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學習在java中計算基本的時間段
概述
如果你知道怎樣在java中使用日期，那么使用時間和它才不多一樣簡單。這篇文章告訴你怎樣把他們的差別聯系起來。Robert Nielsen還告訴你怎樣使用java來計算抵達航班和制造過程的時間。
作者：Robert Nielsen
翻譯：Cocia Lin
這篇文章是在我發表過的<計算Java時間>(譯者:已經翻譯完成)的基礎上的。在這里，我列出那篇文章幾個你應該熟悉得關鍵點。如果這幾點你不太清楚，我建議你讀一下<計算Java時間>，了解一下。
1. Java計算時間依靠1970年1月1日開始的毫秒數.
2. Date類的構造函數Date()返回代表當前創建的時刻的對象。Date的方法getTime()返回一個long值在數值上等于1970年1月1日之前或之后的時刻。
3. DateFormat類用來轉換Date到String,反之亦然。靜態方法getDateInstance()返回DateFormat的缺省格式；getDateInstance(DateFormat.FIELD)返回指定的DateFormat對象格式。Format(Date d)方法返回String表示日期，例如＂January 1,2002.＂反過來，parse(String s)方法返回以參數字符串表示的Date對象。
4. format()方法返回的字符串格式根據不同地區的時間設置而有所不同。
5. GregorianCalendear類有兩個重要的構造函數：GregorianCalerdar(),返回代表當前創建時間的對象；GregorianCalendar(int year,int month,int date)返回代表任意日期的對象。GregorianCalendar類的getTime()方法返回日期對象。Add(int field,int amount)方法通過加或減時間單位，象天數，月數或年數來計算日期。
GregorianCalendar和 時間
兩個GregorianCalendar的構造函數可以用來處理時間。前者創建一個表示日期，小時和分鐘的對象：
GregorianCalendar(int year, int month, int date, int hour, int minute)
第二個創建一個表示一個日期，小時，分鐘和秒：
GregorianCalendar(int year, int month, int date, int hour, int minute, int second)
首先，我應該提醒一下，每一個構造函數需要時間信息中的日期信息(年，月，日)。如果你想說2:30 p.m.,你必須指出日期。
同樣，每一個GregorianCalendar構造函數創建一個在時間上使用毫秒計算的對象。所以，如果你的構造函數只提供年，月，日參數，那小時，分鐘，秒和毫秒的值將被置0.
DateFormat和時間
你可以使用靜態方法getDateTimeInstance(int dateStyle,int timeStyle)來建立DateFormat對象來顯示時間和日期。這個方法表明你想要的日期和時間格式。如果你喜歡使用缺省格式，可以使用getDateTimeInstance()來代替它。
你可以使用靜態方法getTimeInstance(int timeStyle)創建DateFormat對象來顯示正確的時間。
下面的程序示范了getDateTimeInstance()和getTimeInstance()怎樣工作：
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);
}
}
在我的電腦上，上面的程序顯示如下：
Jul 16, 1969 9:32:00 AM
9:32 AM
(輸出根據你所在得地區有所不同)
計算時間間隔
你可能有時需要計算過去的時間；例如，給你開始和結束時間，你想知道制造流程的持續時間。一個出租公司按小時或天數出租東西，計算時間對他們也很有用。同樣的，在金融界，經常需要計算重要的支付時間。
將問題復雜化，人類至少是用兩種方法計算時間。你可以說一天已經結束當24小時過去了，或者日歷從今天翻到明天。我們將討論我們想到的這兩種情況。
時間段，情況 1：嚴格時間單位
在這種情況中，只有24小時過去，這天才過去，60分鐘過去，這個小時才過去，60秒過去，這個分鐘才過去，以此類推。在這個方法中，23小時的時間將被認為是0天。
使用這種方法計算時間段，你從計算過去的毫秒開始。為了做到這一點，首先轉換每個日期為從1970年1月1日起得毫秒數。你可以從第二個毫秒值中減去第一個毫秒值。這里有一個簡單的計算：
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
這個程序也帶來一點混淆。GregorianCalendar類的getTime()返回一個Date對象，Date類的getTime()方法返回從1970年1月1日到這個時間的long類型的毫秒數值。雖然他們的方法名字相同，返回值卻不一樣！
下面的程序片斷用簡單的整數除法轉換毫秒到秒：
long milliseconds = 1999;
long seconds = 1999 / 1000;
這種方法舍去小數部分轉換毫秒到秒，所以1,999毫秒等于1秒，2,000毫秒等于2秒。
計算更大的單位-例如天數，小時和分鐘-給定一個時間數值，可以使用下面的過程：
1. 計算最大的單位，減去這個數值的秒數
2. 計算第二大單位，減去這個數值的秒數
3. 重復操作直到只剩下秒
例如,如果你的時間的10,000秒，你想知道這個數值相應的是多少小時，多少分鐘，多少秒，你從最大的單位開始：小時。10,000除以3600（一個小時的秒數）得到小時數。使用整數除法，答案是2小時（整數除法中小數舍去）計算剩下的秒數，10,000-(3,600 x 2) = 2,800秒。所以你有2小時和2,800秒。
將2,800秒轉換成分鐘，2,800除以60。使用整數除法，答案是46。2,800 - (60 x 46) = 40秒。最后答案是2小時，46分，40秒。
下面的Java程序使用上面的計算方法：
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);
}
}
輸出結果如下：
2 hour(s) 46 minute(s) 40 second(s)
上面的程序甚至在時間少于一個小時也可以正確的計算小時數。例如，你用上面的程序計算1,000秒，輸出入下：
0 hour(s) 16 minute(s) 40 second(s)
舉一個現實世界的例子，下面的程序計算阿波羅11飛到月球使用得時間：
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);
}
}
上面程序輸出如下：
EVA duration = 2 hour(s) 13 minute(s)
Lunar stay = 21 hour(s) 37 minute(s)
目前為止，我們計算的基礎公式是這樣的：1分鐘=60秒，1小時=60分，1天=24小時。
"1個月=？天，1年=？天"怎么辦？
月份的天數有28，29，30，31；一年可以是365或366天。因此，當你試圖計算嚴格單位的月份和年時，問題就產生了。例如，如果你使用月份的平均天數（近似30.4375），并且計算下面的時間間隔:
* 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.
第一個計算結果是1個月；第二個結果是0個月！
所以，在計算嚴格單位時間的月份和年份是要想好。
時間段，情況 2:時間單位變化
時間單位的變化相當的簡單：如果你要統計天數，你可以簡單的統計日期變化次數。例如，如果某事15日開始，17日結束，經過2天。（日期先是便到16，再到17）同樣的，一個步驟下午3：25開始，4：10 p.m結束，歷時1個小時，因為小時數值變了一次（從3到4）。
圖書館經常使用這種習慣計算時間。例如，如果你從圖書館接一本書，我不能占有這本書最少24小時，會認為圖書館這樣才給你算一天。而是，我的賬號上記錄我借書的日期。日期以變成下一天，我就已經結這本書一天了，即使總計不足24小時。
當使用單位的變化來計算時間段，通常感覺計算的時間沒有多于一個時間單位。例如，如果9:00 p.m.我借了一本圖書館的書，第二天中午還回去，我能算出我借了這本書一天了。可是，有一種感覺在問："1天和幾個小時呢？"這本說總計借出15個小時，答案是一天還差9個小時呢？因此，這篇文章里，我將以一個時間單位變化計算時間。
單位變化的時間算法
這是你怎樣計算兩個日期的時間變化：
1. 制作兩個日期的拷貝。Close()方法能制作拷貝。
2. 使用日期拷貝，將所有的小于時間單位變化的部分設置成它的最小單位。例如，如果計算天數，那么將小時，分鐘，秒和毫秒設置成0。這種情況中，使用clear()方法將時間值設置稱他們各自的最小值。
3. 取出較早的日期，將你要計算的單位加1，重復直到兩個日期相等。你加1的次數就是答案。可以使用before()和after()方法，他們返回boolean值，來判斷是否一個日期在另一個日期之前或之后。
下面的類的方法用來計算天數和月數。
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;
}
}
你可以在上面的類中補充另外的方法來處理小時和分鐘。同樣，計算時間段的算法能更高效一些，尤其是時間相隔很長。可是，作為介紹目的，這個算法有短小和簡單的優勢。
下面的例子使用ElapsedTime類來計算兩個日期之間的天使，而后是月數：
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);
}
}
當計算時，上面的程序可能有用，例如，最近的航班。它顯示下面的輸出：
Days = 33
Months = 2
(OK,關于航班的計算有些夸張；這個天數算法很適合像圖書館借書這樣的應用，你看到了她怎樣工作)
告誡
在進行時間工作時要謹慎：你看到的時間段的例子，你精確仔細的考慮非常重要。本文介紹了兩種通常計算時間段的想法，但是人們能想到的時間段的計算方法僅僅受到人類想象力的限制。
所以，當寫一個Java程序的時候，確信你的精確度能讓使用和以來這些程序的人滿意。同樣，徹底的測試程序對處理時間的程序非重重要。
總結
本文是在我的前一篇文章 Java時間計算介紹怎樣使用GregorianCalendar 和 DateFormat類處理時間問題的基礎上的。你已經看到了兩種方法來思考時間段問題和兩種相應的途徑使用Java來處理時間問題。這里提供的信息，很基礎，提供給你一個在Java中處理時間問題的有力工具。
關于作者
Robert Nielsen是SCJP。他擁有碩士學位，專攻計算機教育，并且在計算機領域執教多年。他也在各樣的雜志上發表過很多計算機相關的文章。
關于譯者
Cocia Lin(cocia@163.com)是程序員。它擁有學士學位，現在專攻Java相關技術，剛剛開始在計算機領域折騰。
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