Java中1927年时间戳相减结果异常原因解析

技术背景

在Java编程中，处理日期和时间是常见的任务。通常，我们会使用SimpleDateFormat类来解析日期字符串，并使用Date类的getTime()方法获取时间戳（自1970年1月1日午夜以来的毫秒数）。然而，在某些特殊情况下，时间戳的计算可能会出现意想不到的结果。

实现步骤

问题代码示例

以下是一段示例代码，用于解析两个日期字符串，并计算它们的时间戳差值：

import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class TimeStampSubtraction {
    public static void main(String[] args) throws ParseException {
        SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");  
        String str3 = "1927-12-31 23:54:07";  
        String str4 = "1927-12-31 23:54:08";  
        Date sDt3 = sf.parse(str3);  
        Date sDt4 = sf.parse(str4);  
        long ld3 = sDt3.getTime() / 1000;  
        long ld4 = sDt4.getTime() / 1000;
        System.out.println(ld4 - ld3);
    }
}

预期与实际结果

预期结果：由于两个日期字符串表示的时间相差1秒，所以ld4 - ld3应该为1。
实际结果：程序输出为353，与预期结果不符。

核心代码及解析

异常原因

这个异常结果是由于时区变化导致的。在1927年12月31日午夜，上海的时钟回拨了5分52秒。因此，“1927-12-31 23:54:08”这个时间点实际上出现了两次，而Java在解析时可能选择了较晚的那个时间点，从而导致时间戳差值异常。

验证时区变化

可以通过以下代码验证在1900年之前Java时区实现将所有时区视为标准时间：

import java.util.TimeZone;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        long startOf1900Utc = -2208988800000L;
        for (String id : TimeZone.getAvailableIDs()) {
            TimeZone zone = TimeZone.getTimeZone(id);
            if (zone.getRawOffset() != zone.getOffset(startOf1900Utc - 1)) {
                System.out.println(id);
            }
        }
    }
}

在Windows机器上运行上述代码，不会有任何输出，这表明Java在1900年之前将所有时区视为标准时间。

Java 8解决方案

Java 8引入了新的日期和时间API（java.time包），可以更清晰地处理这种情况：

import java.time.Duration;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZoneOffset;
import java.time.ZonedDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.time.format.DateTimeFormatterBuilder;

public class Java8TimeZoneExample {
    public static void main(String[] args) {
        DateTimeFormatterBuilder dtfb = new DateTimeFormatterBuilder();
        dtfb.append(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE);
        dtfb.appendLiteral(' ');
        dtfb.append(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_TIME);
        DateTimeFormatter dtf = dtfb.toFormatter();
        ZoneId shanghai = ZoneId.of("Asia/Shanghai");

        String str3 = "1927-12-31 23:54:07";  
        String str4 = "1927-12-31 23:54:08";  

        ZonedDateTime zdt3 = LocalDateTime.parse(str3, dtf).atZone(shanghai);
        ZonedDateTime zdt4 = LocalDateTime.parse(str4, dtf).atZone(shanghai);

        Duration durationAtEarlierOffset = Duration.between(zdt3.withEarlierOffsetAtOverlap(), zdt4.withEarlierOffsetAtOverlap());
        Duration durationAtLaterOffset = Duration.between(zdt3.withLaterOffsetAtOverlap(), zdt4.withLaterOffsetAtOverlap());

        System.out.println("Earlier offset duration: " + durationAtEarlierOffset.getSeconds());
        System.out.println("Later offset duration: " + durationAtLaterOffset.getSeconds());

        ZoneOffset zo3Earlier = zdt3.withEarlierOffsetAtOverlap().getOffset();
        ZoneOffset zo3Later = zdt3.withLaterOffsetAtOverlap().getOffset();
        System.out.println("zdt3 earlier offset: " + zo3Earlier);
        System.out.println("zdt3 later offset: " + zo3Later);

        ZoneOffset zo4Earlier = zdt4.withEarlierOffsetAtOverlap().getOffset();
        ZoneOffset zo4Later = zdt4.withLaterOffsetAtOverlap().getOffset();
        System.out.println("zdt4 earlier offset: " + zo4Earlier);
        System.out.println("zdt4 later offset: " + zo4Later);
    }
}