Python中的時(shí)間處理大總結(jié)

python中處理時(shí)間的模塊有三個(gè)，datetime, time,calendar，融匯貫通三個(gè)模塊，才能隨心所欲地用python處理時(shí)間。本文就是為此而寫，文章著重點(diǎn)在于梳理出三個(gè)模塊的設(shè)計(jì)脈絡(luò)，便于大家記憶里面的api。在需要的時(shí)候能夠去查找相應(yīng)的方法。但由于calendar模塊使用不多，限于篇幅，本文沒有涉及。

1.概述

datetime模塊主要是用來表示日期的，就是我們常說的年月日時(shí)分秒，calendar模塊主要是用來表示年月日，是星期幾之類的信息，time模塊主要側(cè)重點(diǎn)在時(shí)分秒，粗略從功能來看，我們可以認(rèn)為三者是一個(gè)互補(bǔ)的關(guān)系，各自專注一塊。方便用戶依據(jù)不同的使用目的選用趁手的模塊。

2.從time模塊說起

為了學(xué)習(xí)time模塊，我們需要先知道幾個(gè)與時(shí)間相關(guān)的概念：

（1）epoch

假設(shè)我們要將時(shí)間表示成毫秒數(shù)，比方說1000000毫秒，那有一個(gè)問題必須解決，這個(gè)1000000毫秒的起點(diǎn)是什么時(shí)間，也就是我們的時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)是什么時(shí)間？好比我說你身高1.8米，那這個(gè)身高是指相對于你站立的地面說的。這個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)就是epoch，在Unix系統(tǒng)中，這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)就是1970年1月1日0點(diǎn)整那個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

（2）GMT, UTC

上面我們說epoch表示1970年的起始點(diǎn)，那這個(gè)1970年又是相對于哪個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間呢？一般來說，就是相對于格林尼治時(shí)間，也叫做GMT(Greenwich Mean Time)時(shí)間，還叫做UTC(Coordinated Universal Time)，為啥一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)有兩個(gè)名字？歷史上，先有的GMT,后有的UTC.

UTC是我們現(xiàn)在用的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，GMT是老的時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。UTC是根據(jù)原子鐘來計(jì)算時(shí)間，而GMT是根據(jù)地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)來計(jì)算時(shí)間。

所以，可以認(rèn)為UTC是真正的基準(zhǔn)時(shí)間，GMT相對UTC的偏差為0。

在實(shí)際中，我們的計(jì)算機(jī)中有一個(gè)硬件模塊RCT，里面會(huì)實(shí)時(shí)記錄UTC 時(shí)間，該模塊有單獨(dú)的電池供電，即使關(guān)機(jī)也不影響。

有了epoch這個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，又有了UTC這個(gè)基準(zhǔn)的基準(zhǔn)，我們就可以精確地表示一個(gè)時(shí)間了。

（3）DST, tzone

盡管我們已經(jīng)可以精確地表示一個(gè)時(shí)間，很多情況下，我們還是要根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況對時(shí)間進(jìn)行一個(gè)調(diào)整，最常見的就是時(shí)區(qū)，tzone，相信大家都比較熟悉。

此時(shí)，當(dāng)我們說5點(diǎn)5分這個(gè)時(shí)間時(shí)，還需加上是哪個(gè)時(shí)區(qū)的5點(diǎn)5分才能精確說明一個(gè)時(shí)間。

另外一個(gè)對時(shí)間做出調(diào)整的就是DST.

DST 全稱是Daylight Saving Time，是說，為了充分利用日光，減少用電，人為地對時(shí)間做出一個(gè)調(diào)整，這取決于不同國家和地區(qū)的政策法規(guī)。比如說，假設(shè)你冬天7點(diǎn)天亮起床，但夏天6點(diǎn)天亮，那么在夏天到來時(shí)人為將時(shí)間加1個(gè)小時(shí)，這樣就可以讓你還是覺得7點(diǎn)起床，但實(shí)際上是提前一個(gè)小時(shí)了。

那么，好奇的我們，一定要問一問，python是如何知道tzone和DST這兩個(gè)的值呢？答案是通過環(huán)境變量。

這里我們只以linux為例來說明一下。

在linux中有TZ環(huán)境變量，其值類似這樣:

CST+08EDT,M4.1.0,M10.5.0，這個(gè)字符串可以做如下解讀，用空格分開他們，分成三部分

CST+08 EDT, M4.1.0,M10.5.0

第一部分中的CST表示時(shí)區(qū)的名字，即China Standard Time，也就是我們說的北京時(shí)間，+8表示北京時(shí)間加上8小時(shí)就是UTC時(shí)間

第二部分EDT表示DST的名字，我們說DST是因各個(gè)國家地區(qū)的政策法規(guī)不同而不同的，EDT后面也可以像CST后面一樣加一個(gè)時(shí)間調(diào)整值，但由于我們國內(nèi)只在86年到92年實(shí)行過一段時(shí)間DST，現(xiàn)在已經(jīng)廢止，所以后面不用加調(diào)整時(shí)間。

第三部分表示的是實(shí)行DST的開始和結(jié)束時(shí)間，我們就不細(xì)解讀了。

（4）時(shí)間的表示，獲取，轉(zhuǎn)換

time模塊中獲取時(shí)間的基本方法是

t = time.time()

它返回的是從epoch到現(xiàn)在的秒數(shù)(用浮點(diǎn)數(shù)表示)，用的是UTC時(shí)間。

我們自然而然地想把這個(gè)秒數(shù)轉(zhuǎn)為年月日時(shí)分秒的形式，而這種轉(zhuǎn)換又分兩種，一種還是用UTC時(shí)間，一種用我們所在時(shí)區(qū)進(jìn)行調(diào)整后的時(shí)間。

time模塊給我們提供了兩個(gè)方法，

time. gmtime(t)

time.localtime(t)

二者都返回一個(gè)類struct_time的實(shí)例，該實(shí)例具有如下屬性:

相比用秒數(shù)表示的時(shí)間，這樣的表示更適合我們理解。

這兩個(gè)函數(shù)如果調(diào)用時(shí)不傳參數(shù)，它們內(nèi)部會(huì)調(diào)用time.time()，并用返回的秒數(shù)做轉(zhuǎn)換。

相反的，python同樣提供了將這兩種struct_time轉(zhuǎn)為秒數(shù)的方法。

calendar.timegm()方法用來把UTC的struct_time(gmtime的返回對象)轉(zhuǎn)為從epoch開始的秒數(shù)

time.mktime()用來把用時(shí)區(qū)調(diào)整過的struct_time(即localtime的返回對象)對象轉(zhuǎn)為從epoch開始的秒數(shù)

也就是說mktime方法會(huì)先找到系統(tǒng)中的時(shí)區(qū)和DST信息，并利用這個(gè)信息對struct_time進(jìn)行調(diào)整后再換算成秒數(shù)。

另一種常見的需求是在時(shí)間和表示時(shí)間的字符串之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

time模塊中的strftime和strptime就是做這個(gè)用的。

看名字大家就應(yīng)該知道它們的含義，

strftime 即 string format time，用來將時(shí)間格式化成字符串

strptime 即string parse time，用來將字符串解析成時(shí)間。

需要注意的是，這里的時(shí)間都是struct_time對象。

關(guān)于怎么格式化時(shí)間，是很簡單的知識(shí)，這里就借用官網(wǎng)文檔的內(nèi)容了。

除了這兩個(gè)函數(shù)，time模塊中還提供了兩個(gè)簡便方法，來幫助將時(shí)間轉(zhuǎn)為字符串

asctime用來將一個(gè)struct_time對象轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)24字符的字符串，如下所示:

Sun Jun 20 23:21:05 1993

ctime方法與asctime作用相同，只不過它接收的是秒數(shù)，在內(nèi)部，會(huì)先把秒數(shù)通過localtime轉(zhuǎn)為struct_time，再往后就與asctime一樣了。

以上就是time模塊的核心內(nèi)容，我嘗試用一個(gè)口訣幫助記憶這些API

time點(diǎn)time得秒數(shù)

傳入gm, local time得struct_time

要想變回原秒數(shù)

你得傳回calendar.timegm和time. mktime

string f和string p

格式化時(shí)間靠哥倆

你要還是嫌費(fèi)事

asctime ,ctime來助力

專門幫你轉(zhuǎn)字符串

前者接收struct_time

后者專門處理秒數(shù)

分工合作不費(fèi)力

學(xué)好time模塊基本功

做個(gè)時(shí)間的明白人！

下面，我們要開始學(xué)習(xí)datetime模塊。

3.datetime模塊

（1）概覽

time模塊解決了時(shí)間的獲取和表示，datetime模塊則進(jìn)一步解決了快速獲取并操作時(shí)間中的年月日時(shí)分秒信息的能力。

簡單說，該模塊核心的類就三個(gè)，date類表示年月日，time類表示時(shí)分秒毫秒，這里不要和time模塊搞混淆了。一句順口溜可以幫助記清這個(gè)情況:

time里面沒time

藏在datetime里

編的是不是不咋地？嗯，我也這么覺得。

datetime類就是date和time的組合。

有一點(diǎn)需要提前說明一下，time類和datetime類都有一個(gè)屬性，它的值是一個(gè)tzinfo對象，里面包含了該time或者datetime的時(shí)區(qū)信息，一般稱這個(gè)time或者datetime對象是aware的，它能夠準(zhǔn)確換算成自epoch開始的秒數(shù)。

如果該屬性設(shè)置為None，那么，這時(shí)的time對象或者datetime對象就沒有時(shí)區(qū)信息，具體它表示的是local time還是utc time，需要我們自己在程序中去決定。

這里我們所說的local time是指我們所在時(shí)區(qū)的時(shí)間， utc time指的就是國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，也就是格林尼治時(shí)間。下文同。

請記住一點(diǎn)，date中是沒有時(shí)區(qū)信息的。

（2）從創(chuàng)建datetime開始

創(chuàng)建datetime對象，我最常用的辦法如下

dt=datetime.datetime.fromtimestamp(time.time())

以上，time.time()獲得自epoch開始的秒數(shù)，fromtimestamp方法會(huì)將這個(gè)秒數(shù)轉(zhuǎn)變成一個(gè)datetime對象。

這里有一個(gè)問題，這個(gè)datetime對象究竟是utc的還是local的？

答案是local的，這是該方法的默認(rèn)行為。如果你在fromtimestamp方法中傳入一個(gè)表示時(shí)區(qū)的參數(shù)，即tzinfo對象，就會(huì)按傳入的時(shí)區(qū)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

獲得表示當(dāng)前l(fā)ocal時(shí)間的datetime對象，還有兩個(gè)簡便方法

datetime. datetime. now()

datetime. datetime. today()

以上我們得到的都是local的datetime對象，如何獲得utc的datetime對象呢？有兩個(gè)辦法

datetime. datetime. utcfromtimestamp()

datetime. datetime. utcnow()

我們還可以從字符串中創(chuàng)建datetime對象，

方法為datetime.striptime(date_string, format)

其內(nèi)部還是先調(diào)用的time模塊中的striptime方法，獲取struct_time對象，再利用struct_time對象中的年月日時(shí)分秒信息構(gòu)建datetime對象。

同樣的，datetime類也提供了strftime()，asctime()，ctime()方法，相信不說你也知道是做什么的了。

datetime類還提供了一個(gè)combine方法，用來將一個(gè)date對象和一個(gè)time對象組合成一個(gè)datetime對象。

需要注意的是，datetime模塊中出現(xiàn)timestamp時(shí)，一般可將其理解成time.time()返回的秒數(shù)

（3）date和time的創(chuàng)建

date對象的創(chuàng)建和datetime非常相似，

datetime. date. today()

datetime.date.fromtimestamp()都可以創(chuàng)建一個(gè)date對象。

當(dāng)然，你也可以通過構(gòu)造方法傳入年月日來創(chuàng)建date對象。

相比之下，time對象的創(chuàng)建就很有限，只能通過

datetime.time([hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]])

這個(gè)方法創(chuàng)建。

（4）以上三個(gè)對象的操作和timedelta類

在實(shí)際使用中，我們有一大塊需求就是對日期進(jìn)行比較和加減運(yùn)算。得益于python的操作符重載能力，python中可以方便地對

date對象之間，或者datetime對象之間進(jìn)行小于(<)比較和減法(-)操作。

注意，這里僅限于同類對象之間，而且，不包括time對象之間。

兩個(gè)date對象作減，或者兩個(gè)datetime對象之間作減，差值用一個(gè)timedelta對象表示。

同理，一個(gè)date 對象或者datetime對象也可以加或者減一個(gè)timedelta對象。

一個(gè)timedelta對象含有三個(gè)屬性:days,seconds, microseconds,days屬性可以取負(fù)值，另外兩個(gè)屬性都只能是正值。

你可以用total_seconds()方法獲得一個(gè)timedelta對象的秒數(shù)表示。

兩個(gè)timedelta對象之間可加，可減，但不能做大小比較，因?yàn)檫@樣沒什么意義。

一個(gè)timedelta對象還可以與整數(shù)相乘，或通過//操作與一個(gè)整數(shù)相除。

還可以取反，或者用abs函數(shù)獲得絕對值

4.無總結(jié)，不進(jìn)步

本文的目的不在于詳細(xì)說明python處理時(shí)間日期的api如何使用，而是想通過一個(gè)概覽的形式，讓大家抓住time和datetime模塊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，從而能夠清楚這些模塊提供了哪些能力，在需要的時(shí)候能夠想起來去用，至于查詳細(xì)的api，應(yīng)該是可以輕松解決的。