LocalDateTime、OffsetDateTime、ZonedDateTime互转，这一篇绝对喂饱你

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YourBatman
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    头图

    你好，我是A哥(YourBatman)。

    在JSR 310日期时间体系了，一共有三个API可用于表示日期时间：

    • LocalDateTime：本地日期时间
    • OffsetDateTime：带偏移量的日期时间
    • ZonedDateTime：带时区的日期时间

    也许平时开发中你只用到过LocalDateTime这个API，那是极好的，但是不能止步于此，否则就图样图森破了。

    随着场景的多样性变化，咱们开发者接触到OffsetDateTime/ZonedDateTime的概率越来越大，但凡和国际化产生上关系的大概率都会用得到它们。本文依然站在实用的角度，辅以具体代码示例，介绍它三。

    本文提纲

    版本约定

    • JDK：8

    正文

    下面这张图是一个完整的日期时间，拆解各个部分的含义，一目了然（建议收藏此图）：

    因为LocalDate、LocalTime等理解起来比较简单，就不用再花笔墨介绍了，重点放在LocalDateTime、OffsetDateTime、ZonedDateTime它三身上。

    什么是LocalDateTime？

    ISO-8601日历系统中不带时区的日期时间。

    说明：ISO-8601日系统是现今世界上绝大部分国家/地区使用的，这就是我们国人所说的公历，有闰年的特性

    LocalDateTime是一个不可变的日期-时间对象，它表示一个日期时间，通常被视为年-月-日-小时-分钟-秒。还可以访问其他日期和时间字段，如day-of-year、day-of-week和week-of-year等等，它的精度能达纳秒级别。

    该类不存储时区，所以适合日期的描述，比如用于生日、deadline等等。但是请记住，如果没有偏移量/时区等附加信息，一个时间是不能表示时间线上的某一时刻的。

    代码示例

    最大/最小值：

    @Test
public void test1() {
    LocalDateTime min = LocalDateTime.MIN;
    LocalDateTime max = LocalDateTime.MAX;

    System.out.println("LocalDateTime最小值：" + min);
    System.out.println("LocalDateTime最大值：" + max);
    System.out.println(min.getYear() + "-" + min.getMonthValue() + "-" + min.getDayOfMonth());
    System.out.println(max.getYear() + "-" + max.getMonthValue() + "-" + max.getDayOfMonth());
}

输出：
LocalDateTime最小值：-999999999-01-01T00:00
LocalDateTime最大值：+999999999-12-31T23:59:59.999999999
-999999999-1-1
999999999-12-31

    构造：

    @Test
public void test2() {
    System.out.println("当前时区的本地时间：" + LocalDateTime.now());
    System.out.println("当前时区的本地时间：" + LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.now()));

    System.out.println("纽约时区的本地时间：" + LocalDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York")));
}

输出：
当前时区的本地时间：2021-01-17T17:00:41.446
当前时区的本地时间：2021-01-17T17:00:41.447
纽约时区的本地时间：2021-01-17T04:00:41.450

    注意，最后一个构造传入了ZoneId，并不是说LocalDateTime和时区有关了，而是告诉说这个Local指的是纽约，细品这句话。

    计算：

    @Test
public void test3() {
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now(ZoneId.systemDefault());
    System.out.println("计算前：" + now);

    // 加3天
    LocalDateTime after = now.plusDays(3);
    // 减4个小时
    after = after.plusHours(-3); // 效果同now.minusDays(3);
    System.out.println("计算后：" + after);

    // 计算时间差
    Period period = Period.between(now.toLocalDate(), after.toLocalDate());
    System.out.println("相差天数：" + period.getDays());
    Duration duration = Duration.between(now.toLocalTime(), after.toLocalTime());
    System.out.println("相差小时数：" + duration.toHours());
}

输出：
计算前：2021-01-17T17:10:15.381
计算后：2021-01-20T14:10:15.381
相差天数：3
相差小时数：-3

    格式化：

    @Test
public void test4() {
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now(ZoneId.systemDefault());
    // System.out.println("格式化输出：" + DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE_TIME.format(now));
    System.out.println("格式化输出（本地化输出，中文环境）：" + DateTimeFormatter.ofLocalizedDateTime(FormatStyle.SHORT, FormatStyle.SHORT).format(now));

    String dateTimeStrParam = "2021-01-17 18:00:00";
    System.out.println("解析后输出：" + LocalDateTime.parse(dateTimeStrParam, DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss", Locale.US)));
}

输出：
格式化输出（本地化输出，中文环境）：21-1-17 下午5:15
解析后输出：2021-01-17T18:00

    什么是OffsetDateTime？

    ISO-8601日历系统中与UTC偏移量有关的日期时间。OffsetDateTime是一个带有偏移量的日期时间类型。存储有精确到纳秒的日期时间，以及偏移量。可以简单理解为 OffsetDateTime = LocalDateTime + ZoneOffset。

    OffsetDateTime、ZonedDateTime和Instant它们三都能在时间线上以纳秒精度存储一个瞬间（请注意：LocalDateTime是不行的），也可理解我某个时刻。OffsetDateTime和Instant可用于模型的字段类型，因为它们都表示瞬间值并且还不可变，所以适合网络传输或者数据库持久化。

    ZonedDateTime不适合网络传输/持久化，因为即使同一个ZoneId时区，不同地方获取到瞬时值也有可能不一样

    代码示例

    最大/最小值：

    @Test
public void test5() {
    OffsetDateTime min = OffsetDateTime.MIN;
    OffsetDateTime max = OffsetDateTime.MAX;

    System.out.println("OffsetDateTime最小值：" + min);
    System.out.println("OffsetDateTime最大值：" + max);
    System.out.println(min.getOffset() + ":" + min.getYear() + "-" + min.getMonthValue() + "-" + min.getDayOfMonth());
    System.out.println(max.getOffset() + ":" + max.getYear() + "-" + max.getMonthValue() + "-" + max.getDayOfMonth());
}

输出：
OffsetDateTime最小值：-999999999-01-01T00:00+18:00
OffsetDateTime最大值：+999999999-12-31T23:59:59.999999999-18:00
+18:00:-999999999-1-1
-18:00:999999999-12-31

    偏移量的最大值是+18，最小值是-18，这是由ZoneOffset内部的限制决定的。

    构造：

    @Test
public void test6() {
    System.out.println("当前位置偏移量的本地时间：" + OffsetDateTime.now());
    System.out.println("偏移量-4（纽约）的本地时间：：" + OffsetDateTime.of(LocalDateTime.now(), ZoneOffset.of("-4")));

    System.out.println("纽约时区的本地时间：" + OffsetDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York")));
}

输出：
当前位置偏移量的本地时间：2021-01-17T19:02:06.328+08:00
偏移量-4（纽约）的本地时间：：2021-01-17T19:02:06.329-04:00
纽约时区的本地时间：2021-01-17T06:02:06.330-05:00

    计算：
    略

    格式化：

    @Test
public void test7() {
    OffsetDateTime now = OffsetDateTime.now(ZoneId.systemDefault());
    System.out.println("格式化输出（本地化输出，中文环境）：" + DateTimeFormatter.ofLocalizedDateTime(FormatStyle.SHORT, FormatStyle.SHORT).format(now));

    String dateTimeStrParam = "2021-01-17T18:00:00+07:00";
    System.out.println("解析后输出：" + OffsetDateTime.parse(dateTimeStrParam));
}

输出：
格式化输出（本地化输出，中文环境）：21-1-17 下午7:06
解析后输出：2021-01-17T18:00+07:00

    转换：
    LocalDateTime -> OffsetDateTime

    @Test
public void test8() {
    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.of(2021, 01, 17, 18, 00, 00);
    System.out.println("当前时区（北京）时间为：" + localDateTime);

    // 转换为偏移量为 -4的OffsetDateTime时间
    // 1、-4地方的晚上18点
    System.out.println("-4偏移量地方的晚上18点：" + OffsetDateTime.of(localDateTime, ZoneOffset.ofHours(-4)));
    System.out.println("-4偏移量地方的晚上18点（方式二）：" + localDateTime.atOffset(ZoneOffset.ofHours(-4)));
    // 2、北京时间晚上18:00 对应的-4地方的时间点
    System.out.println("当前地区对应的-4地方的时间：" + OffsetDateTime.ofInstant(localDateTime.toInstant(ZoneOffset.ofHours(8)), ZoneOffset.ofHours(-4)));
}

输出：
当前时区（北京）时间为：2021-01-17T18:00
-4偏移量地方的晚上18点：2021-01-17T18:00-04:00
-4偏移量地方的晚上18点（方式二）：2021-01-17T18:00-04:00
当前地区对应的-4地方的时间：2021-01-17T06:00-04:00

    通过此例值得注意的是：LocalDateTime#atOffset()/atZone()只是增加了偏移量/时区，本地时间是并没有改变的。若想实现本地时间到其它偏移量的对应的时间只能通过其ofInstant()系列构造方法。

    OffsetDateTime -> LocalDateTime

    @Test
public void test81() {
    OffsetDateTime offsetDateTime = OffsetDateTime.of(LocalDateTime.now(), ZoneOffset.ofHours(-4));
    System.out.println("-4偏移量时间为：" + offsetDateTime);

    // 转为LocalDateTime 注意：时间还是未变的哦
    System.out.println("LocalDateTime的表示形式：" + offsetDateTime.toLocalDateTime());
}

输出：
-4偏移量时间为：2021-01-17T19:33:28.139-04:00
LocalDateTime的表示形式：2021-01-17T19:33:28.139

    什么是ZonedDateTime？

    ISO-8601国际标准日历系统中带有时区的日期时间。它存储所有的日期和时间字段，精度为纳秒，以及一个时区，带有用于处理不明确的本地日期时间的时区偏移量。

    这个API可以处理从LocalDateTime -> Instant -> ZonedDateTime的转换，其中用zone时区来表示偏移量（并非直接用offset哦）。两个时间点之间的转换会涉及到使用从ZoneId访问的规则计算偏移量（换句话说：偏移量并非写死而是根据规则计算出来的）。

    获取瞬间的偏移量很简单，因为每个瞬间只有一个有效的偏移量。但是，获取本地日期时间的偏移量并不简单。存在这三种情况：

    • 正常情况：有一个有效的偏移量。对于一年中的绝大多数时间，适用正常情况，即本地日期时间只有一个有效的偏移量
    • 时间间隙情况：没有有效偏移量。这是由于夏令时开始时从“冬季”改为“夏季”而导致时钟向前拨的时候。在间隙中，没有有效偏移量
    • 重叠情况：有两个有效偏移量。这是由于秋季夏令时从“夏季”到“冬季”的变化，时钟会向后拨。在重叠部分中，有两个有效偏移量

    这三种情况如果要自己处理，估计头都大了。这就是使用JSR 310的优势，ZonedDateTime全帮你搞定，让你使用无忧。

    ZonedDateTime可简单认为是LocalDateTime和ZoneId的组合。而ZoneOffset是其内置的动态计算出来的一个次要信息，以确保输出一个瞬时值而存在，毕竟在某个瞬间偏移量ZoneOffset肯定是确定的。ZonedDateTime也可以理解为保存的状态相当于三个独立的对象：LocalDateTime、ZoneId和ZoneOffset。某个瞬间 = LocalDateTime + ZoneOffset。ZoneId确定了偏移量如何改变的规则。所以偏移量我们并不能自由设置（不提供set方法，构造时也不行），因为它由ZoneId来控制的。

    代码示例

    构造：

    @Test
public void test9() {
    System.out.println("当前位置偏移量的本地时间：" + ZonedDateTime.now());
    System.out.println("纽约时区的本地时间：" + ZonedDateTime.of(LocalDateTime.now(), ZoneId.of("America/New_York")));

    System.out.println("北京实现对应的纽约时区的本地时间：" + ZonedDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York")));
}

输出：
当前位置偏移量的本地时间：2021-01-17T19:25:10.520+08:00[Asia/Shanghai]
纽约时区的本地时间：2021-01-17T19:25:10.521-05:00[America/New_York]
北京实现对应的纽约时区的本地时间：2021-01-17T06:25:10.528-05:00[America/New_York]

    计算：
    略

    格式化：
    略

    转换：
    LocalDateTime -> ZonedDateTime

    @Test
public void test10() {
    LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.of(2021, 01, 17, 18, 00, 00);
    System.out.println("当前时区（北京）时间为：" + localDateTime);

    // 转换为偏移量为 -4的OffsetDateTime时间
    // 1、-4地方的晚上18点
    System.out.println("纽约时区晚上18点：" + ZonedDateTime.of(localDateTime, ZoneId.of("America/New_York")));
    System.out.println("纽约时区晚上18点（方式二）：" + localDateTime.atZone(ZoneId.of("America/New_York")));
    // 2、北京时间晚上18:00 对应的-4地方的时间点
    System.out.println("北京地区此时间对应的纽约的时间：" + ZonedDateTime.ofInstant(localDateTime.toInstant(ZoneOffset.ofHours(8)), ZoneOffset.ofHours(-4)));
    System.out.println("北京地区此时间对应的纽约的时间：" + ZonedDateTime.ofInstant(localDateTime, ZoneOffset.ofHours(8), ZoneOffset.ofHours(-4)));
}

输出：
当前时区（北京）时间为：2021-01-17T18:00
纽约时区晚上18点：2021-01-17T18:00-05:00[America/New_York]
纽约时区晚上18点（方式二）：2021-01-17T18:00-05:00[America/New_York]
北京地区此时间对应的纽约的时间：2021-01-17T06:00-04:00
北京地区此时间对应的纽约的时间：2021-01-17T06:00-04:00

    OffsetDateTime -> ZonedDateTime

    @Test
public void test101() {
    OffsetDateTime offsetDateTime = OffsetDateTime.of(LocalDateTime.now(), ZoneOffset.ofHours(-4));
    System.out.println("-4偏移量时间为：" + offsetDateTime);

    // 转换为ZonedDateTime的表示形式
    System.out.println("ZonedDateTime的表示形式：" + offsetDateTime.toZonedDateTime());
    System.out.println("ZonedDateTime的表示形式：" + offsetDateTime.atZoneSameInstant(ZoneId.of("America/New_York")));
    System.out.println("ZonedDateTime的表示形式：" + offsetDateTime.atZoneSimilarLocal(ZoneId.of("America/New_York")));
}

-4偏移量时间为：2021-01-17T19:43:28.320-04:00
ZonedDateTime的表示形式：2021-01-17T19:43:28.320-04:00
ZonedDateTime的表示形式：2021-01-17T18:43:28.320-05:00[America/New_York]
ZonedDateTime的表示形式：2021-01-17T19:43:28.320-05:00[America/New_York]

    本例有值得关注的点：

    • atZoneSameInstant()：将此日期时间与时区结合起来创建ZonedDateTime，以确保结果具有相同的Instant

      • 所有偏移量-4 -> -5，时间点也从19 -> 18，确保了Instant保持一致嘛

    • atZoneSimilarLocal：将此日期时间与时区结合起来创建ZonedDateTime，以确保结果具有相同的本地时间

      • 所以直接效果和toLocalDateTime()是一样的，但是它会尽可能的保留偏移量（所以你看-4变为了-5，保持了真实的偏移量）

    我这里贴出纽约2021年的夏令时时间区间：

    也就是说在2021.03.14 - 2021.11.07期间，纽约的偏移量是-4，其余时候是-5。那么再看这个例子（我把时间改为5月5号，也就是处于夏令营期间）：

    @Test
public void test101() {
    OffsetDateTime offsetDateTime = OffsetDateTime.of(LocalDateTime.of(2021, 05, 05, 18, 00, 00), ZoneOffset.ofHours(-4));
    System.out.println("-4偏移量时间为：" + offsetDateTime);

    // 转换为ZonedDateTime的表示形式
    System.out.println("ZonedDateTime的表示形式：" + offsetDateTime.toZonedDateTime());
    System.out.println("ZonedDateTime的表示形式：" + offsetDateTime.atZoneSameInstant(ZoneId.of("America/New_York")));
    System.out.println("ZonedDateTime的表示形式：" + offsetDateTime.atZoneSimilarLocal(ZoneId.of("America/New_York")));
}

输出：
-4偏移量时间为：2021-05-05T18:00-04:00
ZonedDateTime的表示形式：2021-05-05T18:00-04:00
ZonedDateTime的表示形式：2021-05-05T18:00-04:00[America/New_York]
ZonedDateTime的表示形式：2021-05-05T18:00-04:00[America/New_York]

    看到了吧，偏移量变为了-4。感受到夏令时的“威力”了吧。

    OffsetDateTime和ZonedDateTime的区别

    LocalDateTime、OffsetDateTime、ZonedDateTime这三个哥们，LocalDateTime好理解，一般都没有异议。但是很多同学对OffsetDateTime和ZonedDateTime傻傻分不清，这里说说它俩的区别。

    1. OffsetDateTime = LocalDateTime + 偏移量ZoneOffset；ZonedDateTime = LocalDateTime + 时区ZoneId
    2. OffsetDateTime可以随意设置偏移值，但ZonedDateTime无法自由设置偏移值，因为此值是由时区ZoneId控制的
    3. OffsetDateTime无法支持夏令时等规则，但ZonedDateTime可以很好的处理夏令时调整
    4. OffsetDateTime得益于不变性一般用于数据库存储、网络通信；而ZonedDateTime得益于其时区特性，一般在指定时区里显示时间非常方便，无需认为干预规则
    5. OffsetDateTime代表一个瞬时值，而ZonedDateTime的值是不稳定的，需要在某个瞬时根据当时的规则计算出来偏移量从而确定实际值

    总的来说，OffsetDateTime和ZonedDateTime的区别主要在于ZoneOffset和ZoneId的区别。如果你只是用来传递数据，请使用OffsetDateTime，若你想在特定时区里做时间显示那么请务必使用ZonedDateTime。

    总结

    本着拒绝浅尝辄止的态度，深度剖析了很多同学可能不太熟悉的OffsetDateTime、ZonedDateTime两个API。总而言之，想要真正掌握日期时间体系（不限于Java语言，而是所有语言，甚至日常生活），对时区、偏移量的了解是绕不过去的砍，这块知识有所欠缺的朋友可往前翻翻补补课。

    最后在使用它们三的过程中，有两个提醒给你：

    1. 所有日期/时间都是不可变的类型，所以若需要比较的话，请不要使用==，而是用equals()方法。
      2、任何时候，构造一个日期时间（包括它们三）请永远务必显示的指定时区，哪怕是默认时区。这么做的目的就是明确代码的意图，消除语义上的不确定性。比如若没指定时区，那到底是写代码的人欠考虑了呢，还是就是想用默认时区呢？总之显示指定绝大部分情况下比隐式“指定”语义上好得多。

    本文思考题

    看完了不一定懂，看懂了不一定会。来，文末3个思考题帮你复盘：

    1. 如何用LocalDateTime描述美国纽约本地时间？
    2. OffsetDateTime和ZonedDateTime你到底该使用谁？
    3. 一个人的生日应该用什么Java类型存储呢？

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