互聯網上的日期和時間

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最近參加公司Hackthon，自己寫的項目，同事寫的項目，都踩了時間的坑。以前升級Celery到4.1.0之後定時任務同樣出了時區的BUG。時間/時區這塊，大家經常用，但是卻沒有系統的整理總結，遂寫此文。

日期（Date）、時間（Time）和時間戳（Timestamp）

互聯網這麼大，覆蓋了全球這麼多時區。如果沒有統一的標準來規定怎麼表示時間，那麼一定是混亂的，無法正常運行的。我們需要一個統一的標準，來規範統一不同語言、不同時區對同一個時刻的表示。

國際標準組織（ISO）制定了ISO 8601,我們的中華人民共和國國家標準GB/T 7408-2005《數據元和交換格式信息交換日期和時間表示法》與ISO 8601:2000等效採用。

上面兩個標準，對開發者而言，太過於嚴肅。其實有一份更加簡單易讀的文件 RFC3339 Date and Time on the Internet: Timestamps。本文之後的討論，都基於 RFC3339。

RFC3339 比 ISO 8601 有一個很一個明顯的限制，這裡提一下：ISO允許24點，而 RFC3339 為了減少混淆，限制小時必須在0至23之間。23:59過1分鐘，是第二天的0:00。

閱讀RFC3339，我主要明確下面三個定義：

時間戳
本地時間
標準時間

時間戳

時間戳是一個數字，定義為格林威治時間1970年01月01日00時00分00秒(北京時間1970年01月01日08時00分00秒)起至現在的總秒數。注意，同一時刻，不同時區獲得的時間戳是相同的。以前很多用來記錄時間的欄位，在資料庫中往往不會存儲為Datetime類型，而是直接存儲為無符號整形，存放時間戳的值。

Python獲取時間戳的代碼為

import timenint(time.time())n

本地時間

當前時區的本地時間

import datetimendatetime.datetime.now()n

上面的輸出值為

2017-12-08 11:50:03.537506

標準時間

本地時間只包括當前的時間，不包含任何時區信息。同一時刻，東八區的本地時間比零時區的本地時間快了8個小時。在不同時區之間交換時間數據，除了用純數字的時間戳，還有一種更方便人類閱讀的表示方式：標準時間的偏移量表示方法。

RFC3339詳細定義了互聯網上日期/時間的偏移量表示：

2017-12-08T00:00:00.00Z

這個代表了UTC時間的2017年12月08日零時

2017-12-08T00:08:00.00+08:00

這個代表了同一時刻的，東八區北京時間（CST）表示的方法

上面兩個時間的時間戳是等價的。兩個的區別，就是在本地時間後面增加了時區信息。Z表示零時區。+08:00表示UTC時間增加8小時。

這種表示方式容易讓人疑惑的點是從標準時間換算UTC時間。以CST轉換UTC為例，沒有看文檔的情況下，根據 +08:00 的結尾，很容易根據直覺在本地時間再加上8小時。正確的計算方法是本地時間減去多增加的8小時。+08:00減去8小時才是UTC時間，-08:00加上8小時才是UTC時間。

為什麼我們會踩坑

了解了本地時間和標準時間之後，很容易想到為什麼我們會在這裡出問題。

很自然的，開發者編寫代碼處理用戶輸入的時間類型數據，處理的都是本地時間的格式。而計算機系統處理邏輯，依賴標準時間。從用戶輸入的本地時間，轉化成系統能處理的標準時間，這個過程是系統隱式的自動轉換。當系統的時區設置和用戶所處的時區不一致的時候，時間經過一次輸入，處理之後再輸出，就有了差異。

為了避免在時間處理上出現問題，核心就是統一輸入輸出時間的轉化。因此解決的思路也是兩個：

強制用戶輸入的時間類型是標準的，使用時間戳/標準時間。如果你的系統是給全球用戶使用的，應該採用這種功能方法。這是最準確，最不容易出錯的。
系統的時區和用戶的時區嚴格一致。項目規模小，全部都是一個時區的用戶。採用這種方案，一旦用戶跨時區了，還是會存在問題。不是很推薦。

時區的名稱可以查維基百科，也可以查官方的資料庫 Time Zone Database。

踩過的坑和解決方法

避免踩時間坑，總的改進方式：

系統最好都配好NTP，保證時間準確。
所有的輸入數據，最好轉換成標準時間，再交給業務邏輯處理。
在天朝，還是把系統時區設置成北京時間比較好。

下面是一些踩過的坑：

Docker 設置時區

很多Docker鏡像都是UTC時區，在上海使用鏡像啟用容器，容器裡面獲取的本地時間都會慢8個小時。可以在Dockerfile裡面設置時區。參考這個問題的回答

ENV TZ=Asia/ShanghainRUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezonen

Ubuntu 設置時區

Docker裡面大部分鏡像是基於Debian的，Docker這麼解決，Ubuntu上思路類似，直接執行命令就好了。

TZ=Asia/Shanghainln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezonen

可以執行date命令查看時間，CST是中國標準時間。

? ~ date
Fri Dec 8 14:12:46 CST 2017

Linux 和 Windows 雙系統時間差

以前寫過修復Ubuntu和Win10雙系統時間差。

Celery 4.1.0 時區計算錯誤

這個PR Correct calculation of application current time with timezone 已經修復了，但是現在還沒發布新版本。要麼回退4.0.2，要麼等下個版本。

Python 怎麼從本地時間轉換成標準時間

Python 裡面的 datetime.datetime.now() 拿到的是本地時間。如果用這個保存時間，請務必確保系統的時區設置正確，統一。

Python中間的時間戳、datetime之間的轉換，最好強制寫清楚時區。這是個例子

# 時間戳轉換到CST時間ntimestamp = int(time.time())ndatetime.datetime.fromtimestamp(timestamp, tz=datetime.timezone(datetime.timedelta(hours=8)))n

原文鏈接作者 @柳純
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