Too long; didn't read:
1. 大多数应用中,只需要用“绝对时间 DateTime”一种技术实现即可
2. 后端应统一用 UTC 时间(包括 DB 落盘、接口定义),不应当受用户时区或服务器时区的影响
3. 前端输入、展示的时间,根据具体业务场景进行时区调整,以及精度调整
4. 面对不带时间的日期,要明确区分「纪念日」与「精度不高的绝对时间」两种用途,大部分时候你看到的日期是后者,它也应当用“确定时区的 DateTime”来实现
日期时间的处理,一直是计算机系统中看似简单,实则经常爆雷的问题。
例如,每隔几年,都会爆出的「千年虫问题」的各种变种,通常因为系统在设计之初,没有设计好日期时间的数据存储方式,或者低估了产品设计的生命周期,导致最初选型的数据结构不够用了。
千年虫问题:
年纪大的程序员,都知道千年虫问题。在 2000 年之前,很多系统用 2 位数字表示年份,这样 99 年是它能表达的最大数值。因此 1999 年之后的一年,在这些系统中是没有定义的,甚至可能出现多种奇怪的情况,例如“1900”、“1:00”、“19:0”(为什么?感兴趣的读者可以自己推测)。
如果说,「千年虫」是在时间维度上缺乏前瞻性的设计导致的,那么另一种缺乏前瞻性的问题,是空间维度的,即产品全球化、跨时区带来的问题。
全球化的产品中,如果时间的处理没有遵循统一的标准,会让整个系统充斥着难以理解和维护的时间转换。各种接口的对接文档,都不得不明确说明「这个接口的时间是什么时区的?需要如何处理?」后端服务如果需要跨国部署在多个大洲的机房时,因为服务器的时区不同,需要做大量的改造。
遗憾的是,大多情况下,产品不会一开始就有「全球化」属性。所以在一开始,产研团队都不会重视全球化的设计问题,很容易留下缺乏前瞻性的设计问题。
通常情况下,我们都不鼓励「过度设计」。然而,日期时间的设计,是最不怕「过度」的。这时因为,在技术上实现一个前瞻的时间日期方案,成本并不高;但如果一开始的设计不够,后期的升级和数据迁移工作,却是伤筋动骨的。
在微服务之间,以及在前后端之间,建议用字符串传递日期时间。字符串清晰易读,易于人工调试,带来的开销通常也完全可以接受。(带大量时间数据的接口,建议考虑用 Unix Timestamp。)
如果用字符串,格式就不要自己发明了。有个非常明确的国际标准:ISO 8601(wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/ISO_8601)
下面举例是符合规范的常用格式:
注意,MySQL 中使用的字符串格式(如 2022-02-09 12:36:42)并不符合规范,不建议使用。
不同数据库在时间日期相关对象的处理差异很大。这里单说 MySQL,因为坑不小。
MySQL 的 DateTime 数据在存储时并不包含时区信息,因此,在读取时也不会做任何时区的转换。
同时,每个 MySQL 连接会话,都有「会话时区」的概念,但这个概念只影响 MySQL 的 NOW() 等有关当前时间的函数的行为,对数据中已经保存的 DateTime 没有任何影响。
例如:
SET time_zone = '+00:00' ;
UPDATE tab SET datetime_colume = '2020-01-01 00:00:00';
SET time_zone = '+08:00' ; -- 换一个会话时区
SELECT datetime_colume FROM tab;
-- 返回值仍然是 '2020-01-01 00:00:00',和写入的数据一致,和会话时间无关
---------
SET time_zone = '+00:00' ;
SELECT NOW(); -- 假设返回 '2022-01-01 00:00:00'
UPDATE tab SET datetime_colume = NOW(); -- 存入的是 '2022-01-01 00:00:00'
SET time_zone = '+08:00' ; -- 换一个会话时区
SELECT NOW(); -- '2022-01-01 08:00:00' 根据时区变化了
SELECT datetime_colume FROM tab; -- '2022-01-01 00:00:00' 已经写入的不会变
各语言一般都提供了原生的 DateTime 数据类型,以表达绝对的日期时间,并且都支持上面 ISO 8601 规范的解析和格式化。
处理相对时区时,各种语言通常都是使用操作系统的时区数据库,来转化为绝对时区。时区数据库需要在联网情况下,由操作系统负责定时更新。
Unix Timestamp 在存储、计算、传递环节都可以使用,可谓万能。它唯独不适合表达纪念日日期。
它通过一个数值表示了一个绝对时间与 Unix Epoch 时间(定义为 1970-01-01T00:00:00Z)的差值秒数。Unix Timestamp 本身已经表达了绝对时间,并不需要时区信息。
使用 Unix Timestamp 时,应特别注意选用合适的数值类型,它会影响时间表示的范围。稍不留神,你就可能种下一个新的千年虫。
本着不重不漏的原则,我们可以按如下表格划分产品中的所有日期时间对象:
|
日期+时间 |
仅时间 |
仅日期 |
不指明时区,无需根据用户所在时区做转换 |
① 表示本地的确定时间点 |
③ 表示本地重复性时间 |
⑤ 表示纪念日、节日 |
指明时区,需根据用户所在时区做转换 |
② 表示全球唯一确定时间点 |
④ 表示全球可理解的重复性时间 |
❌ 不存在的场景 |
下面逐一解释这五种场景。
信息量包含「年月日-时分秒-时区」。这样,就可以完全确定历史长河中的一个无歧义的时间点。这个时间点是完全客观的,和访问的用户地理位置无关,和服务器的地理位置无关,和什么都无关。
产品表现上,通常会根据查看者所在的时区来重新调整时间的显示。
用途举例:
包含「年月日-时分秒」,因为没有时区信息,所以它本身并不能确定一个精确的时间点,而是只在特定的情境下才有意义。
所谓特定的情境,是因为业务场景中蕴含了时区的信息,并且是大家公认的共识。因此,本质上它仍然表示了一个绝对时间。在产品表现上,因为对时区的共识,所以不需要根据查看者的时区来调整时间的展示。
用途举例:
和前两类相比,去掉了「日期」这个信息,是为了描述重复性的日程。它可以是指明了时区的,也可以不指明时区,而基于人们对时区的共识去理解。
用途举例:
日期对象几乎只有一个有意义的用途:表示纪念日/节日。它不会包含时区信息。
认为「日期」只能用于「纪念日」,有些绝对了。但我确实查阅了很多资料,也没有看到任何非「纪念日」用途的日期。
例如:
产品体现上,不需要根据时区调整日期的显示。本质上,「纪念日」的逻辑,其实是人脑的不严谨导致的一种习惯,是不严谨、不客观的习惯。不包含时区信息,就是为了满足这种不严谨的习惯。
上面说过,日期对象不能包含时区。你可能会问,我需要表示“北京时间 2022 年 3 月 22 日”呢?答案是:这不是一个日期,而是一个「精度不高的绝对时间」。
很多情况下,当你想用日期时,其实很可能需要的是个「精度不高的绝对时间」。在飞书人力套件的业务中,经常会遇到这种场景。
例如,一个在美国的同学与一个在日本的同学,都在 2022 年 3 月 22 日这天从公司离职了,由同一个在北京的 HR 办理离职事项。
可见,从我们用户视角理解的「一个事件发生的日期」,其实是我们忽略了时间的精度。在产品全球化之前,我们通过一些默认的简化,忽略了时间精度的问题(例如把时间都填成 00:00:00)。一旦面临产品的全球化,就需要补齐时间、提高精度。
而补齐时间、提高精度的方式,需要根据具体的产品形态具体考虑、明确定义。
例如,在上述离职场景下,就需要按照这个公司对离职的定义来补充,可以是当地时间当天的 23:59:59,也可以是当天下班时间,如 17:00:00。
又比如,对于跨团队的业务,例如一个同学的上级汇报线从一个美国 Leader 转到一个日本 Leader,那么为了避免歧义,通常会约定一个确定的生效时区,如统一按照公司的总部所在地的时间来计算。
适用于上面的 ①②③④ 四种场景。
所有后端暴露的接口中的时间对象,全部以 UTC 时间表示。
同时,所有后端在存储、计算、传输时间时,也统一使用 UTC 时间。由于 DB 存储时间时,时区信息会被丢掉,因此应保证丢掉的时区,是大家明确约定清楚的无歧义的,即 UTC。这样一来,DB 中的所有时间字段也都没有歧义。
接口内部产生的时间,例如 CreatedAt、UpdatedAt时间,都应该转换为 UTC 再落盘。如果直接使用了 MySQL 的NOW()函数,应确保 MySQL Session 的时区设置正确。
在前端或 BFF 负责处理用户输入的时间,以及展示给客户看到的时间。包括两个步骤:
上述两点,是一定需要在产品设计中定义清晰的,切忌含糊不清。
不要较真儿抬杠的几点:
由于历史原因,DB 里已经采用北京时间保存了,那么我们可以约定+0800 时区是我们所有后端接口的时间。只要用一个确定的绝对时区,就不会有歧义,不必非要时 UTC。
也可以在后端接口的网关层处理时间转换。不要较真那算不算 BFF,我们需要的是,时区转换逻辑应严禁深入到后端的下层去。
适用于上面的 ⑤,即纪念日场景。
输入或展示时,都不对日期做任何处理。日期对象直接保存在 DB 中。
只有真正的纪念日有必要用这种方式,应当非常谨慎。例如保存一个联系人的生日时。
使用绝对的时差来表示时区,例如:“东 8 区”表示比世界协调时间(UTC)早 8 个小时的时区。这是个客观的时区。
很多时候,我们关注的是一个城市或地区的时区。例如:Asia/ShanghAI 表示中国时间;三字母的缩写 EST 表示美国东部标准时间。注意,这些根据地理位置定义的时区的时差是会发生变化的,变化因素包括:可能受到当地政策的影响,或夏令时影响。
对于历史的时间,地理时区是可以确定客观时区的,因为没有人会重新定义已经过去的时间。
对于未来的时间,地理时区并不能确定客观时区。因此,如果一个未来的事件是按照非绝对时区约定的,那么它很可能变化。并且,我们的产品需要考虑到处理这种变化。
例如,中国员工发起一个“每天早 8 点”的跨国会议,那么在美国,由于夏令时的改变,冬天开会的时间和夏天是不一样的。反之,美国员工发起的一个“每天早 8 点”的跨国会议,由于美国夏令时的变化,对中国员工的时间也是夏天和冬天不一样的。
某些国家在夏天,会把时间调快一小时(提前一小时)。这表现为,同一个地区,在冬天和夏天用不同的绝对时区。
这样做,是因为夏天白天很长,调整后会在白天的更早的时段上班,从而下班后有更长的天亮的时间。注意,并不是把 10 点上班调整到 9 点上班,而是全社会重新定义了 10 点提前了一小时。
一个具体的例子,在美国:
在 2021 年 3 月 14 日凌晨 1:59:59 后,下一秒就是凌晨 3:00:00。因此,美国的 2021 年 3 月 14 日凌晨 2:10:00 这个时间实际上不存在。为了兼容,根据 RFC5545,如果日程约在了这个不存在的时间,会认为是 3:10:00。
在 2021 年 11 月 7 日凌晨 1:59:59 后,下一秒是凌晨 1:00:00。因此,美国的 2021 年 11 月 7 日凌晨 1:10:00 这个时间实际上会出现两次。为了避免歧义,根据 RFC5545,看到这个时间时,会认为是靠前的时间点。因此,除非用别国的时区来约日程,否则,美国老板是不可能约你在重叠的第二个小时内开会的。
https://en.wikipedia.org/wiki/ISO_8601
https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3339
https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc5545
https://stackoverflow.com/questions/2532729/daylight-saving-time-and-time-zone-best-practices
https://medium.com/@vivekmadurai/how-to-deal-with-date-and-time-across-time-zones-39b1bd747f35
https://medium.com/@vivekmadurai/how-to-deal-with-date-and-time-across-time-zones-39b1bd747f35
https://docs.microsoft.com/en-us/dynamics365/customerengagement/on-premises/customize/behavior-format-date-time-field?view=op-9-1
https://www.timeanddate.com/time/change/usa?year=2021