Java 8：如何设计一个 Instant 与 String 互转的工具类？

2023年11月15日 计算机

本文首先将介绍在 Java 8 之前，传统的 Date 与 String 相互转换的工具类是怎么实现的；接着再探索在 Java 8 新引入 Instant 后，如何实现 Instant 与 String 的互转，以及新的工具类的实现。

1 传统日期转换工具类设计

在 Java 8 之前，我们常使用 Date 来表示日期与时间。设计 Date 与 String 互转的工具类时，只要借助一下 SimpleDateFormat，即可轻松的实现。

示例代码如下：

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

public class DateUtil {

    public static Date str2Date(String dateStr, String pattern) {
        try {
            return new SimpleDateFormat(pattern).parse(dateStr);
        } catch (ParseException e) {
            throw new RuntimeException("date parse failed");
        }
    }

    public static String date2Str(Date date, String pattern) {
        return new SimpleDateFormat(pattern).format(date);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // string to date
        Date date = DateUtil.str2Date("2023-11-15", "yyyy-MM-dd");

        // date to string
        String str = DateUtil.date2Str(date, "yyyy/MM");
        System.out.println(str);
    }

}

可以看到，如上 DateUtil 工具类的 str2Date 与 date2Str 方法可以分别实现 String 与 Date，以及 Date 与 String 的转换。

2 Java 8：Instant 与 String 转换工具类设计

Java 8 中新引入了一个 Instant 类来表示时间线上的一个点（瞬间）。如何设计一个 Instant 与 String 互转的工具类呢？

先看一个错误示例，然后再看一下修正后的正确示例。

Java 8 中，需要借助 DateTimeFormatter 来实现 Instant 与 String 的互转。

下面即是一个未考虑周全的错误示例。

2.1 错误示例

下面尝试封装一下 Instant 与 String 互转的工具类，因其存在一些问题，所以起名 FatalInstantUtil。该工具类的 str2Instant 方法用于 String 到 Instant 的转换；instant2Str 方法用于 Instant 到 String 的转换。

// 错误示例
import java.time.Instant;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class FatalInstantUtil {

    public static Instant str2Instant(String dateTimeStr, String pattern) {
        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern(pattern);

        return LocalDateTime.parse(dateTimeStr, formatter)
                .atZone(ZoneId.systemDefault())
                .toInstant();
    }

    public static String instant2Str(Instant instant, String pattern) {
        return DateTimeFormatter.ofPattern(pattern)
                .format(instant);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // string to instant
        Instant instant = str2Instant("2023-11-15", "yyyy-MM-dd");
        System.out.println(instant);

        // instant to string
        String str = instant2Str(Instant.now(), "yyyy-MM");
        System.out.println(str);
    }

}

使用如上工具类的 str2Instant 方法进行 String 到 Instant 的转换时，如下写法都是可以正常执行的：

str2Instant("2023-11-15 17:23:56", "yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
str2Instant("2023-11-15 17:23", "yyyy-MM-dd HH:mm");
str2Instant("2023-11-15 17", "yyyy-MM-dd HH");

但如下写法会执行失败：

str2Instant("2023-11-15", "yyyy-MM-dd");
str2Instant("2023-11", "yyyy-MM");
str2Instant("2023", "yyyy");

执行 str2Instant("2023-11-15", "yyyy-MM-dd"); 时的报错信息如下：

Exception in thread "main" java.time.format.DateTimeParseException: Text '2023-11-15' could not be parsed: Unable to obtain LocalDateTime from TemporalAccessor: {},ISO resolved to 2023-11-15 of type java.time.format.Parsed
	at java.base/java.time.format.DateTimeFormatter.createError(DateTimeFormatter.java:2023)
	at java.base/java.time.format.DateTimeFormatter.parse(DateTimeFormatter.java:1958)
	at java.base/java.time.LocalDateTime.parse(LocalDateTime.java:494)
	at FatalInstantUtil.str2Instant(FatalInstantUtil.java:11)
	at FatalInstantUtil.main(FatalInstantUtil.java:23)
Caused by: java.time.DateTimeException: Unable to obtain LocalDateTime from TemporalAccessor: {},ISO resolved to 2023-11-15 of type java.time.format.Parsed
	at java.base/java.time.LocalDateTime.from(LocalDateTime.java:463)
	at java.base/java.time.format.Parsed.query(Parsed.java:241)
	at java.base/java.time.format.DateTimeFormatter.parse(DateTimeFormatter.java:1954)
	... 3 more
Caused by: java.time.DateTimeException: Unable to obtain LocalTime from TemporalAccessor: {},ISO resolved to 2023-11-15 of type java.time.format.Parsed
	at java.base/java.time.LocalTime.from(LocalTime.java:433)
	at java.base/java.time.LocalDateTime.from(LocalDateTime.java:459)
	... 5 more

这个异常信息说的不是很清楚，其实原因出在未给 DateTimeFormatter 设置月、日、时、分、秒的默认值；这样，如果这些值缺省时，DateTimeFormatter 在 parse 的时候不知怎么处理这些值，就会抛出 DateTimeParseException 异常。

此外，使用如上工具类的 instant2Str 方法进行 Instant 到 String 的转换时也会报错。

如，执行 instant2Str(Instant.now(), "yyyy-MM"); 时的报错信息如下：

Exception in thread "main" java.time.temporal.UnsupportedTemporalTypeException: Unsupported field: YearOfEra
	at java.base/java.time.Instant.getLong(Instant.java:604)
	at java.base/java.time.format.DateTimePrintContext.getValue(DateTimePrintContext.java:308)
	at java.base/java.time.format.DateTimeFormatterBuilder$NumberPrinterParser.format(DateTimeFormatterBuilder.java:2763)
	at java.base/java.time.format.DateTimeFormatterBuilder$CompositePrinterParser.format(DateTimeFormatterBuilder.java:2402)
	at java.base/java.time.format.DateTimeFormatter.formatTo(DateTimeFormatter.java:1849)
	at java.base/java.time.format.DateTimeFormatter.format(DateTimeFormatter.java:1823)
	at FatalInstantUtil.instant2Str(FatalInstantUtil.java:18)
	at FatalInstantUtil.main(FatalInstantUtil.java:27)

这个异常信息说的也不是很清楚，其实原因出在未给 DateTimeFormatter 指定时区；这样其在 format 的时候不知道转换到哪个时区的格式就会抛出异常。

知道了异常出现的原因后，下面修正一下，看一下正确的示例。

2.2 正确示例

修正后的正确示例代码如下：

// 正确示例
import java.time.Instant;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.time.format.DateTimeFormatterBuilder;
import java.time.temporal.ChronoField;

public class InstantUtil {

    public static Instant str2Instant(String dateTimeStr, String pattern) {
        DateTimeFormatter formatter = new DateTimeFormatterBuilder().appendPattern(pattern)
                .parseDefaulting(ChronoField.MONTH_OF_YEAR, 1)
                .parseDefaulting(ChronoField.DAY_OF_MONTH, 1)
                .parseDefaulting(ChronoField.HOUR_OF_DAY, 0)
                .parseDefaulting(ChronoField.MINUTE_OF_HOUR, 0)
                .parseDefaulting(ChronoField.SECOND_OF_MINUTE, 0)
                .toFormatter();

        return LocalDateTime.parse(dateTimeStr, formatter)
                .atZone(ZoneId.systemDefault())
                .toInstant();
    }

    public static String instant2Str(Instant instant, String pattern) {
        return DateTimeFormatter.ofPattern(pattern)
                .withZone(ZoneId.systemDefault())
                .format(instant);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // string to instant
        Instant instant = str2Instant("2023-11-15", "yyyy-MM-dd");
        System.out.println(instant);

        // instant to string
        String str = instant2Str(Instant.now(), "yyyy-MM");
        System.out.println(str);
    }

}

如上修正后的代码中：str2Instant 方法，使用了 DateTimeFormatterBuilder 来构造 DateTimeFormatter，其使用 parseDefaulting 来指定了月、日、时、分、秒的默认值，这样这些值缺省时，会使用指定的默认值来填充，就不会抛异常了。

改造后的 str2Instant 方法，对于如下各种时间与格式的解析都没有问题了：

str2Instant("2023-11-15 17:23:56.345", "yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
str2Instant("2023-11-15 17:23:56", "yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
str2Instant("2023-11-15 17:23", "yyyy-MM-dd HH:mm");
str2Instant("2023-11-15 17", "yyyy-MM-dd HH");
str2Instant("2023-11-15", "yyyy-MM-dd");
str2Instant("2023-11", "yyyy-MM");
str2Instant("2023", "yyyy");

如上修正后的 instant2Str 方法，为 DateTimeFormatter 指定了时区，这样 Instant 到 String 转换也不会抛异常了。

至此，一个可用的 Instant 与 String 互转的工具类就实现好了。

本文所涉及的全部代码已托管至本人 GitHub，欢迎关注或 Fork。

参考资料

[1] Java: Unable to obtain LocalDateTime from TemporalAccessor when parsing LocalDateTime | Stack Overflow - stackoverflow.com

[2] Java: UnsupportedTemporalTypeException when formatting Instant to String | Stack Overflow - stackoverflow.com

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