1927年时间戳相减结果异常原因解析

技术背景

在处理时间相关的计算时，有时会遇到一些奇怪的结果。例如，在Java中对1927年特定时间戳进行相减操作，可能会得到与预期不符的结果。这主要是由于时区变更、夏令时调整以及历史上的历法变更等因素导致的时间不连续性问题。

实现步骤

1. 了解1927年上海时区变更

在1927年12月31日午夜，上海的时钟回调了5分52秒。这意味着“1927 - 12 - 31 23:54:08”这个时间点实际上出现了两次。Java在解析这个本地日期/时间时，会将其解析为较晚的那个瞬间。

2. 不同版本TZDB的影响

• 2013a版本：原始问题的表现会有所不同，结果变为358秒，过渡时间为23:54:03。
• 2014f版本：变更时间移到了1900 - 12 - 31，时间变化为343秒。

3. Java对1900年之前时间的处理

Java的时区实现将1900年UTC开始之前的所有时区都视为标准时间。可以通过以下代码验证：

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机器上运行这段代码不会有输出。

4. Java 8中java.time包的处理

使用java.time包可以更清晰地处理时间不连续性问题：

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

public class TimeDiscontinuityExample {
    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);
        System.out.println("Later offset duration: " + durationAtLaterOffset);

        ZoneOffsetTransition zot3 = shanghai.getRules().getTransition(zdt3.toLocalDateTime());
        ZoneOffsetTransition zot4 = shanghai.getRules().getTransition(zdt4.toLocalDateTime());

        System.out.println("Transition for zdt3: " + zot3);
        System.out.println("Transition for zdt4: " + zot4);
    }
}

最佳实践

• 尽量使用UTC时间：在进行时间计算和存储时，优先使用UTC时间，只有在显示时才转换为本地时间。
• 明确时区信息：如果无法使用UTC时间，在输入和输出时间时，始终明确指定时区。
• 使用可靠的日期系统：选择经过测试和验证的日期处理库，避免自行处理复杂的时间逻辑。

常见问题

1. 时间不连续性导致计算结果异常

由于时区变更、夏令时调整等原因，某些时间点可能会出现不连续性，导致时间计算结果与预期不符。可以通过明确指定时区和使用java.time包中的相关方法来处理。

2. 不同版本的时区数据库影响

不同版本的时区数据库（如TZDB）可能会对历史时间的处理产生不同的结果。在处理时间时，需要确保使用的时区数据库版本一致。

3. 历史历法变更问题

历史上的历法变更（如1752年英国及其殖民地的历法调整）会导致日期不连续。在处理历史日期时，需要考虑这些因素。