Java中的时间和日期(二)：java时间存储的基本原理

在java中，java.util.Date对象用于表示时间。这个对象既能表示日期，也能表示时间。原因在于这个对象内部实际上是一个long字符来存储的毫秒数。我们都知道时间通过System.currentTimeMillis()方法获取当前的系统时间戳，就能转换为我们所需要的时间：

SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("YYYY-MM-dd HH:mm:ss:SSS");
System.out.println(current);
System.out.println(format.format(new Date(current)));

这里前文说过，new Date()和System.currentTimeMillis()等价。

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2020-08-06 13:52:38:035

如果这个毫秒数是0呢？

System.out.println(format.format(new Date(0)));

结果如下：

1970-01-01 08:00:00:000

这个时间等价于1970年1月1日的早上8点。在此，我们不得不了解几个相关的概念.

1.epoch time (时间纪元)

最开始程序中的时间最早都来自于Unix系统,因为unix系统最早产生于1969年左右。而当时32位的操作系统中，一个4字节的int整数可以表示的范围是2147483647，每年按365天，31536000秒计算那么最多可以表示2147483647/31536000=68.1年。也就是说32位系统最多可以表示62年，还需要考虑到闰年等因素，到2038年01月19日03时14分07秒就会到达最大时间。如果在不支持64位的系统中，这就会导致时间回归。
而在当时，unix的作者认为完全够用。因此也就一直沿用至今。当然现在很多系统包括java都是采用long来做具体的实现，不会存在时间回归问题。Epoch Time就成了一个特定的时间节点。
Epoch Time 指一个特定的时间：1970-01-01 00:00:00 UTC。
1971年底出版的《Unix Programmer's Manual》里定义的 Unix Time 是以 1971年1月1日00:00:00 作为起始时间，每秒增长 60。考虑到 32 位整数的范围，如果每秒 60 个数字，则两年半就会循环一轮，于是改成以秒为计数单位。循环周期有136年之长，就不在乎起始时间是 1970 还是 1971 年，遂改成人工记忆、计算比较方便的1970年。
于是Unix 的世界开启了 “纪元”，Unix 时间戳也就成为了一个专有名称。
Unix 时间戳是一种时间表示方式，定义为从格林尼治时间 1970年01月01日 00时00分00秒起至现在的总秒数，不考虑闰秒。

2.时区

在无线电还没有产生的年代，如何确定时间，在很多时候只能根据日出、星象等来确定。为此不同的地区形成了不同的历法，但是无论那种历法，地球公转的时长和次数不会改变。历法、已经日期都只是一个时间的表现形式。
但是位于地球上不同的国家的人们看到日出的时间还是有差异的。比如北京早上日出的时候，可能乌鲁木齐天还没亮。这样就形成了时差。而在全世界人们的认知过程中，一天24小时一个整体，都是从午夜开始。但是时差又确实存在，那么在无线电产生了之后，为了统一协调，1863年，首次使用时区的概念。时区通过设立一个区域的标准时间部分地解决了这个问题。
时区将全世界分为24个区域。每个时区相隔1小时。以格林尼治时间为参照。
那么北京所在的位置是东八区，比格林尼治时间早了8小时。那么在前面的例子中，0如果采用北京时区，那么就是早上8点。

Calendar calendar1 = Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("Europe/Rome"));
calendar1.setTime(new Date(0));
System.out.println(calendar1.getTime());

那么我们可以看到，如果设置为罗马时间，那么0表示的就是早上1点。因为罗马位于东一区。
需要注意的是SimpleDateFormat内部会从操作系统中获取当前的时区进行转换。

3.Java实现

在了解之前两个概念之后，就很容易理解java的实现了。在java中，Date类最关键的就是有一个long型的fastTime。

private transient long fastTime;
  
public Date(long date) {
    fastTime = date;
}

可以看到我们使用date对象的时候就是将这个变量赋值为我们指定的时间戳的值。
通过transient修饰，那么序列化的时候将不会被序列化，而是直接通过空的构造函数获取当前系统的时间戳。

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

还有一个可以单独指定年、月、日的构造函数：

public Date(int year, int month, int date, int hrs, int min, int sec) {
 int y = year + 1900;

需要注意的是，year 是从1900年开始的，你传入的任何年份都是和1900相加。而month则从0开始，0-11表示12个月。
这样对于java时间就非常容易理解了。通过一个long的时间戳，加上固定的时区转换，就能得到我们所需要的时间和日期。
在jdk1.8之前的体系中，时间和日期底层都是相同的实现，日期只不过是通过这个long的时间戳，参考Epoch Time加上Time Zone进行转换得到的结果。
通过 Date、Calendar、SampleTimeFormat这几个类就能很容易的得到我们想要的结果。但是jdk1.7中的时间并不完善，存在着诸多缺点，因此，在1.8中引入了新的时间工具类，我们在后面详细介绍。