关于“时间”的一次探索

原文对 ISO 8601 时间格式中 T 和 Z 的表述有一些错误，我已经对原文进行了一些修订，抱歉给你们形成误解。

最近使用 sequelize 过程当中发现一个“奇怪”的问题，将某个时间插入到表中后，经过 sequelize 查询出来的时间和经过 mysql 命令行工具查询出来的时间不同。很是困惑，因而研究了下，下面是学习成果。

基本概念

咱们先来介绍一些可能当年在地理课上学习过的基本概念。

提及来，时间真是一个神奇的东西。之前人们经过观察太阳的位置来决定时间（好比：使用日晷），这就使得不一样经纬度的地区时间是不同的。后来人们进一步规定以子午线为中心，向东西两侧延伸，每 15 度划分一个时区，恰好是 24 个时区。而后由于一天有 24 小时，地球自转一圈是 360 度，360 度 / 24 小时 = 15 度/小时，因此每差一个时区，时间就差一个小时。

最开始的标准时间（子午线中心处的时间）是英国伦敦的皇家格林威治天文台的标准时间（由于它恰好在本初子午线通过的地方），这就是咱们常说的 GMT（Greenwich Mean Time）。而后其余各个时区根据标准时间肯定本身的时间，往东的时区时间晚（表示为 GMT+hh:mm）、往西的时区时间早（表示为 GMT-hh:mm）。好比，中国标准时间是东八区，咱们的时间就老是比 GMT 时间晚 8 小时，他们在凌晨 1 点，咱们已是早晨 9 点了。

可是 GMT 实际上是根据地球自转、公转计算的（太阳天天通过英国伦敦皇家格林威治天文台的时间为中午 12 点），不是很是准确，因而后面提出了根据原子钟计算的标准时间 UTC（Coordinated Universal Time）。

通常状况下，GMT 和 UTC 能够互换，可是实际上，GMT 是一个时区，而 UTC 是一个时间标准。

能够在这里看到全部的时区：http://www.timeanddate.com/ti...

因此，当咱们“展现”某个时间时，明确时区就变得很是重要了。否则你只说如今是 2016-01-11 19:30:00，而后不告诉我时区，我实际上是无法准确知道时间的（固然，我能够认为这个时间是我所在时区的当地时间）。若是你说如今是 2016-01-11 19:30:00 GMT+0800，那我就知道这个时间是东八区的时间了。若是我在东八区，那时间就是 19:30，若是我在 GMT 时区，那时间就是 11:30（减掉 8 小时）。

JavaScript 中的“时间”

咱们如今来介绍下 JavaScript 中的“时间”，包括：Date、Date.parse、Date.UTC、Date.now。

注：下面的代码示例能够在 node shell 里面运行，若是你运行的时候结果和下面的不一致，那可能我们不在一个时区：）

Date 构造器

构造时间的方法有下面几种：

new Date();           // 当前时间
new Date(value);      // 自 1970-01-01 00:00:00 UTC 通过的毫秒数
new Date(dateString); // 时间字符串
new Date(year, month[, day[, hour[, minutes[, seconds[, milliseconds]]]]]);

须要注意的是：构造出的日期用来显示时，会被转换为本地时间（调用 toString 方法）：

> new Date()
Mon Jan 11 2016 20:15:18 GMT+0800 (CST)

打印出我写这篇文章时的本地时间。后面的 GMT+0800 表示是“东八区”，CST 表示是“中国标准时间（China Standard Time）”。

有一个很“诡异”的地方是若是咱们直接使用 Date，而不是 new Date，获得的将会是字符串，而不是 Date 类型的对象：

> typeof Date()
'string'
> typeof new Date()
'object'

时间字符串

咱们先说最复杂的时间字符串形式。它实际上支持两种格式：一种是 RFC-2822 的标准；另外一种是 ISO 8601 的标准。咱们主要介绍后一种。

ISO 8601

ISO 8601的标准格式是：YYYY-MM-DDTHH:mm:ss.sssZ，分别表示：

• YYYY：年份，0000 ~ 9999
• MM：月份，01 ~ 12
• DD：日，01 ~ 31
• T：分隔日期和时间
• HH：小时，00 ~ 24
• mm：分钟，00 ~ 59
• ss：秒，00 ~ 59
• .sss：毫秒
• Z：时区，能够是：Z（UFC）、+HH:mm、-HH:mm

这里咱们主要来讲下 T、以及 Z。

T

T 也能够用空格表示，可是这两种表示有点不同，T 其实表示 UTC，而空格会被认为是本地时区（前提是不经过 Z 指定时区）。这里的表述是错误的，T 仅仅是分隔日期和时间的符号，没有其余含义。因此下面的例子其实结果是同样的。

> new Date('1970-01-01 00:00:00')
Thu Jan 01 1970 00:00:00 GMT+0800 (CST)

> new Date('1970-01-01T00:00:00')
Thu Jan 01 1970 00:00:00 GMT+0800 (CST)

这里补充一点须要注意的，时间字符串这种形式有一个特殊的逻辑：若是你不提供“时间”（也就是 T 分隔后的内容），获得的实际上是 UTC 时间。好比：

> new Date('1970-01-01')
Thu Jan 01 1970 08:00:00 GMT+0800 (CST)

> new Date('1970-01-01T00:00')
Thu Jan 01 1970 00:00:00 GMT+0800 (CST)

Z

Z 用来表示传入时间的时区（zone），不指定而且没有使用 T 分隔而是使用空格分隔时，就按本地时区处理。这个说法也不严谨，指定 Z 时表示 UTC 时间，不指定时表示的是本地时间。

> new Date('1970-01-01T00:00:00')
Thu Jan 01 1970 00:00:00 GMT+0800 (CST)

> new Date('1970-01-01T00:00:00Z')
Thu Jan 01 1970 08:00:00 GMT+0800 (CST)

示例 1 是东八区时间，显示的时间和传入的时间一致（由于我本地时区是东八区）。

示例 2 指定了 Z（也就是 UTC 零时区），显示的时间会加上本地时区的偏移（8 小时）。

RFC-2822

RFC-2822 的标准格式大概是这样：Wed Mar 25 2015 09:56:24 GMT+0100。其实就是上面显示时间时使用的形式：

> new Date('Thu Jan 01 1970 00:00:00 GMT+0800 (CST)')
Thu Jan 01 1970 00:00:00 GMT+0800 (CST)

除了能表示基本信息，还能够表示星期，可是一点也不容易读，不建议使用。完整的规范能够在这里查看：http://tools.ietf.org/html/rf...

时间戳

Date 构造器还能够接受整数，表示想要构造的时间自 UTC 时间 1970-01-01 00:00:00 通过的毫秒数。好比下面的代码：

> new Date(1000 * 1)
Thu Jan 01 1970 08:00:01 GMT+0800 (CST)

传人 1 秒，等价于：1970-01-01 00:00:01Z，显示的时间加上了本地时区的偏移（8 小时）。

多参数

最后，Date 构造器还支持传递多个参数，这种方法就没办法指定时区了，都当作本地时间处理。好比下面的代码：

> new Date(1970, 0, 1, 0, 0, 0)
Thu Jan 01 1970 00:00:00 GMT+0800 (CST)

显示时间和传入时间一致，均是本地时间。注意：月份是从 0 开始的。

Date.parse

Date.parse 接受一个时间字符串，若是字符串能正确解析就返回自 UTC 时间 1970-01-01 00:00:00 通过的毫秒数，不然返回 NaN：

> Date.parse('1970-01-01 00:00:00')
-28800000

> new Date(Date.parse('1970-01-01 00:00:00'))
Thu Jan 01 1970 00:00:00 GMT+0800 (CST)

> Date.parse('1970-01-01T00:00:00')
0

> new Date(Date.parse('1970-01-01T00:00:00'))
Thu Jan 01 1970 08:00:00 GMT+0800 (CST)

示例 1，-28800000 换算后恰好是 8 小时表示的毫秒数，28800000 / (1000 * 60 * 60)，咱们传入的是本地时区时间，等于 UTC 时间的 1969-12-31 16:00:00，和 UTC 时间 1970-01-01 00:00:00 相差恰好 -8 小时。

示例 2，将 parse 后的毫秒数传递给构造器，最后显示的时间加上了本地时区的偏移（8 小时），因此结果恰好是 1970-01-01 00:00:00。

示例 3，传入的是 UTC 时区时间，因此结果为 0。

示例 4，将 parse 后的毫秒数传递给构造器，最后显示的时间加上了本地时区的偏移（8 小时），因此结果恰好是 1970-01-01 08:00:00。

Date.UTC

Date.UTC 接受的参数和 Date 构造器多参数形式同样，而后返回时间自 UTC 时间 1970-01-01 00:00:00 通过的毫秒数：

> Date.UTC(1970,0,1,0,0,0)
0

> Date.parse('1970-01-01T00:00:00')
0

> Date.parse('1970-01-01 00:00:00Z')
0

能够看出，Date.UTC 进行的是一种“绝对运算”，传入的时间就是 UTC 时间，不会转换为当地时间。

Date.now

Date.now 返回当前时间距 UTC 时间 1970-01-01 00:00:00 通过的毫秒数：

> Date.now()
1452520484343

> new Date(Date.now())
Mon Jan 11 2016 21:54:55 GMT+0800 (CST)

> new Date()
Mon Jan 11 2016 21:55:00 GMT+0800 (CST)

MySQL 中的“时间”

MySQL 中和时间相关的数据类型主要包括：YEAR、TIME、DATE、DATETIME、TIMESTAMP。

DATE、YEAR、TIME 比较简单，大概总结以下：

名称	占用字节	取值
DATE	3 字节	1000-01-01 ~ 9999-12-31
YEAR	1 字节	1901 ~ 2155
TIME	3 字节	-838:59:59 ~ 838:59:59

注：TIME 的小时范围能够这么大（超过 24 小时），是由于它还能够用来表示两个时间点之差。

DATEIME vs TIMESTAMP

咱们主要来讲明下 DATETIME 和 TIMESTAMP，能够作下面的总结：

名称	占用字节	取值	受 time_zone 设置影响
DATETIME	8 字节	1000-01-01 00:00:00 ~ 9999-12-31 23:59:59	否
TIMESTAMP	4 字节	1970-01-01 00:00:00 ~ 2038-01-19 03:14:07	是

第一个区别是占用字节不一样，致使能表示的时间范围也不同。

第二个区别是 DATETIME 是“常量”，保存时就是保存时的值，检索时是同样的值，不会改变；而 TIMESTAMP 则是“变量”，保存时数据库服务器将其从time_zone 时区转换为 UTC 时间后保存，检索时将其转换从 UTC 时间转换为 time_zone 时区时间后返回。

好比，咱们有下面这样一张表：

CREATE TABLE `tests` (
    `id` INTEGER NOT NULL auto_increment , 
    `datetime` DATETIME, 
    `timestamp` TIMESTAMP, 
    PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB;

链接到数据库服务器后，能够执行 SHOW VARIABLES LIKE '%time_zone%' 查看当前时区设置。相似下面这样的结果：

Variable_name	Value
system_time_zone	CST
time_zone	SYSTEM

说明我目前时区是 CST（China Standard Time），也就是东八区。

咱们尝试插入下面的数据：

INSERT INTO `tests` (`id`, `datetime`, `timestamp`) VALUES (DEFAULT, '1970-01-01 00:00:00', '1970-01-01 00:00:00');

会发现有一个报错：Error Code: 1292. Incorrect datetime value: '1970-01-01 00:00:00' for column 'timestamp'。给 timestamp 这一列提供的值不对，由于咱们尝试插入 1970-01-01 00:00:00 时，数据库服务器会根据 time_zone 的设置将其转换为 UTC 时间，也就是 1969-12-31 16:00:00，而这个值明显超过了 TIMESTAMP 类型的范围。

咱们换个大一点的值：

INSERT INTO `tests` (`id`, `datetime`, `timestamp`) VALUES (DEFAULT, '2000-01-01 00:00:00', '2000-01-01 00:00:00');

此次就成功插入了。

再次检索时结果也是正确的（数据库服务器将值从 UTC 时间转换为 time_zone 设置的时区时间）：

SELECT * FROM sample.tests;

返回：

id	datetime	timestamp
1	2000-01-01 00:00:00	2000-01-01 00:00:00

若是咱们先将 time_zone 设置为一个不一样的值后再进行检索就会发现不一样的结果：

SET time_zone = '+00:00';
SELECT * FROM sample.tests;

返回：

id	datetime	timestamp
1	2000-01-01 00:00:00	1999-12-31 16:00:00

能够看到 datetime 列值没有受 time_zone 设置的影响，而 timestamp 列值却改变了。数据库服务器将其从 UTC 时区转换为 time_zone 时区的时间（首先 2000-01-01 00:00:00 在上面进行插入时根据 time_zone 被转换为了 1999-12-31 16:00:00，这次检索时 time_zone 被设置为 +00:00，转换回来恰好就是 1999-12-31 16:00:00）。

那这两种类型怎么选择呢？建议优先使用 DATETIME，表示范围大、不容易受服务器的设置影响。

在 JavaScript 和 MySQL 间转换

分别说明了 JavaScript 和 MySQL 中的“时间”后，咱们来聊聊 ORM 框架通常都是怎么样在二者间进行正确、合适的转换来避免混乱的。下面的说明将基于 sequelize 框架来解释，主要是一种思路，其余的框架能够阅读框架提供的文档或是源码。

sequelize 实际上有一个 timezone 的配置，默认是 +00:00（http://sequelize.readthedocs....）。这个 timezone 有下面的用途：

• 创建数据库链接时，执行 SET time_zone = opts.timezone
• MySQL 的时间类型和 JavaScript 的时间类型的互相转换

第一个用途很简单，体如今源码里就是执行一个 SQL 语句：

connection.query("SET time_zone = '" + self.sequelize.options.timezone + "'"); /* jshint ignore: line */

第二个用途主要体如今两个地方：1）在 JavaScript 中调用 ORM 方法进行插入、更新时，须要将 Date 类型转为正确的 SQL 语句；2）从 MySQL 服务器查询数据时，须要将数据库查询到的值转换为 JavaScript 中的 Date 类型。下面咱们分别来看一看。

JavaScript -> MySQL

这个转换的核心代码以下：

SqlString.dateToString = function(date, timeZone, dialect) {
  if (moment.tz.zone(timeZone)) {
    date = moment(date).tz(timeZone);
  } else {
    date = moment(date).utcOffset(timeZone);
  }

  if (dialect === 'mysql' || dialect === 'mariadb') {
    return date.format('YYYY-MM-DD HH:mm:ss');
  } else {
    // ZZ here means current timezone, _not_ UTC
    return date.format('YYYY-MM-DD HH:mm:ss.SSS Z');
  }
};

代码逻辑以下：

1. 检查 timeZone 是否存在，若是存在（存在指的是相似 America/New_York 这样的表示法），调用 tz 设置 date 的时区。
2. 若是不存在（相似 +00:00、-07:00 这样的表示法），调用 utcOffset 设置 date 的相对 UTC 的时区偏移。
3. 最后使用上面设置的时区偏移将其 format 成 MySQL 须要的 YYYY-MM-DD HH:mm:ss 格式。

举两个例子。

若是 timeZone 等于 +00:00，date 等于 new Date('2016-01-12 09:46:00')，到 UTC 的偏移等于 (timeZone - 本地时区) + timeZone：(00:00 - 08:00) + 00:00 = -08:00，即 2016-01-12 09:46:00-08:00，因而 format 后的结果是 2016-01-12 01:46:00。

若是 timeZone 等于 +08:00，date 等于 new Date('2016-01-12 09:46:00')，到 UTC 的偏移等于 (timeZone - 本地时区) + timeZone：(08:00 - 08:00) + 08:00 = 08:00，即 2016-01-12 09:46:00+08:00。因而 format 后的结果是 2016-01-12 09:46:00。

若是 timeZone 等于 Asia/Shanghai，结果也会是 2016-01-12 09:46:00，和 +08:00 等价。

sequelize 的 timezone 默认是 +00:00，因此，咱们在 JavaScript 中的时间最后应用到数据库中都会被转换成 UTC 的时间（比实际的时间早 8 小时）。

MySQL -> JavaScript

这个转换过程其实是更底层的 node-mysql 库来实现的。核心代码以下：

switch (field.type) {
    case Types.TIMESTAMP:
    case Types.DATE:
    case Types.DATETIME:
    case Types.NEWDATE:
      var dateString = parser.parseLengthCodedString();
      if (dateStrings) {
        return dateString;
      }
      var dt;

      if (dateString === null) {
        return null;
      }

      var originalString = dateString;
      if (field.type === Types.DATE) {
        dateString += ' 00:00:00';
      }

      if (timeZone !== 'local') {
        dateString += ' ' + timeZone;
      }

      dt = new Date(dateString);
      if (isNaN(dt.getTime())) {
        return originalString;
      }

      return dt;
   // 更多代码...
}

处理过程大概是这样：

1. 用 parser 将服务器返回的二进制数据解析为时间字符串
2. 若是配置了强制返回字符串 dateStrings 而不是转换回 Date 类型，直接返回 dateString
3. 若是字段类型是 DATE，时间字符串的时间部分统一为 00:00:00
4. 若是配置的 timeZone 不是 local（本地时区），时间字符串加上时区信息
5. 将时间字符串传给 Date 构造器，若是构造出的时间不合法，返回原始时间字符串，不然返回时间对象

默认状况下，sequelize 在进行链接时传递给 node-mysql 的 timeZone 是 +00:00，因此，第 4 步的时间字符串会是相似这样的值 2016-01-12 01:46:00+00:00，而这个值传递给 Date 构造器，在显示时转换回本地时区时间，就变成了 2016-01-12 09:46:00（比数据库中的时间晚 8 小时）。

一个例子

在使用 sequelize 定义模型时，实际上是没有 TIMESTAMP 类型的，sequelize 只提供了一个 Sequelize.DATE 类型，生成建表语句时被转换为 DATETIME。

若是是在旧表上定义模型，而这张旧表恰好有 TIMESTAMP 类型的列，对 TIMESTAMP 类型的列定义模型时仍是可使用 Sequelize.DATE，对操做没有任何影响。可是 TIMESTAMP 是受 time_zone 设置影响的，这会引发一些困惑。下面咱们来看一个例子。

sequelize 默认将 time_zone 设置为 +00:00，当咱们执行下面代码时：

Test.create({
    'datetime': new Date('2016-01-10 20:07:00'),
    'timestamp': new Date('2016-01-10 20:07:00')
  });

会进行上面提到的 JavaScript 时间到 MySQL 时间字符串的转换，生成的 SQL 实际上是（时间被转换为了 UTC 时间，比本地时间早了 8 小时）：

INSERT INTO `tests` (`id`,`datetime`,`timestamp`) VALUES (DEFAULT,'2016-01-10 12:07:00','2016-01-10 12:07:00');

当咱们执行 Test.findAll() 来查询数据时，会进行上面提到的 MySQL 时间到 JavaScript 时间的转换，其实就是返回这样的结果（显示时时间从 UTC 时间转换回了本地时间）：

> new Date('2016-01-10 12:07:00+00:00')
Sun Jan 10 2016 20:07:00 GMT+0800 (CST)

和咱们插入时的时间是一致的。

若是咱们经过 MySQL 命令行来查询数据时，发现实际上是这样的结果：

id	datetime	timestamp
1	2016-01-10 12:07:00	2016-01-10 20:07:00

这很好理解，由于咱们数据库服务器的 time_zone 默认是东八区，TIMESTAMP 是受时区影响的，查询时被数据库服务器从 UTC 时间转换回了 time_zone 时区时间；DATETIME 不受影响，仍是 UTC 时间。

若是咱们先执行 SET time_zone = '+00:00'，再进行查询，那结果就都会是 UTC 时间了。因此，不要觉得数据出错了哦。

总结下就是，sequelize 会将本地时间转换为 UTC 时间后入库，查询时再将 UTC 时间转换为本地时间。这能达到最好的兼容性，存储老是使用 UTC 时间，展现时应用端本身转换为本地时区时间后显示。固然这个的前提是数据类型选用 DATETIME。

兼容老数据

这里要说的最后一个问题是基于旧表定义 sequelize 模型，而且表中时间值插入时没有转换为 UTC 时间（所有是东八区时间），并且 DATETIME 和 TIMESTAMP 混用，该怎么办？

在默认配置下，状况以下：

查询 DATETIME 类型数据时，时间老是会晚 8 小时。好比，数据库中某条老数据的时间是 2012-01-01 01:00:00（已是本地时间了，由于没转换），查询时被 sequelize 转换为 new Date('2012-01-01 01:00:00+00:00')，显示时转换为本地时间 2012-01-01 09:00:00，结果显然不对。

查询 TIMESTAMP 类型数据时，时间是正确的。这是由于 TIMESTAMP 受 time_zone 影响，sequelize 默认将其设置为 +00:00，查询时数据库服务器先将时间转换到 time_zone 设置的时区时间，因为没有时区偏移，恰好查出来的就是数据库中的值。好比：2012-01-01 00:00:00（注意这个值是 UTC 时间），sequelize 将其转换为 new Date('2012-01-01 00:00:00+00:00')，显示时转换为本地时间 2012-01-01 08:00:00，恰好“侥幸”正确。

新插入的数据 sequelize 会进行上一部分说的双向转换来保证结果的正确。

维持默认配置显然致使查询 DATETIME 不许确，解决方法就是将 sequelize 的 timezone 配置为 +08:00。这样一来，状况变成下面这样：

查询 DATETIME 类型数据时，时间 2012-01-01 01:00:00 被转换为 new Date('2012-01-01 01:00:00+08:00')，显示时转换为本地时间 2012-01-01 01:00:00，结果正确。

查询 TIMESTAMP 类型数据时，因为 time_zone 被设置为了 +08:00，数据库服务器先将库中 UTC 时间 2011-01-01 00:00:00 转换到 time_zone 时区时间（加上 8 小时偏移）为 2011-01-01 08:00:00，sequelize 将其转换为 new Date('2011-01-01 08:00:00+08:00')，显示时转换为本地时间 2011-01-01 08:00:00，结果正确。

插入、更新数据时，全部 JavaScript 时间会转换为东八区时间入库。

这样带来的问题是，全部入库时间都是东八区时间，若是有其余应用的时区不是东八区，那就须要本身基于东八区时间计算偏移并转换时间后显示了。

参考资料

一不当心写的有点长了，下面列出参考资料供你们进一步学习：

• http://www.timeanddate.com/ti...
• https://developer.mozilla.org...
• https://developer.mozilla.org...
• https://developer.mozilla.org...
• http://tools.ietf.org/html/rf...
• http://www.ecma-international...
• http://www.w3schools.com/js/j...
• http://momentjs.com/timezone/...
• http://sequelize.readthedocs....
• https://github.com/felixge/no...
• 《MySQL 技术内幕》