44、Java 枚举与日期时间处理全解析

Java 枚举与日期时间处理全解析

1. Java 枚举的使用

枚举在 Java 中是一种非常实用的工具，它主要用于将相关的常量进行分组。以下是一些关于枚举的关键知识点：
- 枚举的作用 ：作为一种常量分组方式，让代码更具可读性和可维护性。
- 枚举的特性 ：是一等类型，可以作为方法的形式参数，也能在 switch 语句中使用。
- 命名规范 ：枚举项通常使用全大写，因为它们是常量。
- 应用场景 ：在大型应用编程中，枚举会频繁出现在各种 API 和框架里。

以下是月份枚举的示例：

Month: FEBRUARY - 2 - 28 - Winter
Month: MARCH - 3 - 31 - Winter
Month: APRIL - 4 - 30 - Spring
Month: MAY - 5 - 31 - Spring
Month: JUNE - 6 - 30 - Spring
Month: JULY - 7 - 31 - Summer
Month: AUGUST - 8 - 31 - Summer
Month: SEPTEMBER - 9 - 30 - Summer
Month: OCTOBER - 10 - 31 - Fall
Month: NOVEMBER - 11 - 30 - Fall
Month: DECEMBER - 12 - 31 - Fall

需要注意的是，在使用枚举时，如果给枚举变量赋值一个不在枚举列表中的值，会导致错误。例如， month = Month.HALLOWEEN 就是无效的，因为 HALLOWEEN 不是 Month 枚举中的有效项。

1.1 枚举练习

为了更好地掌握枚举的使用，这里有两个练习：
- 练习 1：距离周五还有多少天
- 步骤：
1. 创建一个包含一周七天的枚举。
2. 创建一个 App 类，该类会提示用户输入一个星期中的某一天。
3. 使用 switch 语句和枚举来计算并输出距离周五还有多少天。
- 练习 2：扑克牌游戏
- 步骤：
1. 创建两个枚举，一个包含扑克牌的四种花色（ CLUBS 、 DIAMONDS 、 HEARTS 、 SPADES ），另一个包含扑克牌的牌面等级（ ACE 、 TWO 、 THREE 等）。
2. 编写代码，随机选择一个花色和一个牌面等级，组合成一张扑克牌并输出到控制台。
3. 修改代码，随机抽取并输出五张扑克牌。

以下是扑克牌枚举的示例代码思路：

// 花色枚举
enum Suit {
    CLUBS, DIAMONDS, HEARTS, SPADES
}

// 牌面等级枚举
enum Rank {
    ACE, TWO, THREE, FOUR, FIVE, SIX, SEVEN, EIGHT, NINE, TEN, JACK, QUEEN, KING
}

2. Java 日期时间 API 概述

Java 的日期时间 API 功能强大，在 Java 8 中进行了重大更新，解决了之前版本中日期时间类存在的许多问题，并且融合了一些第三方 API 的特性。这个 API 由多个不同的包和类组成，每个类都有详细的 Javadoc 文档来解释其用法。

3. 学习目标

掌握 Java 日期时间 API 后，你将能够完成以下任务：
- 使用正确的 ISO 日历标准。
- 区分人类时间和机器时间。
- 区分本地类和带时区的类。
- 区分时间段和持续时间。
- 创建 LocalDate 对象。
- 计算未来和过去的日期。
- 计算两个日期之间的时间差。
- 格式化日期。
- 转换 Date 和 GregorianCalendar 对象。

4. ISO 日历标准

Java 日期时间 API 使用国际标准化组织（ISO）的 8601 标准来表示日期和时间。该标准旨在统一全球不同的日期/时间格式，基于 1582 年引入的公历。其基本格式为 YYYY-MM-DDThh:mm:ss ，时间采用 24 小时制。虽然 ISO 8601 是默认格式，但 API 也提供了多种方式来根据应用需求格式化日期和时间。

5. 人类时间和机器时间

Java 日期时间 API 提供了两种表示时间的方式：
- 人类时间 ：我们日常生活中熟悉的时间单位，如年、月、日、时、分、秒，是常规的日历和时钟时间。
- 机器时间 ：从 1970 年 1 月 1 日（称为纪元）开始的时间线，以纳秒为间隔进行测量。正数表示纪元之后的时间，负数表示纪元之前的时间。API 提供了实用方法来实现人类时间和机器时间之间的转换。

6. 本地类和带时区的类

Java 日期时间 API 提供了处理时区信息的类和不考虑时区的类，区分它们很简单：
- ZonedDateTime ：考虑时区信息。
- LocalDateTime ：不考虑时区信息。

在学习过程中，我们主要使用 LocalDateTime 和 LocalDate ，但在处理全球业务时，带时区的日期/时间类尤为重要。

7. 时间段和持续时间

Java 日期时间 API 有两种测量时间段的方式：
- 持续时间（Duration） ：以机器时间（秒和纳秒）为单位进行测量。
- 时间段（Period） ：以人类时间（年、月、日）为单位进行测量。

以下是两者的对比表格：
| 测量方式 | 单位 | 示例用途 |
| ---- | ---- | ---- |
| 持续时间（Duration） | 秒、纳秒 | 计算两个精确时间点之间的时间差 |
| 时间段（Period） | 年、月、日 | 计算两个日期之间的时间差 |

8. 操作 LocalDate 对象

LocalDate 是一个简单实用的日期类，下面我们将详细介绍如何创建和操作 LocalDate 对象。

8.1 创建 LocalDate 对象

LocalDate 对象通过工厂方法创建，而不是使用构造函数。常用的工厂方法有 now 和 parse 。

• 使用 now 方法创建当前日期对象

import java.time.LocalDate;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDate ld = LocalDate.now();
        System.out.println(ld);
    }
}

运行上述代码，将输出当前日期，例如 2020 - 10 - 06 。

• 使用 parse 方法创建指定日期对象

import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDate ld = LocalDate.now();
        System.out.println(ld);

        ld = LocalDate.parse("2021-03-01");
        System.out.println(ld);

        ld = LocalDate.parse("02/07/2021", DateTimeFormatter.ofPattern("MM/dd/yyyy"));
        System.out.println(ld);
    }
}

上述代码展示了如何使用 parse 方法创建指定日期的 LocalDate 对象。第一个 parse 方法使用标准的 ISO 8601 格式字符串，第二个 parse 方法使用自定义的日期格式字符串，需要同时传入日期字符串和日期格式模式。

在创建日期格式字符串时，要注意 DateTimeFormatter 使用大写 M 表示月份，小写 m 表示分钟。

9. 字符串与日期的转换

在实际开发中，我们经常需要在字符串和日期之间进行转换。

• 字符串转日期 ：可以使用 parse 方法，示例代码如下：

import java.time.LocalDate;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        String isoDate = "2021-12-25";
        LocalDate ld = LocalDate.parse(isoDate);
        System.out.println("ld = " + ld);
        System.out.println("isoDate = " + isoDate);
    }
}

• 日期转字符串 ：调用 LocalDate 对象的 toString 方法即可，示例代码如下：

isoDate = ld.toString();

10. 日期格式化

虽然 ISO 8601 是默认的日期格式，但我们可以使用 LocalDate.format 方法和 DateTimeFormatter 类来实现多种日期格式的显示。

以下是一些日期格式化的示例代码：

import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("MM/dd/yyyy");
        LocalDate ld = LocalDate.parse("02/07/2021", formatter);
        String formatted = ld.format(formatter);
        System.out.println(formatted);
    }
}

上述代码将日期格式化为 MM/dd/yyyy 格式。

还可以使用特殊字符和本地化信息进行更复杂的日期格式化，示例代码如下：

import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.time.format.FormatStyle;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDate ld = LocalDate.parse("2020-12-25");
        System.out.println("Starting date: " + ld);

        String formatted = ld.format(DateTimeFormatter.ofLocalizedDate(FormatStyle.FULL));
        System.out.println(formatted);

        System.out.println(ld.format(DateTimeFormatter.ofLocalizedDate(FormatStyle.LONG)));
        System.out.println(ld.format(DateTimeFormatter.ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM)));
        System.out.println(ld.format(DateTimeFormatter.ofLocalizedDate(FormatStyle.SHORT)));
    }
}

运行上述代码，将根据系统的本地化信息输出不同格式的日期。

11. 获取 LocalDateTime 时间

如果需要同时获取日期和时间，可以使用 LocalDateTime 对象。它的使用方式与 LocalDate 类似，但会包含时间信息。

以下是获取本地时间的示例代码：

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();
        System.out.println(ldt);

        String formatted = ldt.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));
        System.out.println(formatted);
    }
}

运行上述代码，将输出当前的日期和时间，并且可以根据指定的格式进行格式化。

12. 日期计算

在处理日期时，我们常常需要进行日期的操作，如计算未来或过去的日期，以及计算两个日期之间的时间差。

12.1 计算未来和过去的日期

LocalDate 提供了一系列方法来实现日期的前后移动，包括 plusYears 、 plusMonths 、 plusWeeks 、 plusDays 、 minusYears 、 minusMonths 、 minusWeeks 和 minusDays 。

以下是一个计算未来日期的示例代码：

import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.time.format.FormatStyle;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDate ld = LocalDate.parse("2021-01-01");
        System.out.println("Starting date: " + ld);
        System.out.println("==========================");

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(ld.format(DateTimeFormatter.ofLocalizedDate(FormatStyle.FULL)));
            ld = ld.plusYears(1);
        }
    }
}

运行上述代码，将输出未来 10 年每年 1 月 1 日是星期几。

通过以上内容，我们全面学习了 Java 枚举和日期时间处理的相关知识，掌握这些知识将有助于我们在 Java 开发中更高效地处理日期和时间相关的任务。

Java 枚举与日期时间处理全解析

13. 计算两个日期之间的时间差

除了计算未来和过去的日期，我们还经常需要计算两个日期之间的时间差。在 Java 日期时间 API 中，可以使用 Period 类来计算以年、月、日为单位的时间差，使用 Duration 类来计算以秒和纳秒为单位的时间差。

以下是使用 Period 类计算两个日期之间时间差的示例代码：

import java.time.LocalDate;
import java.time.Period;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDate startDate = LocalDate.of(2023, 1, 1);
        LocalDate endDate = LocalDate.of(2024, 1, 1);

        Period period = Period.between(startDate, endDate);
        System.out.printf("时间差为 %d 年 %d 月 %d 日%n", period.getYears(), period.getMonths(), period.getDays());
    }
}

运行上述代码，将输出两个日期之间的年、月、日差值。

如果需要计算以秒和纳秒为单位的时间差，可以使用 Duration 类，示例代码如下：

import java.time.Duration;
import java.time.LocalDateTime;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime startTime = LocalDateTime.of(2023, 1, 1, 0, 0);
        LocalDateTime endTime = LocalDateTime.of(2023, 1, 1, 1, 0);

        Duration duration = Duration.between(startTime, endTime);
        System.out.printf("时间差为 %d 秒%n", duration.getSeconds());
    }
}

运行上述代码，将输出两个时间点之间的秒差值。

14. 日期时间处理的实际应用场景

日期时间处理在实际开发中有很多应用场景，以下是一些常见的例子：
- 日程安排 ：在日历应用中，需要根据用户输入的日期和时间来安排日程，计算日程的持续时间、提醒时间等。
- 财务计算 ：在金融系统中，需要计算利息、到期日期、账期等，这些都涉及到日期时间的计算和处理。
- 数据统计 ：在数据分析和统计中，需要按照日期时间对数据进行分组和聚合，例如统计每天的销售额、每月的用户注册数等。

以下是一个简单的日程安排示例代码：

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class ScheduleApp {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime startTime = LocalDateTime.of(2024, 1, 10, 9, 0);
        LocalDateTime endTime = LocalDateTime.of(2024, 1, 10, 11, 0);

        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm");
        System.out.printf("日程安排：从 %s 到 %s%n", startTime.format(formatter), endTime.format(formatter));
    }
}

运行上述代码，将输出日程的开始时间和结束时间。

15. 总结

通过对 Java 枚举和日期时间处理的学习，我们掌握了以下重要知识点：
- 枚举 ：用于分组相关常量，是一等类型，可作为方法参数和在 switch 语句中使用，枚举项应使用全大写。
- 日期时间 API ：Java 8 引入的日期时间 API 解决了旧版本的问题，提供了丰富的功能，包括 ISO 日历标准、人类时间和机器时间的表示、本地类和带时区的类、时间段和持续时间的测量等。
- LocalDate 和 LocalDateTime ：用于处理日期和日期时间，提供了创建、格式化、计算等方法。
- 日期计算 ：可以使用 Period 和 Duration 类计算日期和时间差，使用 LocalDate 的 plus 和 minus 方法计算未来和过去的日期。

以下是这些知识点的总结表格：
| 知识点 | 描述 |
| ---- | ---- |
| 枚举 | 分组相关常量，提高代码可读性和可维护性 |
| 日期时间 API | 解决旧版本问题，提供多种日期时间处理功能 |
| LocalDate 和 LocalDateTime | 处理日期和日期时间，提供创建、格式化、计算方法 |
| 日期计算 | 使用 Period 和 Duration 计算时间差， LocalDate 方法计算未来和过去日期 |

16. 流程图示例

下面是一个简单的日期计算流程图，展示了如何计算两个日期之间的时间差：

graph TD;
    A[开始] --> B[定义开始日期和结束日期];
    B --> C[使用 Period 或 Duration 类计算时间差];
    C --> D[输出时间差结果];
    D --> E[结束];

17. 注意事项

在使用 Java 日期时间 API 时，需要注意以下几点：
- 大小写问题 ：在使用 DateTimeFormatter 的 ofPattern 方法时，要注意大写 M 表示月份，小写 m 表示分钟。
- 时区问题 ：在处理全球业务时，要注意时区的影响，使用 ZonedDateTime 类来处理带时区的日期时间。
- 异常处理 ：在使用 parse 方法将字符串转换为日期时间对象时，要注意输入的字符串格式是否正确，否则会抛出 DateTimeParseException 异常。

以下是一个异常处理的示例代码：

import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.time.format.DateTimeParseException;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        String dateStr = "2024-01-01";
        try {
            LocalDate date = LocalDate.parse(dateStr, DateTimeFormatter.ISO_DATE);
            System.out.println("日期转换成功：" + date);
        } catch (DateTimeParseException e) {
            System.out.println("日期转换失败：" + e.getMessage());
        }
    }
}

运行上述代码，如果输入的日期字符串格式正确，将输出转换后的日期；如果格式错误，将捕获异常并输出错误信息。

通过以上内容，我们对 Java 枚举和日期时间处理有了更深入的理解和掌握，能够在实际开发中灵活运用这些知识来处理各种日期时间相关的任务。