python核心 - 日期和时间

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日期和时间是我们编程经常需要处理的事情，相比较其他语言，python中的日期和时间处理非常简洁。
datetime是python处理日期和时间的标准库。

python中有一个datetime模块，里面有个datetime类，这里大家先要弄清楚，很容易搞混。

所以我们获取当前日期和时间的代码如下：

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from datetime import datetime
now = datetime.now() # 获取当前datetime
print(now)
print(type(now))
# <class 'datetime.datetime'>

如果仅导入import datetime，则必须引用全名datetime.datetime

datetime.now()返回当前日期和时间，其类型是datetime

获取指定日期和时间

要指定某个日期和时间，我们直接用参数构造一个datetime

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from datetime import datetime
dt = datetime(2016, 2, 22, 12, 20, 22) # 用指定日期时间创建datetime
print(dt)
# 2016-02-22 12:20:22

datetime转换为timestamp

在计算机中，时间实际上是用数字表示的。我们把1970年1月1日 00:00:00 UTC+00:00时区的时刻称为epoch time，
记为0（1970年以前的时间timestamp为负数），当前时间就是相对于epoch time的秒数，称为timestamp

你可以认为：

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timestamp = 0 = (1970-1-1 00:00:00 UTC+0:00)

对应的北京时间是：

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timestamp = 0 = (1970-1-1 08:00:00 UTC+8:00)

可见timestamp的值与时区毫无关系，因为timestamp一旦确定，其UTC时间就确定了，
转换到任意时区的时间也是完全确定的，这就是为什么计算机存储的当前时间是以timestamp表示的，
因为全球各地的计算机在任意时刻的timestamp都是完全相同的（假定时间已校准）

把一个datetime类型转换为timestamp只需要简单调用timestamp()方法：

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from datetime import datetime
dt = datetime(2016, 2, 22, 12, 20, 22) # 用指定日期时间创建datetime
print(dt.timestamp())  # 把datetime转换为timestamp

注意Python的timestamp是一个浮点数。如果有小数位，小数位表示毫秒数。

某些编程语言（如Java和JavaScript）的timestamp使用整数表示毫秒数，
这种情况下只需要把timestamp除以1000就得到Python的浮点表示方法。

timestamp转换为datetime

要把timestamp转换为datetime，使用datetime提供的fromtimestamp()方法：

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from datetime import datetime
print(datetime.fromtimestamp(1456114822.0))
# 2016-02-22 12:20:22

注意到timestamp是一个浮点数，它没有时区的概念，而datetime是有时区的。上述转换是在timestamp和本地时间做转换。

本地时间是指当前操作系统设定的时区。例如北京时区是东8区，则本地时间：

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2016-02-22 12:20:22

实际上就是UTC+8:00时区的时间：

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2016-02-22 12:20:22 UTC+8:00

而此刻的格林威治标准时间与北京时间差了8小时，也就是UTC+0:00时区的时间应该是：

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2016-02-22 04:20:22 UTC+0:00

timestamp也可以直接被转换到UTC标准时区的时间：

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t = 1456114822.0
print(datetime.fromtimestamp(t)) # 本地时间
print(datetime.utcfromtimestamp(t)) # UTC时间
# 2016-02-22 12:20:22
# 2016-02-22 04:20:22

str转换为datetime

很多时候，用户输入的日期和时间是字符串，要处理日期和时间，首先必须把str转换为datetime。
转换方法是通过datetime.strptime()实现，需要一个日期和时间的格式化字符串：

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cday = datetime.strptime('2016-9-9 18:19:59', '%Y-%m-%d %H:%M:%S')
print(cday)
# 2016-09-09 18:19:59

字符串’%Y-%m-%d %H:%M:%S’规定了日期和时间部分的格式。
详细的说明请参考Python日期时间格式化

datetime转换为str

如果已经有了datetime对象，要把它格式化为字符串显示给用户，就需要转换为str，
转换方法是通过strftime()实现的，同样需要一个日期和时间的格式化字符串：

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dt = datetime(2016, 2, 22, 12, 20, 22) # 用指定日期时间创建datetime
print(dt.strftime('%a, %b %d %H:%M'))
# Mon, Feb 22 12:20

datetime加减

对日期和时间进行加减实际上就是把datetime往后或往前计算，得到新的datetime。
加减可以直接用+和-运算符，我们使用timedelta这个类可轻松完成。

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from datetime import datetime, timedelta
dt = datetime(2016, 2, 22, 12, 20, 22) # 用指定日期时间创建datetime
print(dt + timedelta(hours=10))
print(dt - timedelta(days=1))
print(dt + timedelta(days=2, hours=12))
# 2016-02-22 22:20:22
# 2016-02-21 12:20:22
# 2016-02-25 00:20:22

本地时间与UTC时间转换

本地时间是指系统设定时区的时间，例如北京时间是UTC+8:00时区的时间，而UTC时间指UTC+0:00时区的时间

一个datetime类型有一个时区属性tzinfo，但是默认为None，
所以无法区分这个datetime到底是哪个时区，除非强行给datetime设置一个时区

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from datetime import datetime, timedelta, timezone
tz_utc_8 = timezone(timedelta(hours=8)) # 创建时区UTC+8:00
dt = datetime(2016, 2, 22, 12, 20, 22) # 用指定日期时间创建datetime
print(dt)
dt = dt.replace(tzinfo=tz_utc_8) # 强制设置为UTC+8:00
print(dt)
# 2016-02-22 12:20:22
# 2016-02-22 12:20:22+08:00

如果系统时区恰好是UTC+8:00，那么上述代码就是正确的，否则，不能强制设置为UTC+8:00时区。

时区转换

我们可以先通过utcnow()拿到当前的UTC时间，再转换为任意时区的时间

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# 拿到UTC时间，并强制设置时区为UTC+0:00:
utc_dt = datetime.utcnow().replace(tzinfo=timezone.utc)
print(utc_dt)
# astimezone()将转换时区为北京时间:
bj_dt = utc_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=8)))
print(bj_dt)
# astimezone()将转换时区为东京时间:
tokyo_dt = utc_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=9)))
print(tokyo_dt)
# astimezone()将bj_dt转换时区为东京时间:
tokyo_dt2 = bj_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=9)))
print(tokyo_dt2)

时区转换的关键在于，拿到一个datetime时，要获知其正确的时区，然后强制设置时区，作为基准时间。

利用带时区的datetime，通过astimezone()方法，可以转换到任意时区。

注：不是必须从UTC+0:00时区转换到其他时区，任何带时区的datetime都可以正确转换，例如上述bj_dt到tokyo_dt的转换。

小结

datetime表示的时间需要时区信息才能确定一个特定的时间，否则只能视为本地时间。

如果要存储datetime，最佳方法是将其转换为timestamp再存储，因为timestamp的值与时区完全无关。