大话编程中的 time

最近在 time 方面踩坑数个,加上对各类时间名词的含义含糊不清,遂在本文整理时间相关的名词。

格林威治天文台与格林威治时间(GMT)

Royal_Observatory_Greenwich_London.jpg

格林威治皇家天文台(Royal Observatory, Greenwich) 是英国国王查理二世于 1675 年在伦敦格林威治建造的一个综合性天文台,那时处于大航海时代,在当时远洋航行意味着冒险:茫茫大洋上无法准确测量船只所在的经度。所以国王建造天文台并设立皇家天文学家的职位:“致力于以最忱治的关心和努力校正天体运动的星表,和恒星的位置,以便能正确的定出经度,使导航成为完美的艺术”。虽然格林威治天文台并没有解决航海经度的测量问题,但其名气之大,一度成为最活跃的天文台,如本初子午线就是经过该天文台的 0 度经线。

顾名思义,格林威治标准时间(Greenwich Mean Time,GMT) 即指皇家格林威治天文台的标准时间,自 1924 年 2 月 5 日开始,格林威治天文台每隔一小时会向全世界发放调时信息。理论上说,格林威治标准时间的正午是指当太阳横穿格林威治子午线的时间,但是地球在椭圆轨道里运动速度不均匀,这个时刻可能与平太阳时有误差,最大误差达16分钟。所以格林威治天文台连续观测 365 个长短不一的天,然后求平均值得到一天的长度,称为平太阳日,即格林威治标准时间采用的是平太阳时间。

由于地球每天的自转是不规则的,而且正在缓慢减速,因此格林威治时间已经不再被作为标准时间使用。现在的标准时间,是由原子钟报时的协调世界时(UTC)。

原子时与协调世界时(UTC)

原子时是一种基于原子的时间,它以原子共振频率标准来计算和保证时间的准确。原子时是世界上已知最准确的时间测量和频率标准,也是国际时间和频率转换的基准。1967 年第 13 届国际计量大会上通过一项决议,定义一秒(原子时秒)为铯-133 原子基态两个超精细能级间跃迁辐射 9192631770 周所持续的时间。

协调世界时(Coordinated Universal Time, UTC) 又称世界标准时间或世界协调时间,是目前最主要的世界时间标准。它以原子时的秒为基础,和平太阳时相差不超过 1 秒,在时刻上尽量接近于格林威治标准时间。对于大多数用途来说,UTC 时间被认为能与 GMT 时间互换,但 GMT 时间已不再被科学界所确定。

协调世界时把时间分为天、小时、分钟和秒,每天包含 24 小时,每小时包含 60 分钟,一分钟通常有 60 秒,但是分钟加入了闰秒,所以一分钟也可能是 61 秒或 59 秒。在 UTC 系统的时间尺度中,秒和比秒小的单位(毫秒、微秒等)其长度是固定的,但是对于分钟和比分还大的单位(小时、天、周等),其长度是可变的。可采用 date -u 获取 UTC 时间。

$ date -u
Mon Nov 20 09:15:20 UTC 2016

Localtime 与夏令时

Time Zones

各个国家分布在地球的不同位置上,因此不同国家的日出、正午、日落时间可能有所偏差,在现实生活中,人们更关注本地时间,因为和 UTC 相比,本地时间更适合用于当地的生产和生活。1863 年,时区的概念被首次提出,它以区域为范围设定标准时间,某地的本地时间通常指该地所在时区的标准时间。理论时区以被 15 整除的子午线为中心,向东西两侧延伸 7.5 度,即每 15 度划分一个时区,这是理论时区。但是,为了避开国界线,有的时区的形状并不规则,而且比较大的国家以国家内部行政分界线为时区界线,这是实际时区,即法定时区。

北京位于东八区,故其时区为 UTC+8,北京时间比格林威治标准时间早 8 小时,在不考虑夏令时的情况下,可用以下公式完成本地时间和 UTC 时间之间的转换。

UTC + 时区差 = 本地时间
其中东半球时区威差为正,西半球时区差负。

夏令时(Summer Time) 又称日光节约时制或日光节约时间,是一种为节约能源而人为规定地方时间的制度。一般在天亮较早的夏季人为将时间调快一小时,可以使人早起早睡,减少照明量,以充分利用光照资源,从而节约照明用电。各个采纳夏时制的国家具体规定不同,目前全世界有近 110 个国家每年要实行夏令时,如美国、欧盟等;中国、日本等国家曾经实行过夏令时,但是目前不予实行。

Unix 时间

Unix 时间又称 Posix 时间,它是 Unix 和 类 Unix 系统使用的表达方式,它指自 UTC 时间 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒起值现在的总秒数,可用 date +%s 查看 Unix 时间:

$ date +%s
1479655113
$
$ date -r 1479655113
Sun Nov 20 15:18:33 UTC 2016

由上可知,Unix 时间 1479655113 表示的日期为 Sun Nov 20 15:18:33 UTC 2016。

现在有些系统采用 32 位有符号整数保存 Unix 时间,所以它最多只能表示 136 年,即:1901-12-13 20:45:52 至 2038-1-19 3:14:07。和 千年虫问题 类似,32 位 Unix/Linux 的系统在 2038 年可能会发生故障。

我们常用 NTP 协议校准计算机时间。

一点感想:软件开发中,最好采用 UTC,分布式跨时区系统一定请用 UTC!



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