计算机程序的思维逻辑 (33) - Joda-Time

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Joda-Time
上节介绍了JDK API中的日期和时间类，我们提到了JDK API的一些不足，并提到，实践中有一个广泛使用的日期和时间类库，Joda-Time，本节我们就来介绍Joda-Time。俗话说，工欲善其事，必先利其器，Joda-Time就是操作日期和时间的一把利器。

Joda-Time的官网是http://www.joda.org/joda-time/。它的基本概念和工作原理与上节介绍的是类似的，比如说，都有时刻和年历的概念，都有时区和Locale的概念，主要工作，都是在毫秒和年月日等年历信息之间进行相互转换。

Joda-Time的主要类和Java API的类也有一个粗略的对应关系:

Joda-Time	Java API	说明
Instant	Date	时刻
DateTime	Calendar	年历
DateTimeZone	TimeZone	时区
DateTimeFormatter	DateFormat	格式化

需要说明的是，这只是一个非常粗略的对应，并不严谨，Joda-Time也还有非常多的其他类。

虽然基本概念是类似的，但API的设计却有很大不同，Joda-Time的API更容易理解和使用，代码也更为简洁，下面我们会通过例子来说明。

另外，与Date/Calendar的设计有一个很大的不同，Joda-Time中的主要类都被设计为了不可变类，我们之前介绍过不可变类，包装类/String都是不可变类，不可变类有一个很大的优点，那就是简单、线程安全，所有看似的修改操作都是通过创建新对象来实现的。

本文并不打算全面介绍Joda-Time的每个类，相反，我们主要通过一些例子来说明其基本用法，体会其方便和强大，同时，学习其API的设计理念。

创建对象

新建一个DateTime对象，表示当前日期和时间：

DateTime dt = new DateTime();

新建一个DateTime对象，给定年月日时分秒等信息：

//2016-08-18 15:20
DateTime dt = new DateTime(2016,8,18,15,20);

//2016-08-18 15:20:47
DateTime dt2 = new DateTime(2016,8,18,15,20,47);

//2016-08-18 15:20:47.345
DateTime dt3 = new DateTime(2016,8,18,15,20,47,345);

获取日历信息

与Calendar不同，DateTime为每个日历字段都提供了单独的方法，取值的范围也都是符合常识的，易于理解和使用，来看代码：

//2016-08-18 15:20:47.345
DateTime dt = new DateTime(2016,8,18,15,20,47,345);
System.out.println("year: "+dt.getYear());
System.out.println("month: "+dt.getMonthOfYear());
System.out.println("day: "+dt.getDayOfMonth());
System.out.println("hour: "+dt.getHourOfDay());
System.out.println("minute: "+dt.getMinuteOfHour());
System.out.println("second: "+dt.getSecondOfMinute());
System.out.println("millisecond: " +dt.getMillisOfSecond());
System.out.println("day_of_week: " +dt.getDayOfWeek());

输出为：

year: 2016
month: 8
day: 18
hour: 15
minute: 20
second: 47
millisecond: 345
day_of_week: 4

每个字段的输出都符合常识，且保持一致，都是从1开始，比如dayOfWeek，周四就是4， 易于理解。

格式化

Java API中，格式化必须使用一个DateFormat对象，而Joda-Time中，DateTime自己就有一个toString方法，可以接受一个pattern参数，看例子：

//2016-08-18 14:20:45.345
DateTime dt = new DateTime(2016,8,18,14,20,45,345);
System.out.println(dt.toString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

输出为：

2016-08-18 14:20:45

Joda-Time也有与DateFormat类似的类，看代码：

DateTime dt = new DateTime(2016,8,18,14,20);
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormat.forPattern("yyyy-MM-dd HH:mm");
System.out.println(formatter.print(dt));

输出为：

2016-08-18 14:20

这里有两个类，一个是DateTimeFormat，另一个是DateTimeFormatter。DateTimeFormatter是具体的格式化类，提供了print方法将DateTime转换为字符串。DateTimeFormat是一个工厂类，专门生成具体的格式化类，除了forPattern方法，它还有一些别的工厂方法，本文就不介绍了。

程序设计的一个基本思维是关注点分离，程序一般总是比较复杂的，涉及方方面面，解决的思路就是分解，将复杂的事情尽量分解为不同的方面，或者说关注点，各个关注点之间耦合度要尽量低。

具体来说，对应到Java，每个类应该只关注一点。上面的例子中，因为生成DateTimeFormatter的方式比较多，就将生成DateTimeFormatter这个事单独拿了出来，就有了工厂类DateTimeFormat，只关注生产DateTimeFormatter，Joda-Time中还有别的工厂类，比如ISODateTimeFormat，工厂类是一种常见的设计模式。

除了将DateTime转换为字符串，DateTimeFormatter还可以将字符串转化为DateTime，代码如下：

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormat.forPattern("yyyy-MM-dd HH:mm");
DateTime dt = formatter.parseDateTime("2016-08-18 14:20");

与上节介绍的格式化类不同，Joda-Time的DateTimeFormatter是线程安全的，可以安全的被多个线程共享。

设置和修改时间

上节介绍Calendar时提到，修改时期和时间有两种方式，一种是直接设置绝对值，另一种是在现有值的基础上进行相对增减操作，DateTime也支持这两种方式。

不过，需要注意的是，DateTime是不可变类，修改操作是通过创建并返回新对象来实现的，原对象本身不会变。

我们来看一些例子。

调整时间为下午3点20

DateTime dt = new DateTime();
dt = dt.withHourOfDay(15).withMinuteOfHour(20);

DateTime有很多withXXX方法来设置绝对时间。DateTime中非常方便的一点是，方法的返回值是修改后的DateTime对象，可以接着进行下一个方法调用，这样，代码就非常简洁，也非常容易阅读，这种一种流行的设计风格，称为流畅接口 (Fluent Interface)，相比之下，使用Calendar，就必须要写多行代码，比较臃肿，下面我们会看到更多例子。

另外，注意需要将最后的返回值赋值给dt，否则dt的值不会变。

三小时五分钟后

DateTime dt = new DateTime().plusHours(3).plusMinutes(5);

DateTime有很多plusXXX和minusXXX方法，用于相对增加和减少时间。

今天0点

DateTime dt = new DateTime().withMillisOfDay(0);
System.out.println(dt.toString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS"));

当前时间为2016-08-18，所以输出为

2016-08-18 00:00:00.000

withMillisOfDay直接设置当天毫秒信息，会同时将时分秒等信息进行修改。

下周二上午10点整

DateTime dt = new DateTime().plusWeeks(1).withDayOfWeek(2)
        .withMillisOfDay(0).withHourOfDay(10);

明天最后一刻

DateTime dt = new DateTime().plusDays(1).millisOfDay().withMaximumValue();
System.out.println(dt.toString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS"));

当前时间为2016-08-18，所以输出为

2016-08-19 23:59:59.999

这里说明一下，plusDays(1)容易理解，设为第二天。millisOfDay()的返回值比较特别，它是一个属性，具体类为DateTime的一个内部类Property，这个属性代表当天毫秒信息，这个属性有一些方法，可以接着对日期进行修改，withMaximumValue就是将该属性的值设为最大值。

这样，代码是不是非常简洁？除了millisOfDay，DateTime还有很多类似属性。我们来看更多的例子。

本月最后一天最后一刻

DateTime dt = new DateTime().dayOfMonth().withMaximumValue().millisOfDay().withMaximumValue();

下个月第一个周一的下午5点整

DateTime dt = new DateTime().plusMonths(1).dayOfMonth().withMinimumValue()
        .plusDays(6).withDayOfWeek(1).withMillisOfDay(0).withHourOfDay(17);

我们稍微解释下：

new DateTime().plusMonths(1).dayOfMonth().withMinimumValue()

将时间设为了下个月的第一天。.plusDays(6).withDayOfWeek(1)将时间设为第一个周一。

时间段的计算

JDK API中没有关于时间段计算的类，而Joda-Time包含丰富的表示时间段和用于时间段计算的方法，我们来看一些例子。

计算两个时间之间的差

Joda-Time有一个类，Period，表示按日历信息的时间段，看代码：

DateTime start = new DateTime(2016,8,18,10,58);
DateTime end = new DateTime(2016,9,19,12,3);
Period period = new Period(start,end);
System.out.println(period.getMonths()+"月"+period.getDays()+"天"
        +period.getHours()+"小时"+period.getMinutes()+"分");

输出为：

1月1天1小时5分

只要给定起止时间，Period就可以自动计算出来，两个时间之间有多少月、多少天、多少小时等。

如果只关心一共有多少天，或者一共有多少周呢？Joda-Time有专门的类，比如Years用于年，Days用于日，Minutes用于分钟，来看一些例子。

根据生日计算年龄

年龄只关心年，可以使用Years，看代码：

DateTime born = new DateTime(1990,11,20,12,30);
int age = Years.yearsBetween(born, DateTime.now()).getYears();

计算迟到分钟数

假定早上9点是上班时间，过了9点算迟到，迟到要统计迟到的分钟数，怎么计算呢？看代码：

int lateMinutes = Minutes.minutesBetween(
        DateTime.now().withMillisOfDay(0).withHourOfDay(9),
        DateTime.now()).getMinutes(); 

单独的日期和时间类

我们一直在用DateTime表示完整的日期和时间，但在年龄的例子中，只需要关心日期，在迟到的例子中，只需要关心时间，Joda-Time分别有单独的日期类LocalDate和时间类LocalTime。

使用LocalDate计算年龄

LocalDate born = new LocalDate(1990,11,20);
int age = Years.yearsBetween(born, LocalDate.now()).getYears();

使用LocalTime计算迟到时间

int lateMinutes = Minutes.minutesBetween(
        new LocalTime(9,0),
        LocalTime.now()).getMinutes();

LocalDate和LocalTime可以与DateTime进行相互转换，比如：

DateTime dt = new DateTime(1990,11,20,12,30);
LocalDate date = dt.toLocalDate();
LocalTime time = dt.toLocalTime();
DateTime newDt = DateTime.now().withDate(date).withTime(time);

与JDK API的互操作

Joda-Time中的类可以方便的与JDK中的类进行相互转换。

JDK -> Joda

Date、Calendar可以方便的转换为DateTime对象：

DateTime dt = new DateTime(new Date());
DateTime dt2 = new DateTime(Calendar.getInstance());

也可以方便的转换为LocalDate和LocalTime对象：

LocalDate.fromDateFields(new Date());
LocalDate.fromCalendarFields(Calendar.getInstance());
LocalTime.fromDateFields(new Date());
LocalTime.fromCalendarFields(Calendar.getInstance());

Joda -> JDK

DateTime对象也可以方便的转换为JDK对象：

DateTime dt = new DateTime();
Date date = dt.toDate();
Calendar calendar = dt.toCalendar(Locale.CHINA);

LocalDate也可以转换为Date对象：

LocalDate localDate = new LocalDate(2016,8,18);
Date date = localDate.toDate();

小结

本节介绍了Joda-Time，一个方便和强大的日期和时间类库，本文并未全面介绍，主要是通过一些例子展示了其基本用法。

我们也介绍了Joda-Time之所以易用的一些设计思维，比如，关注点分离，为方便操作，提供单独的功能明确的类和方法，设计API为流畅接口，设计为不可变类，使用工厂类等。

下一节，我们来讨论一个有趣的话题，那就是随机。

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