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學(xué)習(xí)在java中計(jì)算基本的時(shí)間段
概述
如果你知道怎樣在java中使用日期，那么使用時(shí)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(lián)系起來。Robert Nielsen還告訴你怎樣使用java來計(jì)算抵達(dá)航班和制造過程的時(shí)間。
作者：Robert Nielsen
翻譯：Cocia Lin
這篇文章是在我發(fā)表過的<計(jì)算Java時(shí)間>(譯者:已經(jīng)翻譯完成)的基礎(chǔ)上的。在這里，我列出那篇文章幾個(gè)你應(yīng)該熟悉得關(guān)鍵點(diǎn)。如果這幾點(diǎn)你不太清楚，我建議你讀一下<計(jì)算Java時(shí)間>，了解一下。
1. Java計(jì)算時(shí)間依靠1970年1月1日開始的毫秒數(shù).
2. Date類的構(gòu)造函數(shù)Date()返回代表當(dāng)前創(chuàng)建的時(shí)刻的對象。Date的方法getTime()返回一個(gè)long值在數(shù)值上等于1970年1月1日之前或之后的時(shí)刻。
3. DateFormat類用來轉(zhuǎn)換Date到String,反之亦然。靜態(tài)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(shù)字符串表示的Date對象。
4. format()方法返回的字符串格式根據(jù)不同地區(qū)的時(shí)間設(shè)置而有所不同。
5. GregorianCalendear類有兩個(gè)重要的構(gòu)造函數(shù)：GregorianCalerdar(),返回代表當(dāng)前創(chuàng)建時(shí)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(shí)間單位，象天數(shù)，月數(shù)或年數(shù)來計(jì)算日期。
GregorianCalendar和 時(shí)間
兩個(gè)GregorianCalendar的構(gòu)造函數(shù)可以用來處理時(shí)間。前者創(chuàng)建一個(gè)表示日期，小時(shí)和分鐘的對象：
GregorianCalendar(int year, int month, int date, int hour, int minute)
第二個(gè)創(chuàng)建一個(gè)表示一個(gè)日期，小時(shí)，分鐘和秒：
GregorianCalendar(int year, int month, int date, int hour, int minute, int second)
首先，我應(yīng)該提醒一下，每一個(gè)構(gòu)造函數(shù)需要時(shí)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(gè)GregorianCalendar構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)在時(shí)間上使用毫秒計(jì)算的對象。所以，如果你的構(gòu)造函數(shù)只提供年，月，日參數(shù)，那小時(shí)，分鐘，秒和毫秒的值將被置0.
DateFormat和時(shí)間
你可以使用靜態(tài)方法getDateTimeInstance(int dateStyle,int timeStyle)來建立DateFormat對象來顯示時(shí)間和日期。這個(gè)方法表明你想要的日期和時(shí)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(tài)方法getTimeInstance(int timeStyle)創(chuàng)建DateFormat對象來顯示正確的時(shí)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(jù)你所在得地區(qū)有所不同)
計(jì)算時(shí)間間隔
你可能有時(shí)需要計(jì)算過去的時(shí)間；例如，給你開始和結(jié)束時(shí)間，你想知道制造流程的持續(xù)時(shí)間。一個(gè)出租公司按小時(shí)或天數(shù)出租東西，計(jì)算時(shí)間對他們也很有用。同樣的，在金融界，經(jīng)常需要計(jì)算重要的支付時(shí)間。
將問題復(fù)雜化，人類至少是用兩種方法計(jì)算時(shí)間。你可以說一天已經(jīng)結(jié)束當(dāng)24小時(shí)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(shí)間段，情況 1：嚴(yán)格時(shí)間單位
在這種情況中，只有24小時(shí)過去，這天才過去，60分鐘過去，這個(gè)小時(shí)才過去，60秒過去，這個(gè)分鐘才過去，以此類推。在這個(gè)方法中，23小時(shí)的時(shí)間將被認(rèn)為是0天。
使用這種方法計(jì)算時(shí)間段，你從計(jì)算過去的毫秒開始。為了做到這一點(diǎn)，首先轉(zhuǎn)換每個(gè)日期為從1970年1月1日起得毫秒數(shù)。你可以從第二個(gè)毫秒值中減去第一個(gè)毫秒值。這里有一個(gè)簡單的計(jì)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(gè)程序也帶來一點(diǎn)混淆。GregorianCalendar類的getTime()返回一個(gè)Date對象，Date類的getTime()方法返回從1970年1月1日到這個(gè)時(shí)間的long類型的毫秒數(shù)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(shù)除法轉(zhuǎn)換毫秒到秒：
long milliseconds = 1999;
long seconds = 1999 / 1000;
這種方法舍去小數(shù)部分轉(zhuǎn)換毫秒到秒，所以1,999毫秒等于1秒，2,000毫秒等于2秒。
計(jì)算更大的單位-例如天數(shù)，小時(shí)和分鐘-給定一個(gè)時(shí)間數(shù)值，可以使用下面的過程：
1. 計(jì)算最大的單位，減去這個(gè)數(shù)值的秒數(shù)
2. 計(jì)算第二大單位，減去這個(gè)數(shù)值的秒數(shù)
3. 重復(fù)操作直到只剩下秒
例如,如果你的時(shí)間的10,000秒，你想知道這個(gè)數(shù)值相應(yīng)的是多少小時(shí)，多少分鐘，多少秒，你從最大的單位開始：小時(shí)。10,000除以3600（一個(gè)小時(shí)的秒數(shù)）得到小時(shí)數(shù)。使用整數(shù)除法，答案是2小時(shí)（整數(shù)除法中小數(shù)舍去）計(jì)算剩下的秒數(shù)，10,000-(3,600 x 2) = 2,800秒。所以你有2小時(shí)和2,800秒。
將2,800秒轉(zhuǎn)換成分鐘，2,800除以60。使用整數(shù)除法，答案是46。2,800 - (60 x 46) = 40秒。最后答案是2小時(shí)，46分，40秒。
下面的Java程序使用上面的計(jì)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(jié)果如下：
2 hour(s) 46 minute(s) 40 second(s)
上面的程序甚至在時(shí)間少于一個(gè)小時(shí)也可以正確的計(jì)算小時(shí)數(shù)。例如，你用上面的程序計(jì)算1,000秒，輸出入下：
0 hour(s) 16 minute(s) 40 second(s)
舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界的例子，下面的程序計(jì)算阿波羅11飛到月球使用得時(shí)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(jì)算的基礎(chǔ)公式是這樣的：1分鐘=60秒，1小時(shí)=60分，1天=24小時(shí)。
"1個(gè)月=？天，1年=？天"怎么辦？
月份的天數(shù)有28，29，30，31；一年可以是365或366天。因此，當(dāng)你試圖計(jì)算嚴(yán)格單位的月份和年時(shí)，問題就產(chǎn)生了。例如，如果你使用月份的平均天數(shù)（近似30.4375），并且計(jì)算下面的時(shí)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(gè)計(jì)算結(jié)果是1個(gè)月；第二個(gè)結(jié)果是0個(gè)月！
所以，在計(jì)算嚴(yán)格單位時(shí)間的月份和年份是要想好。
時(shí)間段，情況 2:時(shí)間單位變化
時(shí)間單位的變化相當(dāng)?shù)暮唵危喝绻阋y(tǒng)計(jì)天數(shù)，你可以簡單的統(tǒng)計(jì)日期變化次數(shù)。例如，如果某事15日開始，17日結(jié)束，經(jīng)過2天。（日期先是便到16，再到17）同樣的，一個(gè)步驟下午3：25開始，4：10 p.m結(jié)束，歷時(shí)1個(gè)小時(shí)，因?yàn)樾r(shí)數(shù)值變了一次（從3到4）。
圖書館經(jīng)常使用這種習(xí)慣計(jì)算時(shí)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(shí)，會(huì)認(rèn)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(jīng)結(jié)這本書一天了，即使總計(jì)不足24小時(shí)。
當(dāng)使用單位的變化來計(jì)算時(shí)間段，通常感覺計(jì)算的時(shí)間沒有多于一個(gè)時(shí)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(gè)小時(shí)呢？"這本說總計(jì)借出15個(gè)小時(shí)，答案是一天還差9個(gè)小時(shí)呢？因此，這篇文章里，我將以一個(gè)時(shí)間單位變化計(jì)算時(shí)間。
單位變化的時(shí)間算法
這是你怎樣計(jì)算兩個(gè)日期的時(shí)間變化：
1. 制作兩個(gè)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(shí)間單位變化的部分設(shè)置成它的最小單位。例如，如果計(jì)算天數(shù)，那么將小時(shí)，分鐘，秒和毫秒設(shè)置成0。這種情況中，使用clear()方法將時(shí)間值設(shè)置稱他們各自的最小值。
3. 取出較早的日期，將你要計(jì)算的單位加1，重復(fù)直到兩個(gè)日期相等。你加1的次數(shù)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(gè)日期在另一個(gè)日期之前或之后。
下面的類的方法用來計(jì)算天數(shù)和月數(shù)。
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(bǔ)充另外的方法來處理小時(shí)和分鐘。同樣，計(jì)算時(shí)間段的算法能更高效一些，尤其是時(shí)間相隔很長。可是，作為介紹目的，這個(gè)算法有短小和簡單的優(yōu)勢。
下面的例子使用ElapsedTime類來計(jì)算兩個(gè)日期之間的天使，而后是月數(shù)：
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(dāng)計(jì)算時(shí)，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(guān)于航班的計(jì)算有些夸張；這個(gè)天數(shù)算法很適合像圖書館借書這樣的應(yīng)用，你看到了她怎樣工作)
告誡
在進(jìn)行時(shí)間工作時(shí)要謹(jǐn)慎：你看到的時(shí)間段的例子，你精確仔細(xì)的考慮非常重要。本文介紹了兩種通常計(jì)算時(shí)間段的想法，但是人們能想到的時(shí)間段的計(jì)算方法僅僅受到人類想象力的限制。
所以，當(dāng)寫一個(gè)Java程序的時(shí)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?qū)μ幚頃r(shí)間的程序非重重要。
總結(jié)
本文是在我的前一篇文章 Java時(shí)間計(jì)算介紹怎樣使用GregorianCalendar 和 DateFormat類處理時(shí)間問題的基礎(chǔ)上的。你已經(jīng)看到了兩種方法來思考時(shí)間段問題和兩種相應(yīng)的途徑使用Java來處理時(shí)間問題。這里提供的信息，很基礎(chǔ)，提供給你一個(gè)在Java中處理時(shí)間問題的有力工具。
關(guān)于作者
Robert Nielsen是SCJP。他擁有碩士學(xué)位，專攻計(jì)算機(jī)教育，并且在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域執(zhí)教多年。他也在各樣的雜志上發(fā)表過很多計(jì)算機(jī)相關(guān)的文章。
關(guān)于譯者
Cocia Lin(cocia@163.com)是程序員。它擁有學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)在專攻Java相關(guān)技術(shù)，剛剛開始在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域折騰。
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