Java编程的逻辑 (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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