程序员如何处理好时区问题

写国际化的程序，经常会遇到两种问题：字符编码、时间问题。今天我们就聊聊程序中如何处理时间问题。

首先，要了解一些基本的概念，只有对概念有清晰的掌握，才能明白解决方法。

基本概念

GMT时间：格林尼治标准时间（英语：Greenwich Mean Time，GMT）是指位于英国伦敦郊区的皇家格林尼治天文台当地的平太阳时，因为本初子午线被定义为通过那里的经线。

由于地球每天的自转是有些不规则的，而且正在缓慢减速，因此格林尼治平时基于天文观测本身的缺陷，已经被原子钟报时的协调世界时（UTC）所取代。

UTC时间：协调世界时（英语：Coordinated Universal Time，法语：Temps Universel Coordonné，简称UTC）是最主要的世界时间标准，其以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于格林尼治标准时间。

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。

UNIX时间戳：Unix time又叫POSIX time或UNIX Epoch time，是从UTC时间1970年1月1日起到现在的秒数，不考虑闰秒，一天有86400秒。

时区：时区是地球上的区域使用同一个时间定义。世界各个国家位于地球不同位置上，因此不同国家特别是东西跨度大的国家日出、日落时间必定有所偏差。这些偏差就是所谓的时差。

闰秒：闰秒是在协调世界时（UTC）中增加或减少一秒，使它与平太阳时贴近所做调整。在UTC时间中，有时会出现一分钟有59秒或61秒。

夏令时:美国原本于每年4月的第一个星期日凌晨2时起至10月的最后一个星期日凌晨2时实施夏时制；但经美国国会2005年通过的能源法案，自2007年起延长夏时制，开始日期从每年4月的第一个星期日，提前到3月的第二个星期日，结束日期从每年10月的最后一个星期日，延后到11月的第一个星期日。美国夏时制实行与否，完全由各州各郡自己决定。

时间格式的标准:参考ISO_8601日期格式标准 https://zh.wikipedia.org/wiki/ISO_8601。例如：2004-05-03T17:30:08+08:00 在时间前面加上大些字母T，要标明偏移的时区时间。

概念解读

通过上面的概念介绍了解到，GMT就是0时区的时间，以前是标准，但现在国际上已经用UTC取代他了。在写程序时，可以认为UTC和GMT是等价的。为了严谨只需要关心UTC时间。

UNIX时间戳是程序中最常用的，他的特点是和UTC时间的1970年1月1日到现在的秒数，和时区无关，无论在地球上的那个角落，同一时刻，UNIX时间戳都是一样的。是一个通用的时间偏移度量，计算每个时区当地时间时，都可以用时间戳推算出来。

不同时区的时间，都用UTC时间的偏移来计算。例如北京是东八区，比UTC时间快8个小时，所以计算北京时间，就在UTC时间的基础上加8个小时实现。

我们在调用系统函数展示时间时，底层是根据UNIX时间戳转换为UTC时间，再加上偏移的小时数，就得出了程序要用的当地时间。

UNIX时间戳可以映射到每个时区的当地时间，如果程序涉及到两个时区的时间转换，最好的方法是存储UNIX时间戳，在使用的时候再做转换。

在各种语言的函数库中，都已经定义了时间时区转换的函数。在使用时，还有一点要注意「时区偏移（time offset）」和「时区地区（time zone）」是两个不同的概念。

偏移是一个数学上的值，直接能计算出时间。时区地区，会根据当地的法律规则，来得出最终的时间，混入了人为的规则。

例如：
在夏令时时，北京和纽约时差是12个小时，但是当夏令时结束时，北京和纽约的时差是11个小时。如果一直用固定的时间偏移，就会计算出错。如果用指定的地区当参数，就会根据当地规则返回正确时间。

具体例子见代码：

<?php                                                                              

date_default_timezone_set('Asia/Shanghai');                                        
$d=strtotime("2018-11-04 13:00:00");                                               
echo "Beijing " . date("Y-m-d h:i:sa", $d) . "\n";                                 

date_default_timezone_set('America/New_York');                                     
echo "NewYork " . date("Y-m-d h:i:sa", $d) . "\n";                                 

echo "\n";                                                                         

date_default_timezone_set('Asia/Shanghai');                                        
$d=strtotime("2018-11-04 14:00:00");                                               
echo "Beijing " . date("Y-m-d h:i:sa", $d) . "\n";                                 

date_default_timezone_set('America/New_York');                                     
echo "NewYork " . date("Y-m-d h:i:sa", $d) . "\n";                                 

echo "\n";                                                                                                                                          

date_default_timezone_set('Asia/Shanghai');                                        
$d=strtotime("2018-11-04 15:00:00");                                               
echo "Beijing " . date("Y-m-d h:i:sa", $d) . "\n";                                 

date_default_timezone_set('America/New_York');                                     
echo "NewYork " . date("Y-m-d h:i:sa", $d) . "\n";

输出结果

Beijing 2018-11-04 01:00:00pm   //没结束夏令时时，时差12个小时
NewYork 2018-11-04 01:00:00am

Beijing 2018-11-04 02:00:00pm   //夏令时切换，时差为11个小时
NewYork 2018-11-04 01:00:00am

Beijing 2018-11-04 03:00:00pm
NewYork 2018-11-04 02:00:00am

总结

1. 涉及到多个时区的转换，统一使用unix时间戳存储或交互，或者使用带有时区信息的字符串。

2. 尽量在上层的代码层面修改时区配置，不要修改系统或软件的配置，防止其他程序因为修改受到影响。

本质：时区概念是上层人为转换的概念，程序的逻辑不要依赖于他，要有个统一的时刻值概念来衡量真实的时间（例如UNIX时间戳），然后在上层做转换。

参考

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%BC%E6%9E%97%E5%B0%BC%E6%B2%BB%E6%A8%99%E6%BA%96%E6%99%82%E9%96%93

https://en.wikipedia.org/wiki/Unix_time

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8F%E8%B0%83%E4%B8%96%E7%95%8C%E6%97%B6

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%97%B6%E5%8C%BA

https://www.cnblogs.com/zihanxing/articles/6224263.html

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