Java上的时间计算

学习在java中计算基本的时间段
概述
如果你知道怎样在java中使用日期，那么使用时间和它才不多一样简单。这篇文章告诉你怎样把他们的差别联系起来。Robert Nielsen还告诉你怎样使用java来计算抵达航班和制造过程的时间。
作者：Robert Nielsen
翻译：Cocia Lin



这篇文章是在我发表过的<计算Java时间>(译者:已经翻译完成)的基础上的。在这里，我列出那篇文章几个你应该熟悉得关键点。如果这几点你不太清楚，我建议你读一下<计算Java时间>，了解一下。
1. Java计算时间依靠1970年1月1日开始的毫秒数.
2. Date类的构造函数Date()返回代表当前创建的时刻的对象。Date的方法getTime()返回一个long值在数值上等于1970年1月1日之前或之后的时刻。
3. DateFormat类用来转换Date到String,反之亦然。静态方法getDateInstance()返回DateFormat的缺省格式；getDateInstance(DateFormat.FIELD)返回指定的DateFormat对象格式。Format(Date d)方法返回String表示日期，例如＂January 1,2002.＂反过来，parse(String s)方法返回以参数字符串表示的Date对象。
4. format()方法返回的字符串格式根据不同地区的时间设置而有所不同。
5. GregorianCalendear类有两个重要的构造函数：GregorianCalerdar(),返回代表当前创建时间的对象；GregorianCalendar(int year,int month,int date)返回代表任意日期的对象。GregorianCalendar类的getTime()方法返回日期对象。Add(int field,int amount)方法通过加或减时间单位，象天数，月数或年数来计算日期。
GregorianCalendar和 时间
两个GregorianCalendar的构造函数可以用来处理时间。前者创建一个表示日期，小时和分钟的对象：

GregorianCalendar(int year, int month, int date, int hour, int minute)

第二个创建一个表示一个日期，小时，分钟和秒：

GregorianCalendar(int year, int month, int date, int hour, int minute, int second)

首先，我应该提醒一下，每一个构造函数需要时间信息中的日期信息(年，月，日)。如果你想说2:30 p.m.,你必须指出日期。
同样，每一个GregorianCalendar构造函数创建一个在时间上使用毫秒计算的对象。所以，如果你的构造函数只提供年，月，日参数，那小时，分钟，秒和毫秒的值将被置0.
DateFormat和时间
你可以使用静态方法getDateTimeInstance(int dateStyle,int timeStyle)来建立DateFormat对象来显示时间和日期。这个方法表明你想要的日期和时间格式。如果你喜欢使用缺省格式，可以使用getDateTimeInstance()来代替它。
你可以使用静态方法getTimeInstance(int timeStyle)创建DateFormat对象来显示正确的时间。
下面的程序示范了getDateTimeInstance()和getTimeInstance()怎样工作：

import java.util.*;
import java.text.*;

public class Apollo {
public static void main(String[] args) {
GregorianCalendar liftOffApollo11 = new GregorianCalendar(1969, Calendar.JULY, 16, 9, 32);
Date d = liftOffApollo11.getTime();
DateFormat df1 = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.MEDIUM, DateFormat.MEDIUM);
DateFormat df2 = DateFormat.getTimeInstance(DateFormat.SHORT);
String s1 = df1.format(d);
String s2 = df2.format(d);
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}

在我的电脑上，上面的程序显示如下：

Jul 16, 1969 9:32:00 AM
9:32 AM
(输出根据你所在得地区有所不同)

计算时间间隔
你可能有时需要计算过去的时间；例如，给你开始和结束时间，你想知道制造流程的持续时间。一个出租公司按小时或天数出租东西，计算时间对他们也很有用。同样的，在金融界，经常需要计算重要的支付时间。
将问题复杂化，人类至少是用两种方法计算时间。你可以说一天已经结束当24小时过去了，或者日历从今天翻到明天。我们将讨论我们想到的这两种情况。
时间段，情况 1：严格时间单位
在这种情况中，只有24小时过去，这天才过去，60分钟过去，这个小时才过去，60秒过去，这个分钟才过去，以此类推。在这个方法中，23小时的时间将被认为是0天。
使用这种方法计算时间段，你从计算过去的毫秒开始。为了做到这一点，首先转换每个日期为从1970年1月1日起得毫秒数。你可以从第二个毫秒值中减去第一个毫秒值。这里有一个简单的计算：

import java.util.*;

public class ElapsedMillis {
public static void main(String[] args) {
GregorianCalendar gc1 = new GregorianCalendar(1995, 11, 1, 3, 2, 1);
GregorianCalendar gc2 = new GregorianCalendar(1995, 11, 1, 3, 2, 2);
// the above two dates are one second apart
Date d1 = gc1.getTime();
Date d2 = gc2.getTime();
long l1 = d1.getTime();
long l2 = d2.getTime();
long difference = l2 - l1;
System.out.println("Elapsed milliseconds: " + difference);
}
}

上面的程序打印如下：

Elapsed milliseconds: 1000

这个程序也带来一点混淆。GregorianCalendar类的getTime()返回一个Date对象，Date类的getTime()方法返回从1970年1月1日到这个时间的long类型的毫秒数值。虽然他们的方法名字相同，返回值却不一样！
下面的程序片断用简单的整数除法转换毫秒到秒：

long milliseconds = 1999;
long seconds = 1999 / 1000;

这种方法舍去小数部分转换毫秒到秒，所以1,999毫秒等于1秒，2,000毫秒等于2秒。
计算更大的单位-例如天数，小时和分钟-给定一个时间数值，可以使用下面的过程：
1. 计算最大的单位，减去这个数值的秒数
2. 计算第二大单位，减去这个数值的秒数
3. 重复操作直到只剩下秒
例如,如果你的时间的10,000秒，你想知道这个数值相应的是多少小时，多少分钟，多少秒，你从最大的单位开始：小时。10,000除以3600（一个小时的秒数）得到小时数。使用整数除法，答案是2小时（整数除法中小数舍去）计算剩下的秒数，10,000-(3,600 x 2) = 2,800秒。所以你有2小时和2,800秒。
将2,800秒转换成分钟，2,800除以60。使用整数除法，答案是46。2,800 - (60 x 46) = 40秒。最后答案是2小时，46分，40秒。
下面的Java程序使用上面的计算方法：

import java.util.*;

public class Elapsed1 {
public void calcHMS(int timeInSeconds) {
int hours, minutes, seconds;
hours = timeInSeconds / 3600;
timeInSeconds = timeInSeconds - (hours * 3600);
minutes = timeInSeconds / 60;
timeInSeconds = timeInSeconds - (minutes * 60);
seconds = timeInSeconds;
System.out.println(hours + " hour(s) " + minutes + " minute(s) " + seconds + " second(s)");
}

public static void main(String[] args) {
Elapsed1 elap = new Elapsed1();
elap.calcHMS(10000);
}
}

输出结果如下：

2 hour(s) 46 minute(s) 40 second(s)

上面的程序甚至在时间少于一个小时也可以正确的计算小时数。例如，你用上面的程序计算1,000秒，输出入下：
0 hour(s) 16 minute(s) 40 second(s)
举一个现实世界的例子，下面的程序计算阿波罗11飞到月球使用得时间：

import java.util.*;

public class LunarLanding {

public long getElapsedSeconds(GregorianCalendar gc1, GregorianCalendar gc2) {
Date d1 = gc1.getTime();
Date d2 = gc2.getTime();
long l1 = d1.getTime();
long l2 = d2.getTime();
long difference = Math.abs(l2 - l1);
return difference / 1000;
}

public void calcHM(long timeInSeconds) {
long hours, minutes, seconds;
hours = timeInSeconds / 3600;
timeInSeconds = timeInSeconds - (hours * 3600);
minutes = timeInSeconds / 60;
System.out.println(hours + " hour(s) " + minutes + " minute(s)" );
}

public static void main(String[] args) {
GregorianCalendar lunarLanding = new GregorianCalendar(1969, Calendar.JULY, 20, 16, 17);
GregorianCalendar lunarDeparture = new GregorianCalendar(1969, Calendar.JULY, 21, 13, 54);
GregorianCalendar startEVA = new GregorianCalendar(1969, Calendar.JULY, 20, 22, 56);
GregorianCalendar endEVA = new GregorianCalendar(1969, Calendar.JULY, 21, 1, 9);

LunarLanding apollo = new LunarLanding();

long eva = apollo.getElapsedSeconds(startEVA, endEVA);
System.out.print("EVA duration = ");
apollo.calcHM(eva);

long lunarStay = apollo.getElapsedSeconds(lunarLanding, lunarDeparture);
System.out.print("Lunar stay = ");
apollo.calcHM(lunarStay);
}
}

上面程序输出如下：

EVA duration = 2 hour(s) 13 minute(s)
Lunar stay = 21 hour(s) 37 minute(s)

目前为止，我们计算的基础公式是这样的：1分钟=60秒，1小时=60分，1天=24小时。
"1个月=？天，1年=？天"怎么办？
月份的天数有28，29，30，31；一年可以是365或366天。因此，当你试图计算严格单位的月份和年时，问题就产生了。例如，如果你使用月份的平均天数（近似30.4375），并且计算下面的时间间隔:

* July 1, 2:00 a.m. to July 31, 10:00 p.m.
* February 1, 2:00 a.m. to February 29, 10:00 p.m.

第一个计算结果是1个月；第二个结果是0个月！
所以，在计算严格单位时间的月份和年份是要想好。
时间段，情况 2:时间单位变化
时间单位的变化相当的简单：如果你要统计天数，你可以简单的统计日期变化次数。例如，如果某事15日开始，17日结束，经过2天。（日期先是便到16，再到17）同样的，一个步骤下午3：25开始，4：10 p.m结束，历时1个小时，因为小时数值变了一次（从3到4）。
图书馆经常使用这种习惯计算时间。例如，如果你从图书馆接一本书，我不能占有这本书最少24小时，会认为图书馆这样才给你算一天。而是，我的账号上记录我借书的日期。日期以变成下一天，我就已经结这本书一天了，即使总计不足24小时。
当使用单位的变化来计算时间段，通常感觉计算的时间没有多于一个时间单位。例如，如果9:00 p.m.我借了一本图书馆的书，第二天中午还回去，我能算出我借了这本书一天了。可是，有一种感觉在问："1天和几个小时呢？"这本说总计借出15个小时，答案是一天还差9个小时呢？因此，这篇文章里，我将以一个时间单位变化计算时间。
单位变化的时间算法
这是你怎样计算两个日期的时间变化：
1. 制作两个日期的拷贝。Close()方法能制作拷贝。
2. 使用日期拷贝，将所有的小于时间单位变化的部分设置成它的最小单位。例如，如果计算天数，那么将小时，分钟，秒和毫秒设置成0。这种情况中，使用clear()方法将时间值设置称他们各自的最小值。
3. 取出较早的日期，将你要计算的单位加1，重复直到两个日期相等。你加1的次数就是答案。可以使用before()和after()方法，他们返回boolean值，来判断是否一个日期在另一个日期之前或之后。
下面的类的方法用来计算天数和月数。

import java.util.*;

public class ElapsedTime {

public int getDays(GregorianCalendar g1, GregorianCalendar g2) {
int elapsed = 0;
GregorianCalendar gc1, gc2;

if (g2.after(g1)) {
gc2 = (GregorianCalendar) g2.clone();
gc1 = (GregorianCalendar) g1.clone();
}
else {
gc2 = (GregorianCalendar) g1.clone();
gc1 = (GregorianCalendar) g2.clone();
}

gc1.clear(Calendar.MILLISECOND);
gc1.clear(Calendar.SECOND);
gc1.clear(Calendar.MINUTE);
gc1.clear(Calendar.HOUR_OF_DAY);

gc2.clear(Calendar.MILLISECOND);
gc2.clear(Calendar.SECOND);
gc2.clear(Calendar.MINUTE);
gc2.clear(Calendar.HOUR_OF_DAY);

while ( gc1.before(gc2) ) {
gc1.add(Calendar.DATE, 1);
elapsed++;
}
return elapsed;
}

public int getMonths(GregorianCalendar g1, GregorianCalendar g2) {
int elapsed = 0;
GregorianCalendar gc1, gc2;

if (g2.after(g1)) {
gc2 = (GregorianCalendar) g2.clone();
gc1 = (GregorianCalendar) g1.clone();
}
else {
gc2 = (GregorianCalendar) g1.clone();
gc1 = (GregorianCalendar) g2.clone();
}

gc1.clear(Calendar.MILLISECOND);
gc1.clear(Calendar.SECOND);
gc1.clear(Calendar.MINUTE);
gc1.clear(Calendar.HOUR_OF_DAY);
gc1.clear(Calendar.DATE);

gc2.clear(Calendar.MILLISECOND);
gc2.clear(Calendar.SECOND);
gc2.clear(Calendar.MINUTE);
gc2.clear(Calendar.HOUR_OF_DAY);
gc2.clear(Calendar.DATE);

while ( gc1.before(gc2) ) {
gc1.add(Calendar.MONTH, 1);
elapsed++;
}
return elapsed;
}
}

你可以在上面的类中补充另外的方法来处理小时和分钟。同样，计算时间段的算法能更高效一些，尤其是时间相隔很长。可是，作为介绍目的，这个算法有短小和简单的优势。
下面的例子使用ElapsedTime类来计算两个日期之间的天使，而后是月数：

import java.util.*;

public class Example {
public static void main(String[] args) {
GregorianCalendar gc1 = new GregorianCalendar(2001, Calendar.DECEMBER, 30);
GregorianCalendar gc2 = new GregorianCalendar(2002, Calendar.FEBRUARY, 1);

ElapsedTime et = new ElapsedTime();
int days = et.getDays(gc1, gc2);
int months = et.getMonths(gc1, gc2);

System.out.println("Days = " + days);
System.out.println("Months = " + months);
}
}

当计算时，上面的程序可能有用，例如，最近的航班。它显示下面的输出：

Days = 33
Months = 2

(OK,关于航班的计算有些夸张；这个天数算法很适合像图书馆借书这样的应用，你看到了她怎样工作)
告诫
在进行时间工作时要谨慎：你看到的时间段的例子，你精确仔细的考虑非常重要。本文介绍了两种通常计算时间段的想法，但是人们能想到的时间段的计算方法仅仅受到人类想象力的限制。
所以，当写一个Java程序的时候，确信你的精确度能让使用和以来这些程序的人满意。同样，彻底的测试程序对处理时间的程序非重重要。
总结
本文是在我的前一篇文章 Java时间计算介绍怎样使用GregorianCalendar 和 DateFormat类处理时间问题的基础上的。你已经看到了两种方法来思考时间段问题和两种相应的途径使用Java来处理时间问题。这里提供的信息，很基础，提供给你一个在Java中处理时间问题的有力工具。

关于作者
Robert Nielsen是SCJP。他拥有硕士学位，专攻计算机教育，并且在计算机领域执教多年。他也在各样的杂志上发表过很多计算机相关的文章。
关于译者
Cocia Lin(cocia@163.com)是程序员。它拥有学士学位，现在专攻Java相关技术，刚刚开始在计算机领域折腾。