ZoneId.of(zone);// 建立 "yyyy/MM/dd HH:mm:ss" 時間格式 & 附加紐約時區的 DateTimeFormatter
DateTimeFormatter format = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM/dd HH:mm:ss").withZone(zoneIdOfNewYork);// 利用 String & DateTimeFormatter 建立 ZonedDateTime
ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.parse(timeStr, format);// ZonedDateTime 轉換成 Instant
Instant instant = zdt.toInstant();// Instant 轉換成 long
long epochMilliSec = instant.toEpochMilli();// 輸出結果
System.out.println(epochMilliSec);
// 1615311600000
寫到這是不是都沒有看到 LocalDateTime 出現？
其實在也可以利用 LocalDateTime 來轉換，但 LocalDateTime 沒有時區的概念且最終還是要處理時區問題，因此上面兩的狀況都使用 ZonedDateTime 作直接的轉換。
那什麼情況會遇到要使用 LocalDateTime 呢？ 我們可以看看下面的狀況。
狀況三：指定的日期時間轉換成不同時區的時間
對於全球而言，聖誕節都是從每年的 12/25 00:00:00 開始。假設我們想知道 台北 & 紐約 當地進入聖誕節的瞬間的 UTC 分別是多少，我們就可以利用 LocalDateTime 來實作。
// 已知聖誕節的 Timestamp
String timeStrOfChrismas = "2018/12/25 00:00:00";// 建立有台北時區的 ZoneId & 有紐約時區的 ZoneId
ZoneId zoneIdOfTaipei = ZoneId.of("Asia/Taipei");
ZoneId zoneIdOfNewYork = ZoneId.of("America/New_York");// 建立 "yyyy/MM/dd HH:mm:ss" 時間格式
DateTimeFormatter format = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");// 利用 String & ZoneId 建立 LocalDateTime --> 此時還沒有時區的概念
LocalDateTime ldt = LocalDateTime.parse(timeStrOfChrismas, format);// 轉換成 long
long taipeiChrismasInEpochMilli = ldt.atZone(zoneIdOfTaipei).toInstant().toEpochMilli();
long newYorkChrismasInEpochMilli = ldt.atZone(zoneIdOfTaipei).toInstant().toEpochMilli();// 輸出結果
System.out.println("Taipei Epoch on Christmas: " + taipeiChrismasInEpochMilli + " ms");
System.out.println("New York Epoch on Christmas: " + newYorkChrismasInEpochMilli + " ms");
// Taipei Epoch on Christmas: 1545667200000 ms
// New York Epoch on Christmas: 1545714000000 ms
結語
- 因為看到Date的很多方法都被depreciated… 所以毅然決然不研究legacy java time classes。
- 文章中介紹的四個類別字面上都可以建立直觀。Instant 可以看成 UTC 的瞬間，ZonedDateTime 可以看成具有時區概念的時間，DateTimeFormatter 就是時間樣式，至於LocalDateTime可以看作一張寫了時間的紙條，等著被賦予意義。
- 之前開發個人專案的時候，因為需要做即時報價的功能，所以常常碰到時間的問題。當時沒有仔細的整理好頭緒，剛好趁現在把概念弄完整，也算一了心願。
