python datetime与timestamp

今天药忘吃喽~ 2023-01-01 08:52 124阅读 0赞

datetime是Python处理日期和时间的标准库。

### 获取当前日期和时间 ###

我们先看如何获取当前日期和时间：

>>> from datetime import datetime
    >>> now = datetime.now() # 获取当前datetime
    >>> print(now)
    2015-05-18 16:28:07.198690
    >>> print(type(now))
    <class 'datetime.datetime'>

注意到`datetime`是模块，`datetime`模块还包含一个`datetime`类，通过`from datetime import datetime`导入的才是`datetime`这个类。

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`：

>>> from datetime import datetime
    >>> dt = datetime(2015, 4, 19, 12, 20) # 用指定日期时间创建datetime
    >>> print(dt)
    2015-04-19 12:20:00

### 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：

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

对应的北京时间是：

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：

>>> from datetime import datetime
    >>> dt = datetime(2015, 4, 19, 12, 20) # 用指定日期时间创建datetime
    >>> dt.timestamp() # 把datetime转换为timestamp
    1429417200.0

注意Python的timestamp是一个浮点数，整数位表示秒。

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：

>>> from datetime import datetime
    >>> t = 1429417200.0
    >>> print(datetime.fromtimestamp(t))
    2015-04-19 12:20:00

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：

2015-04-19 12:20:00

实际上就是UTC+8:00时区的时间：

2015-04-19 12:20:00 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：

2015-04-19 04:20:00 UTC+0:00

timestamp也可以直接被转换到UTC标准时区的时间：

>>> from datetime import datetime
    >>> t = 1429417200.0
    >>> print(datetime.fromtimestamp(t)) # 本地时间
    2015-04-19 12:20:00
    >>> print(datetime.utcfromtimestamp(t)) # UTC时间
    2015-04-19 04:20:00

### 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：

>>> from datetime import datetime
    >>> cday = datetime.strptime('2015-6-1 18:19:59', '%Y-%m-%d %H:%M:%S')
    >>> print(cday)
    2015-06-01 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文档][Python]。

注意转换后的datetime是没有时区信息的。

### 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：

>>> from datetime import datetime
    >>> now = datetime.now()
    >>> print(now.strftime('%a, %b %d %H:%M'))
    Mon, May 05 16:28

### 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，不过需要导入`timedelta`这个类：

>>> from datetime import datetime, timedelta
    >>> now = datetime.now()
    >>> now
    datetime.datetime(2015, 5, 18, 16, 57, 3, 540997)
    >>> now + timedelta(hours=10)
    datetime.datetime(2015, 5, 19, 2, 57, 3, 540997)
    >>> now - timedelta(days=1)
    datetime.datetime(2015, 5, 17, 16, 57, 3, 540997)
    >>> now + timedelta(days=2, hours=12)
    datetime.datetime(2015, 5, 21, 4, 57, 3, 540997)

可见，使用`timedelta`你可以很容易地算出前几天和后几天的时刻。

### 本地时间转换为UTC时间 ###

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：

>>> from datetime import datetime, timedelta, timezone
    >>> tz_utc_8 = timezone(timedelta(hours=8)) # 创建时区UTC+8:00
    >>> now = datetime.now()
    >>> now
    datetime.datetime(2015, 5, 18, 17, 2, 10, 871012)
    >>> dt = now.replace(tzinfo=tz_utc_8) # 强制设置为UTC+8:00
    >>> dt
    datetime.datetime(2015, 5, 18, 17, 2, 10, 871012, tzinfo=datetime.timezone(datetime.timedelta(0, 28800)))

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：

# 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)
    2015-05-18 09:05:12.377316+00:00
    # astimezone()将转换时区为北京时间:
    >>> bj_dt = utc_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=8)))
    >>> print(bj_dt)
    2015-05-18 17:05:12.377316+08:00
    # astimezone()将转换时区为东京时间:
    >>> tokyo_dt = utc_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=9)))
    >>> print(tokyo_dt)
    2015-05-18 18:05:12.377316+09:00
    # 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)
    2015-05-18 18:05:12.377316+09:00

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。

[Python]: https://docs.python.org/3/library/datetime.html#strftime-strptime-behavior