[Java]날짜와 시간1

날짜와 시간 라이브러리가 필요한 이유

날짜와 시간 차이 계산
특정 날짜에서 다른 날짜까지의 정확한 일수를 계산하는 것은 생각보다 복잡하다.
윤년 ,각 달의 일수 등을 모두 고려해야 하며, 간단한 뺄셈 연산으로는 정확한 결과를 얻기 어렵다.

윤년 계산
윤년은 보통 4년마다 한 번씩 발생하지만 100년 단위일 때는 윤년이 아니며, 400년 단위일 때는 다시 윤년이다.
예를들어 2000년과 2020년은 윤년이지만, 1900년과 2100년은 윤년이 아니다.

일광 절약 시간 변환(Daylighting Saving Time-DST)
국가나 지역에 따라 시간을 1시간 앞당기거나 늦추는 썸머타임 제도를 도입하기도 한다. 국가와 지역에 따라 적용 여부와 시작 및 종료 날짜가 다르므로 날짜와 시간 계산 시 1시간의 오차가 발생할 가능성이 있다.

타임존 계산
세계는 다양한 타임존으로 나뉘어 있으며, 각 타임존은 UTC(협정 세계시)로부터의 시간 차이로 정의된다.
타임존 간의 날짜와 시간 변환을 정확히 계산하는 것은 복잡하다.

  • GMT, UCT(Universal Time Coordinated), LONDON : 세계 시간의 기준이 되는 00:00 시간대이다.

위와 같은 복잡성 때문에 개발 환경에서는 날짜와 시간을 처리하기 위해 잘 설계된 라이브러리를 사용해야 한다.
이러한 라이브러리는 위의 문제점에 대한 계산을 추상화하여 제공하므로 개발자는 보다 안정적이고 정확하며 효율적인 코드를 작성할 수 있다.

자바의 날짜 라이브러리

  1. java.util.Date > JDK 1.0 ~
    • 초기의 Date 클래스는 타임존을 제대로 처리할 수 없었고, 날짜와 관련된 연산 또는 시간의 증감을 제대로 처리하지 못하였다.
    • 또한 Date클래스는 가변객체여서 외부에서 값을 쉽게 변경할 수 있기 때문에 이와 관련한 사이드 이펙트가 발생하기 쉬웠다.
      → java.util.Calendar클래스 도입

  2. java.util.Calendar

    • 날짜와 시간 연산을 위한 추가 메서드를 제공하였다.

    • 복잡하고 직관성이 떨어지며, 일부 사용 사례에서는 성능이 떨어지는 문제점을 가졌다.

    • 마찬가지로 가변객체이기 때문에 사이드 이펙트, 스레드 안정성 등의 문제가 발생하였다.
      →Joda-Time 오픈소스 라이브러리의 도입으로 사용성, 성능, 불변 문제 해결

  3. Joda-Time
    • 표준 라이브러리가 아니므로 자바 프로젝트에 포함되지 않아 외부 라이브러리를 별도로 추가해야하는 불편함이 있었다.

  4. java.time.패키지

    • 이전 API들의 문제를 해결하면서 사용성, 성능, 스레드 안정성, 타임존 처리 등의 문제에서 크게 개선되었다.

    • 변경 불가능한 불변 객체로 설계되어있다.

    • LocalDate, LocalTime, LocalDateTime, ZoneDateTime등의 클래스를 포함한다.

    • Joda-Time의 많은 기능을 가져왔다.

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📌 LocalDate, LocalTime, LocalDateTime

LocalDate : 날짜만 표현할 때 사용한다. ex) 1993-2-25
LocalTime: 시간만 표현할 때 사용한다. ex) 08:20:30:213
LocalDateTime : LocalDate와 LocalTime을 합한 개념이다.

→ 앞의Local은 세계 시간대를 고려하지 않아서 타임존이 적용되지 않는다는 것을 의미한다. 특정지역의 날짜와 시간을 고려할 때만 사용한다.
ex) 애플리케이션 개발시 국내 서비스만 고려할 때.

LocalDate

import java.time.LocalDate;

public class LocalDateMain {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDate now = LocalDate.now();
        LocalDate ofDate = LocalDate.of(1993, 2, 25);
        System.out.println("오늘 날짜 : " +now);
        System.out.println("지정 날짜 : " + ofDate);

        //계산(불변)
        ofDate = ofDate.plusDays(10);
        System.out.println("지정 날짜 + 10d : " + ofDate);
    }
}

⚠️모든 날짜 클래스는 불변이다. 따라서 변경이 발생하는 경우 새로운 객체를 생성해서 반환하므로 반환값을 꼭 받아야한다.

LocalTime

ublic class LocalTimeMain {
    public static void main(String[] args) {
        LocalTime now = LocalTime.now();
        LocalTime ofTime = LocalTime.of(11, 2, 25);
        System.out.println(now);
        System.out.println(ofTime);
        //계산 불변
        LocalTime plusSeconds = ofTime.plusSeconds(30);
        System.out.println(plusSeconds);
    }
}

LocalDateTime

public class LocalDateTimeMain {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime nowDt = LocalDateTime.now();
        LocalDateTime ofDt = LocalDateTime.of(1993, 02, 25, 21, 20, 14);
        System.out.println(nowDt);
        System.out.println(ofDt);

        //날짜와 시간 분리
        LocalDate localDate = ofDt.toLocalDate();
        LocalTime localTime = ofDt.toLocalTime();

        //날짜와 시간 합체
        LocalDateTime.of(localDate, localTime);

        //계산(불변)
        LocalDateTime ofDtPlus = ofDt.plusDays(1000);
        LocalDateTime ofYearPlus = ofDt.plusYears(15);

        //비교
        /*현재 날짜 시간이 지정 날짜 시간보다 이전인가? 이후인가? 같은가?*/
        boolean isBeforeDay = nowDt.isBefore(ofDt);
        boolean isAfterDay = nowDt.isAfter(ofDt);
        boolean isEqualDay = nowDt.isEqual(ofDt);
    }
}

isEquals() vs equals()
isEqulas()는 단순히 비교 대상이 시간적으로 같으면 true를 반환한다. 객체가 다르고 타임존이 달라도 시간적으로 같으면 true를 반환한다는 이야기다.
equls()는 객체의 타입, 타임존 등등 내부의 모든 데이터 구성요소가 같아야 true를 반환한다.

📌 ZonedDateTime, OffsetDateTime

ZonedDateTime

시간대를 고려한 날짜와 시간을 표현할 때 사용한다. 타임존을 포함한다. 서머타임이 적용된다.
자바는 타임존을 ZoneId클래스로 제공한다.

import java.time.ZoneId;

public class ZoneIdMain {
    public static void main(String[] args) {
        /* 이용 가능한 ZoneId 목록 출력 */
        for(String availableZoneId : ZoneId.getAvailableZoneIds()) {
            ZoneId zoneId = ZoneId.of(availableZoneId);
            System.out.println(zoneId + " | " + zoneId.getRules());
        }
        ZoneId zoneId = ZoneId.systemDefault();
        System.out.println("ZoneId.systemDefault : "+zoneId);

        ZoneId zoneSeoul = ZoneId.of("Asia/Seoul");
        System.out.println("ZoneId.seoul : " + zoneSeoul);
    }
}

public class ZonedDateTimeMain {
    public static void main(String[] args) {
        ZonedDateTime nowZdt = ZonedDateTime.now();
        System.out.println("nowZdt = " + nowZdt);
        //타임존 변경
        ZonedDateTime SeoulDt = nowZdt.withZoneSameInstant(ZoneId.of("Asia/Seoul"));
        System.out.println("SeoulDt : "+SeoulDt);

        LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.of(2030, 1, 1, 13, 30, 50);
        ZonedDateTime zdt1 = ZonedDateTime.of(localDateTime, ZoneId.of("Asia/Seoul"));
        System.out.println(zdt1);

        ZonedDateTime zdt2 = ZonedDateTime.of(2030, 1, 1, 13, 30, 50, 0, ZoneId.of("Asia/Seoul"));
        System.out.println(zdt2);
    }
}

OffSetDateTime

시간대를 고려한 날짜와 시간을 표현한지만 타임존으 개념은 포함되지 않는다. 서머타임이 적용되지 않는다.

public class offSetDateTimeMain {
    public static void main(String[] args) {
        OffsetDateTime now = OffsetDateTime.now();
        System.out.println("now : " +now);

        LocalDateTime ldt= LocalDateTime.of(2030, 1, 1, 13, 30, 50);
        OffsetDateTime odt = OffsetDateTime.of(ldt, ZoneOffset.of("+01:00"));
        System.out.println(ldt);
        System.out.println(odt);
    }
}

ZonedDateTime vs OffSetDateTime

ZoneDateTime은 구체적인 지역 시간대를 다룰 때 사용하며, 일광 절약 시간을 자동으로 처리할 수 있다. 사용자 지정시간대에 따른 시간 계산이 필요할 때 적합하다.
OffsetDateTime은 UTC와의 시간 차이만을 나타낼 때 사용하며, 지역 시간대의 복잡성을 고려하지 않는다. 시간대 변환 없이 로그를 기록하고, 데이터를 저장하고 처리할 때 적합하다.

→ 두 클래스 모두 글로벌 서비스를 제공하지 않는다면 잘 사용하지 않는다.

📌 Year, Month, YearMonth, MonthDay

년, 월, 년월, 월일을 각각 다룰 때 사용하는 클래스지만 자주 사용하지는 않는다.
DayOfWeek와 같이 월,화,수,목,금,토,일 등을 다루는 클래스도 있다.

📌 Instant - 기계 중심의 시간

Instant UTC를 기준으로 하는 시간의 한 지점을 나타낸다. 날짜 시간을 나노초의 정밀도로 표현하며 1970년 1월 1일 0시0분0를 기준으로 경과한 시간으로 계산된다. 쉽게 이야기하여 초데이터만 들어 있다. (나노초)

Epoch 시간(Unix timestamp)

컴퓨터 시스템에서 시간을 나타내는 방법 중 하나이다. 1970년 1월 1일 00:00:00 UTC부터 현재까지 경과된 시간을 초 단위로 표현한 것이며, 시간대에 영향을 받지 않는 절대적인 시간 표현 방식이다.

Instant의 특징

  • 장점
    • 시간대 독립성 : 시간대에 영향을 받지 않으므로 전 세계 어디서나 동일한 시점을 가리키는데 유용하다.
    • 고정된 기준점 : 모둔 Instatnt는 기준이 같기 때문에 시간 계산 및 비교가 명확히 일관된다.
  • 단점
    • 사용자 친화적이지 않음 : 기계적인 시간 처리에는 적합하지만, 사람이 읽고 이해하기에는 직관적이지 못하다.
    • 시간대 정보 부재 : 시간대 정보가 포함되어 있지 않아, 특정 지역의 날짜와 시간으로 변환하려면 추가적인 작업이 필요하다.
  • 사용 예
    • 전 세계적인 시간 기준이 필요한 경우 : 로그 기록, 트랜잭션 타임 스탬프, 서버 간의 시간 동기화등이 해당
    • 시간대 변환 없이 시간 계산이 필요한 경우 : 시간대의 변화 없이 순수하게 시간의 흐름만을 다루고 싶다면 Instant가 적합하다.
    • 데이터 저장 및 교환 : 데이터베이스에 날짜와 시간 정보를 저장하거나, 다른 시스템과 날짜와 시간 정보를 교환할 때 사용하면 데이터 일관성을 유지하기 쉽다.
public class InstantMain {
    public static void main(String[] args) {
        Instant now = Instant.now();
        System.out.println(now);

        ZonedDateTime zNow = ZonedDateTime.now();
        Instant from = Instant.from(zNow);
        System.out.println(from);

        Instant epochStart = Instant.ofEpochSecond(0);
        System.out.println("epochStart : " + epochStart);

        //계산
        Instant later = epochStart.plusSeconds(3600);
        System.out.println("plus 1hour : "+later);

        //조회
        long laterEpochSecond = later.getEpochSecond();
        System.out.println(laterEpochSecond);
    }
}

📌 Period, Duration

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  • 특정 시점의 시간(시각)

    • 이 프로젝트는 2013년 8월 16일까지 완료해야해.
    • 내 생일은 2월25일이야.

    두 날짜 사이의 간격을 년,월,일 단위로 나타낸다 - Period

    public class PeriodMain {
    public static void main(String[] args) {
        Period period = Period.ofDays(10);
        System.out.println(period);
  
        //계산에 사용
        LocalDate currentDate = LocalDate.of(2030, 1, 1);
        LocalDate plusDate = currentDate.plus(period);
        System.out.println(currentDate);
        System.out.println(plusDate);
  
        //기간 차이
        LocalDate startDate = LocalDate.of(2023, 1, 1);
        LocalDate endDate = LocalDate.of(2023, 4,2);
        Period between = Period.between(startDate, endDate);
        System.out.println(between);
        System.out.println("년 : "+between.getYears()+", 개월 : "+between.getMonths() + ", 일 : "+between.getDays());
    }
}

  • 시간의 간격(기간)

    • 이 프로젝트는 3개월이 남았어
    • 라면은 3분동안 끓여야해

    두 시간 사이의 간격을 시,분,초(나노초) 단위로 나타낸다 - Duration

    public class DurationMain {
    public static void main(String[] args) {
        Duration duration = Duration.ofMinutes(30);
        System.out.println(duration);
  
        LocalTime lt = LocalTime.of(1, 0);
        System.out.println(lt);
  
        //계산에 사용
        LocalTime plusTime = lt.plus(duration);
        System.out.println(plusTime);
  
        //시간 차이
        LocalTime startTime = LocalTime.of(9, 0);
        LocalTime endTime = LocalTime.of(10, 0);
        Duration between = Duration.between(startTime, endTime);
        System.out.println("차이 : " + between.toSeconds());
        System.out.println("근무시간 : " + between.toHours());
    }
}

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