[모던 자바 인 액션] 12. 새로운 날짜와 시간 API

Reference

모던 자바 인 액션: 람다, 스트림, 함수형, 리액티브 프로그래밍으로 새로워진 자바 마스터하기

Java 8에서는 지금까지의 날짜와 시간 문제를 개선하는 새로운 날짜와 시간 API를 제공한다

Java 1.0은 java.util.Date 클래스 하나로 관련 기능을 제공했다. 이 API는 이름과 달리 특정 시점을 날짜가 아닌 밀리초(ms) 단위로 표현했고, 여러 모호한 설계로 유용성이 떨어졌다.

결국 Java 1.1에서 새로운 java.util.Calendar 클래스를 대안으로 제공했지만 역시 쉽게 에러를 일으키는 설계 문제를 갖고 있었다.

Date와 Calendar 클래스는 가변(mutable) 클래스로 유지보수에 어려움을 준다

Java 8은 새로운 java.time 패키지를 만들어 새로운 날짜와 시간 API를 제공한다.

📌 LocalDate, LocalTime, Instant, Duration, Period 클래스

java.time 패키지는 LocalDate, LocalTime, Instant, Duration, Period 등 새로운 불변 클래스를 제공한다

LocalDate & LocalTime 클래스

• LocalDate: 시간을 제외한 날짜를 표현하는 불변 객체
  • LocalDate 객체는 어떤 시간대 정보도 포함하지 않음
  • LocalDate.of(): 정적 팩토리 메서드로 LocalDate 인스턴스 생성 가능
  • 연도, 달, 요일 등을 반환하는 메서드를 제공
  • LocalDate.now(): 정적 팩토리 메서드로 시스템 시계의 정보를 이용해 현재 날짜 정보를 얻음

LocalDate date = LocalDate.of(2023, 8, 22);

int year = date.getYear();
Month month = date.getMonth();
int dayOfMonth = date.getDayOfMonth();

DayOfWeek dayOfWeek = date.getDayOfWeek();
int length = date.lengthOfMonth(); // 해당 월의 수 (30 or 31 or 28)
boolean leapYear = date.isLeapYear(); // 윤년 여부

LocalDate now = LocalDate.now();

• LocalTime: 시간을 표현하는 불변 객체
  • 오버로드 버전의 두 가지 정적 메서드 of()를 제공
  • LocalTime.of(int hour, int minute)
  • LocalTime.of(int hour, int minute, int second)

// 정적 팩토리 메서드 of()의 두 가지 오버로드 버전을 제공
LocalTime timeWithoutSec = LocalTime.of(15, 46);
LocalTime timeWithSec = LocalTime.of(15, 46, 33);

int hour = timeWithSec.getHour(); // 15
int minute = timeWithSec.getMinute(); // 46
int second = timeWithSec.getSecond(); // 33
// int second1 = timeWithoutSec.getSecond(); // 초가 없으면 0을 반환

• parse(): 날짜와 시간을 나타내는 두 객체 모두에 존재하는 정적 메서드로, 문자열을 받아 인스턴스를 생성
  • 형식에 맞지 않아 파싱할 수 없으면 DateTimeParseException을 일으킴
  • RuntimeException을 상속받은 예외

// parse() 정적 메서드: 지정한 문자열을 파싱해 인스턴스 생성
LocalDate parseDate = LocalDate.parse("2023-12-12");
LocalTime parseTime = LocalTime.parse("11:22:33");

LocalDateTime 클래스: 날짜와 시간 조합

• LocalDateTime: LocalDate와 LocalTime을 쌍으로 갖는 복합 클래스
  • 날짜와 시간을 모두 표현할 수 있는 클래스

LocalDate date = LocalDate.of(2023, 8, 22);
LocalTime time = LocalTime.of(11, 22, 33);

LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.of(date, time);

LocalDate localDate = dateTime.toLocalDate(); // 2023-08-22
LocalTime localTime = dateTime.toLocalTime(); // 11-22-33

LocalDateTime dateTime1 = date.atTime(time);
LocalDateTime dateTime2 = date.atTime(11, 22, 33);
LocalDateTime dateTime3 = time.atDate(date);

LocalDateTime now = LocalDateTime.now();

Instant 클래스: 기계의 날짜와 시간

사람은 보통 주, 날짜, 시간, 분으로 시간을 계산한다. 하지만 기계는 연속도니 시간에서 특정 지점을 하나의 큰 수로 표현하는 것이 가장 자연스러운 시간 표현 방법이다.

• Instant: 유닉스 에포크 시간(Unix epoch time)을 기준으로 특정 지점까지의 시간을 초로 표현
  • 유닉스 에포크 시간: 1970년 1월 1시 0시 0분 0초 UTC
  • Instant 클래스는 나노초(10억분의 1초)의 정밀도를 제공
  • Instant.ofEpochSecond(): Instant 객체를 생성하는 정적 팩토리 메서드

Instant instant = Instant.ofEpochSecond(3); // 에포크 기준 3초 뒤: 1970-01-01T00:00:03Z

Instant instant1 = Instant.ofEpochSecond(3, 0); // 1970-01-01T00:00:03Z
// 에포크 기준 2초 뒤 + 1억 나노초 뒤 = 에포크 기준 3초 뒤
Instant instant2 = Instant.ofEpochSecond(2, 1_000_000_000); // 1970-01-01T00:00:03Z

Instant now = Instant.now();

Instant 클래스는 기계 전용의 유틸리티이다. 즉, 초와 나노초 정보를 포함해 사람이 읽을 수 있는 시간 정보를 제공하지 않는다. 예를 들어 다음 코드를 컴파일하면 예외가 발생한다

int day = Instant.now().get(ChronoField.DAY_OF_MONTH);

Duration & Period 클래스

• Temporal 인터페이스: 특정 시간을 모델링하는 객체의 값을 어떻게 읽고 조작할지 정의한 인터페이스

지금까지 살펴본 LocalDate, LocalTime, LocalDateTime, Instant는 모두 Temporal 인터페이스를 구현한다.

• Duration: 두 시간 객체 사이의 지속시간을 나타내는 객체
  • Duration.between(): 정적 팩토리 메서드로 두 시간 객체 사이의 지속시간을 생성
  • 인자로 두 개의 LocalTime 또는 두 개의 LocalDateTime 또는 두 개의 Instant
  • 초와 나노초로 시간 단위를 표현해 LocalDate는 사용할 수 없다

LocalTime time1 = LocalTime.of(11, 22, 33);
LocalTime time2 = LocalTime.of(11, 22, 44);
Duration between1 = Duration.between(time1, time2);

LocalDateTime dateTime1 = LocalDateTime.now();
LocalDateTime dateTime2 = LocalDateTime.now(ZoneId.systemDefault());
Duration between2 = Duration.between(dateTime1, dateTime2);

• Period: 사람의 관점으로 두 시간 객체 사이의 지속시간을 나타내는 객체
  • 년, 월, 일로 시간을 표현
  • 두 개의 LocalDate를 인자로 받음

Period tenDays = Period.between(LocalDate.of(2023, 8, 1), LocalDate.of(2023, 8, 11);

Period threeDays = Period.ofDays(3); // P3D
Period threeWeeks = Period.ofWeeks(3); // P21D
Period twoYearsSixMonthsOneDay = Period.of(2, 6, 1); // P2Y6M1D

지금까지 살펴본 LocalDate, LocalTime, LocalDateTime, Instant 등은 모두 불변 클래스이다. 불변 클래스는 함수형 프로그래밍 그리고 스레드 안전성과 도메인 모델의 일관성을 유지하는 데 좋은 특징이다.

📌 날짜 조정, 파싱, 포매팅

새로운 날짜와 시간 API에서는 변경된 객체 버전을 만들 수 있는 메서드를 제공한다. 예를 들어 LocalDate 객체에 3일을 더해야 하는 상황이 발생하면, 메서드 호출을 통해 3일을 더해줄 수 있다.

withAttribute()로 기존의 LocalDate를 바꾼 버전을 직접 간단하게 만들 수 있다. 이 방법은 절대적인 방식으로 LocalDate의 속성을 바꾼다.

• 객체를 바꾸는 것이 아니라 필드를 갱신한 복사본을 만든다는 사실을 기억하자
• date1.with(ChronoField.MONTH_OF_YEAR, 1);: 새로운 인스턴스를 생성하므로 변수에 할당하지 않으면 아무런 일도 일어나지 않음. 즉, 원본인 date1에는 아무런 영향을 주지 않는다.

LocalDate date1 = LocalDate.of(2023, 8, 22);

LocalDate date2 = date1.withYear(2000); // 2000-08-22
LocalDate date3 = date1.withMonth(1); // 2023-01-22
LocalDate date4 = date1.withDayOfMonth(11); // 2023-08-11

LocalDate date5 = date1.with(ChronoField.MONTH_OF_YEAR, 1); // 2023-01-22

또 선언형으로 LocalDate를 사용하는 방법도 있다. 즉, 상대적인 방식으로 LocalDate의 속성을 바꾼다

LocalDate date6 = date1.plusWeeks(1); // 2023-08-29
LocalDate date7 = date1.minusDays(10); // 2023-08-12
LocalDate date8 = date1.minus(6, ChronoUnit.MONTHS);// 2023-02-22

TemporalAdjusters 사용하기

좀 더 복잡한 날짜 조정 기능이 필요할 땐 오버로드된 버전의 with 메서드에 좀 더 다양한 동작을 수행할 수 있도록 하는 기능을 제공하는 TemporalAdjuster를 전달하는 방법을 사용할 수 있다.

날짜와 시간 API는 다양한 상황에서 사용할 수 있도록 다양한 TemporalAdjuster를 제공한다.

TemporalAdjuster는 인터페이스며, TemporalAdjusters는 여러 TemporalAdjuster를 반환하는 정적 팩토리 메서드를 포함하는 클래스이므로 서로 혼동하지 않도록 주의해야 한다.

TemporalAdjusters 클래스에는 다양한 팩토리 메서드가 존재한다.

import static java.time.temporal.TemporalAdjusters.lastDayOfMonth;
import static java.time.temporal.TemporalAdjusters.nextOrSame;

import java.time.DayOfWeek;
import java.time.LocalDate;

LocalDate date1 = LocalDate.of(2023, 8, 23); // 2023-08-23 수요일

LocalDate date2 = date1.with(nextOrSame(DayOfWeek.SUNDAY)); // 2023-08-27 일요일

LocalDate date3 = date2.with(lastDayOfMonth()); // 2023-08-31

이렇게 TemporalAdjuster를 이용하면 복잡한 날짜 조정 기능을 직관적으로 해결하 수 있다. 그뿐만 아니라 정의되어 있지 않을 때는 비교적 쉽게 커스텀 TemporalAdjuster를 구현할 수 있다

@FunctionalInterface
public interface TemporalAdjuster {
	Temporal adjustInto(Temporal temporal);
}

TemporalAdjuster 인터페이스 구현은 Temporal 객체를 어떻게 다른 Temporal 객체로 변환할지 정의한다. 즉, TemporalAdjuster 인터페이스를 UnaryOperator<Temporal>과 같은 형식으로 간주할 수 있다.

/**
 * 커스텀 TemporalAdjuster 구현
 * 날짜를 하루씩 다음날로 바꿈
 * 토요일과 일요일은 건너뜀
 * 월 -> 화 -> ... -> 금 -> 월
 */
public class NextWorkingDay implements TemporalAdjuster {

	@Override public Temporal adjustInto(Temporal temporal) {
		DayOfWeek of = DayOfWeek.of(temporal.get(ChronoField.DAY_OF_WEEK)); // 현재 날짜 읽기

		int dayToAdd = 1; // 보통은 하루 추가
		if (of == DayOfWeek.FRIDAY) { // 금요일이면
			dayToAdd = 3;
		} else if (of == DayOfWeek.SATURDAY) { // 토요일이면
			dayToAdd = 2;
		}
		return temporal.plus(dayToAdd, ChronoUnit.DAYS);
	}

}

날짜와 시간 객체 출력과 파싱

날짜와 시간 관련 작업에서 포매팅과 파싱은 서로 떨어질 수 없는 관계다.

Java는 전용 패키지인 java.time.format을 제공하고 그 중 가장 중요한 클래스가 DateTimeFormatter다

• DateTimeFormatter: 정적 팩토리 메서드와 상수를 이용해 쉽게 포매터를 만들 수 있는 클래스
  • BASIC_ISO_DATE, ISO_LOCAL_DATE
  • 날짜나 시간을 특정 형식의 문자열로 만들 수 있음

DateTimeFormatter는 기존의 DateFormat 클래스와 달리 스레드에서 안전하게 사용할 수 있다. 아래 예제처럼 특정 패턴으로 포매터를 만들 수 있는 정적 팩토리 메서드도 제공한다

LocalDate date = LocalDate.of(2023, 8, 23);

String s1 = date.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE); // 20230823
String s2 = date.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE); // 2023-08-23

// parse()를 이용해 문자열을 날짜 객체로도 만들 수 있음
LocalDate date1 = LocalDate.parse("20230823", DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE);
LocalDate date2 = LocalDate.parse("2023-08-23", DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE);

// 패턴으로 날짜 생성
DateTimeFormatter pattern = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy:MM:dd");
String formattedDate = date.format(pattern); // 2023:08:23
LocalDate date3 = LocalDate.parse(formattedDate, pattern); // 2023-08-23

// Locale 정보로 포매터 생성
DateTimeFormatter koreaFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy년 MM월 dd일", Locale.KOREA);
String koreaDate = date.format(koreaFormatter); // 2023년 08월 23일

📌 다양한 시간대와 캘린더 활용 방법

새로운 날짜와 시간 API의 장점은 시간대를 간단하게 처리할 수 있다는 점이다

기존의 java.util.TimeZone을 대체하는 java.time.ZoneId 클래스가 새롭게 제공된다. 새로운 클래스를 이용하면 유럽의 서머타임(DST) 같은 복잡한 사항이 자동으로 처리된다. ZoneId도 불변 클래스 중 하나다.

시간대 사용하기

표준 시간이 같은 지역을 묶어 시간대(time zone) 규칙 집합을 정의한다. ZoneRules 클래스는 약 40개 정도의 시간대가 존재하면, ZoneId의 getRules()를 이용해 해당 시간대의 규정을 획득할 수 있다.

ZoneId romeZone = ZoneId.of("Europe/Rome");
ZoneId seoulZone = ZoneId.of("Asia/Seoul");

• 지역 ID: 지역/도시 로 이루어지며 IANA Time Zone Database에서 제공하는 지역 집합 정보를 사용한다
• ZoneId 객체를 얻은 다음 LocalDate, LocalDateTime, Instant 등을 이용해 ZonedDateTime 인스턴스로 변환할 수 있다. ZonedDateTime은 지정한 시간대에 상대적인 시점을 표현한다
  • ZonedDateTime = LocalDateTime + ZoneId

ZoneId seoulZone = ZoneId.of("Asia/Seoul");
LocalDate date = LocalDate.of(2023, 8, 23);

// 2023-08-23T00:00+09:00[Asia/Seoul]
ZonedDateTime seoulDate = date.atStartOfDay(seoulZone);

ZoneId를 이용해 LocalDateTime을 Instant로 바꾸는 방법도 있다. 기존의 Date 클래스를 처리하는 코드를 사용해야 하는 상황이 있을 수 있어 Instant로 작업하는 것이 유리하다

Instant now = Instant.now();

// 2023-08-23T14:56:08.011375
LocalDateTime nowSeoul = LocalDateTime.ofInstant(now, seoulZone);

UTC/Greenwich 기준의 고정 오프셋

종종 UTC(Universal Time Coordinated, 협정 세계시)/GMT(그리니치 표준시)를 기준으로 시간대를 표현하기도 한다. 예를 들어 뉴욕은 런던보다 5시간 느리다라고 표현할 수 있다

ZoneId의 서브클래스인 ZoneOffset 클래스로 런던의 그리니치 0도 자오선과 시간값의 차이를 표현할 수 있다.

ZoneOffset newYorkOffset = ZoneOffset.of("-05:00");

하지만 위 ZoneOffset은 서머타임을 제대로 처리할 수 없어 권장하지 않는 방식이다.

또 ISO-8601 캘린더 시스템에서 정의하는 UTC/GMT와 오프셋으로 날짜와 시간을 표현하는 OffsetDateTime을 만들수도 있다.

ZoneOffset newYorkOffset = ZoneOffset.of("-05:00");

LocalDateTime date = LocalDateTime.of(2023, 8, 23);
OffsetDateTime dateTimeInNewYork = OffsetDateTime.of(date, newYorkOffset);

새로운 날짜와 시간 API는 ISO 캘린더 시스템에 기반하지 않은 정보도 처리할 수 있는 기능을 제공한다

대안 캘린더 시스템 사용하기

Java 8에서는 4개의 캘린더 시스템을 제공한다

• ThaiBuddhistDate: 태국의 불교 달력을 기반으로 하는 클래스
• MinguoDate: 중화민국(대만)의 민국 달력을 나타내는 클래스
• JapaneseDate: 일본의 달력을 표현하는 클래스
• HijrahDate: 히지라(이슬람) 달력을 기반으로 하는 클래스

위 4개의 클래스와 LocalDate 클래스는 ChronoLocalDate 인터페이스를 구현하는데, ChronoLocalDate는 임의의 연대기에서 특정 날짜를 표현할 수 있는 기능을 제공하는 인터페이스다.

LocalDate를 이용해 이들 4개의 클래스 중 하나의 인스턴스를 만들 수 있다.

LocalDate date = LocalDate.of(2023, 8, 23);
JapaneseDate japaneseDate = JapaneseDate.from(date);

또는 특정 Locale과 Locale에 대한 날짜 인스턴스로 캘린더 시스템을 만드는 방법도 있다. 새로운 날짜와 시간 API에서 Chronology는 캘린더 시스템을 의미하며 정적 팩토리 메서드 ofLocale을 이용해 인스턴스를 획득할 수 있다.

Chronology japaneseChronology = Chronology.ofLocale(Locale.JAPAN);
ChronoLocalDate now = japaneseChronology.dateNow();

날짜와 시간 API의 설계자는 ChronoLocalDate보다는 LocaleDate를 사용하길 권장한다. 프로그램의 입출력을 지역화하는 상황을 제외하고는 모든 데이터 저장, 조작, 비즈니스 로직에 LocaleDate를 사용해야 한다.

📌 Summary

• Java 8 이전에는 java.util.Date 클래스와 관련 클래스에서 여러 불일치점들과, 가변성, 어설픈 오프셋, 기본값, 잘못된 이름 결정 등의 결함이 존재했다
• 새로운 날짜 시간 API에서 날짜와 시간 객체는 모두 불변(Immutable)이다.
• 날짜와 시간 객체를 절대적인 방법과 상대적인 방법으로 처리할 수 있고 기존 인스턴스를 변환하지 않도록 처리 결과로 새로운 인스턴스가 생성된다
• TemporalAdjuster를 이용하면 단순히 값을 바꾸는 것 이상의 복잡한 동작을 수행할 수 있다
• 날짜와 시간 객체를 특정 포맷으로 출력하고 파싱하는 포매터를 정의할 수 있다. 패턴을 이용하거나 프로그램으로 포매터를 만들 수 있고 포매터는 스레드 안전성을 보장한다