Python datetime 如何處理時區信息

在 Python 常用日期處理 -- 內置模塊 datetime 探討了 Python 如何使用 datetime, 如果是一個跨時區的應用(Web 應用都是)，就不能只存儲一個時間而不帶時區，如此，全球用戶將會看到一個相同的時間字符串，白天黑夜就錯亂了。比說用戶信息的更新時間存儲為 2020-07-07 13:46:08, 上海的用戶和芝加哥的用戶看到的是同一個時間字符串，實質上卻相差好多個小時。

我們可以這么做，在服務端只存儲一個 Timestamp 長整型值或 UTC 時間，Timestamp 是無關乎時區的，它總是相對于一個 UTC 時間的偏移值; 然后由客戶端根據本地時區來顯示當地時間。不過在服務端存儲為 Timestamp 或 UTC 可讀性就不強了，打開文件看到 Timestamp 整形值，大腦是無法直接轉換為日期，UTC 時間略好一些。

另一種做法可在服務端存儲為開發者便于理解的帶時區的時間，如 2020-07-07T13:46:08.342+08:00, 客戶獲得該時間，因為帶有時區信息也就能轉換為客戶端本地時間。

客戶端請求時還可以把本地的時區信息傳送給服務端，由服務端轉換為相應的本地時間發送給客戶端，但 HTTP 頭信息默認不帶時區信息，客戶端必須主動發送它。

本人傾向于在服務端存為帶時區的時間，2020-07-07T13:46:08.342+08:00 是一個標準的存儲格式(ISO_OFFSET_DATE_TIME)，客戶端收到它再轉換本地時間，JavaScript 一個很好的組件 moment 處理時間。

探索 Python 對時區的處理

Python 內置組件不能像 Java 的 ZoneId.of("Asia/Shanghai") 直接以時區名獲得 Zone，而需要知道與標準時區的偏移，如上海是東八區，在 Python 中要用 timezone(timedelta(hours=+8)).

那么來看 Python 中輸出帶時區信息，以下是一些應用 Pytho 時區 timezone 的例子

from datetime import datetime, timezone, timedelta
 
tz = timezone(timedelta(hours=+8))
 
fmt = '%Y-%m-%dT%H:%M:%S.%f%z'
zoned_time1 = datetime.today().astimezone(tz)
print(1, zoned_time1.strftime(fmt))  # 2020-07-08T04:30:26.221450+0800
 
zoned_time2 = datetime.now(tz)
print(2, zoned_time2.strftime(fmt))  # 2020-07-08T04:30:26.221543+0800
 
zoned_time3 = datetime.utcnow()
print(3, zoned_time3.isoformat())   # 2020-07-07T20:30:26.221848
 
print(4, zoned_time2.strftime('%Y-%m-%dT%H:%M:%S.%f%Z')) # 2020-07-08T04:30:26.221543UTC+08:00
 
timestamp = datetime.today().timestamp()
print(5, timestamp)         # 1594153826.221895
print(6, datetime.fromtimestamp(timestamp, tz=tz)) # 2020-07-08 04:30:26.221895+08:00
 
zoned_time4 = datetime(2020, 7, 8, 4, 23, 53, 112, tzinfo=tz)
print(7, zoned_time4.isoformat())  # 2020-07-08T04:23:53.000112+08:00
 
print(8, zoned_time2.isoformat())  # 2020-07-08T04:30:26.221543+08:00

輸出為, 已加到上面源代碼中

1 2020-07-08T04:30:26.221450+0800
2 2020-07-08T04:30:26.221543+0800
3 2020-07-07T20:30:26.221848
4 2020-07-08T04:30:26.221543UTC+08:00
5 1594153826.221895
6 2020-07-08 04:30:26.221895+08:00
7 2020-07-08T04:23:53.000112+08:00
8 2020-07-08T04:30:26.221543+08:00

時間字符串中要帶有時區信息，首先時間要轉換為帶時區的，如用

datetime.astimezone(tz)          # 已有時間轉換為帶時區的
datetime.fromtimestamp(timestamp, tz=tz) # 從 timestamp 構建 datetime 時加上時區

找到 Python 輸出標準格式的方法

從上面的輸出結果看第 8 行 2020-07-08T04:30:26.221543+08:00 接近于 Java 的 ISO_OFFSET_DATE_TIME 格式，只是毫秒段 Python 用了 6 位數字，參考 strftime-strptime-behavior 的 Python datetime 格式字符串定義找不到如何把毫秒段收縮為 3 位。

不過注意到 datetime.isoformat() 方法還有一個 timespec 可用，執行下面的代碼

from datetime import datetime, timezone, timedelta
 
tz = timezone(timedelta(hours=+8))
now = datetime.now(tz)
print(now.isoformat(timespec='milliseconds'))

輸出為

2020-07-08T04:41:10.793+08:00

這正式我們想要的。還不僅僅是，繼續往下讀，我們還需要讓 Python 支持夏令時，否則對于芝加哥時間夏天和冬天看到的都是 -5, 那是不對的。

pytz 組件構建時區

Python 也有一個通過時區名稱獲得 timezone 的組件，那就是 pytz - Python TimeZone

$ pip install pytz

測試 pytz

from datetime import datetime
from pytz import timezone
 
tz_shanghai = timezone('Asia/Shanghai')
tz_chicago = timezone('America/Chicago')
 
print(datetime.now(tz=tz_shanghai).isoformat(timespec='milliseconds'))
print(datetime.now(tz=tz_chicago).isoformat(timespec='milliseconds'))

輸出為

2020-07-08T04:55:29.699+08:00
2020-07-07T15:55:29.699-05:00

關于夏令時與冬令時

國內實行夏令時制還是很多年前的事了，80 后初期生人或許還有些印象，就是下午放了學走到街上就能看到《新聞聯播》。為了達成一切形式的統一，我們不再實行夏令時制了，避免了造成可能的分裂。但其他國家仍然有下令時，這會造成同一個地方在一年中產生兩個時區。

例如芝加哥，在夏季時 timezone 是 -05:00, 冬季時是 -06:00.

現在就來看一下 Python 是否能正確的處理夏令時(Date Saving Time)與冬令時(Night Saving Time)。回看上面代碼是在 7 月份執行的結果，此時如果把本地時間改為 12 月份，再看輸出

2020-12-08T06:10:27.862+08:00
2020-12-07T16:10:27.862-06:00

上海的時區仍然為 +08:00, 而芝加哥的時區變成了 -06:00

Python 本身不支持對時令的支持，Python 只知道與 UTC 標準時區的偏移，timezone(timedelta(hours=-5)，夏天冬天它的偏移都是 -5，實現夏令冬令時是由 pytz 達成的，同樣的 tz = timezone('America/Chiago')

夏天的結果是 Python 的 timezone(timedelta(hours=-5))
冬天的結果是 Python 的 timezone(timedelta(hours=-6))

對比 Java 對時區的處理

不妨看下隔壁 Java 是如何對時區處理的，分別測試了新舊時間 API

Date today = new Date();
System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss.SSSXXX").format(today));
 
ZonedDateTime now = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println(now.format(DateTimeFormatter.ISO_OFFSET_DATE_TIME));

2020-07-07T14:53:55.017-05:00
2020-07-08T03:53:55.031+08:00

小結一下

時間用 Timestamp(長整形值) 或統一的 UTC 時間存儲和傳輸，在顯示時轉換為本地時間，但存儲介質上可讀性差
用 timezone(timedelta(hours=-5)) 應用時區來存儲，可讀性增強，但會有夏/冬令時間誤差問題
用 pytz 的 timezone('America/Chicago') 由時區名來構造 timezone 很好的解決了時區和夏/冬令時的問題

以上就是Python datetime 如何處理時區信息的詳細內容，更多關于Python datetime 處理時區信息的資料請關注億速云其它相關文章！