如何在Java Calendar API中使用Julian Day Numbers？

Question

Julian Day Numbers是一种将时间戳表示为自公元前4713年1月1日中午UTC以来连续天数(和小数天数)的方法.Java 7 SE API不包含对此格式的支持.使用过SQLite数据库的开发人员可能使用了strftime()函数提供的本机Julian Day支持.

将时间戳表示为Julian Day Numbers的优点包括:

• 日期和时间可以表示为基本数据类型的毫秒精度(双精度)
• 一年中的日子比一天中的几天更具体
• 如果这种精确度不重要,可以解决"闰秒"的问题
• 日期算术之间的天数是微不足道的; 排序优先级很容易确定
• 很轻巧

缺点

• Java Date/Time API没有对JDN的内置支持
• 不适合进行非常精确的时间测量
• 仅为UTC定义,必须从UTC映射到本地时间
• 不适合向最终用户展示; 必须在显示之前转换/格式化

朱利安日数通常用于天文计算,其定义高度标准化并被接受.同样,修改后的朱利安日数(从1858年11月17日午夜开始计算)是标准定义并用于航空航天应用(见http://tycho.usno.navy.mil/mjd.html).

对于广泛使用日期/时间算法或按时间顺序排序的应用程序(或者如果持久化轻量级基元比持久化时间戳更具吸引力),在内部将日期和时间表示为JDN或MJD可能对您有意义.

以下代码定义了有助于将Julian Day Numbers或Modified Julian Day Numbers与Java Date/Time/Calendar API一起使用的函数.该代码基于Jean Meeus的"Astronomical Algorithms",第1版,1991年发表的算法.

public class JulianDay {

    private static final int YEAR = 0;
    private static final int MONTH = 1;
    private static final int DAY = 2;
    private static final int HOURS = 3;
    private static final int MINUTES = 4;
    private static final int SECONDS = 5;
    private static final int MILLIS = 6;

    :
    :

    // Converts a timestamp presented as an array of integers in the following
    // order (from index 0 to 6): year,month,day,hours,minutes,seconds,millis
    // month (1-12), day (1-28 or 29), hours (0-23), min/sec (0-59) to a
    // Modified Julian Day Number.
    // For clarity and simplicity, the input values are assumed to be well-formed;
    // error checking is not implemented in the snippet.

    public static double toMJD(int[] ymd_hms) {

        int y = ymd_hms[YEAR];
        int m = ymd_hms[MONTH];
        double d = (double) ymd_hms[DAY];

        d = d + ((ymd_hms[HOURS] / 24.0) +
                 (ymd_hms[MINUTES] / 1440.0) +
                 (ymd_hms[SECONDS] / 86400.0) +
                 (ymd_hms[MILLIS] / 86400000.0));

        if (m == 1 || m == 2) {
            y--;
            m = m + 12;
        }

        double a = Math.floor(y / 100);
        double b = 2 - a + Math.floor(a / 4);

        return (Math.floor(365.25 * (y + 4716.0)) +
               Math.floor(30.6001 * (m + 1)) +
               d + b - 1524.5) - 2400000.5;  // for Julian Day omit the 2400000.5 term
    }

    // Converts an Modified Julian Day Number (double) to an integer array representing
    // a timestamp (year,month,day,hours,mins,secs,millis). Works for all positive JDN

    public static int[] toTimestamp(double mjd) {

        int ymd_hms[] = { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 };
        int a, b, c, d, e, z;

        double jd = mjd + 2400000.5 + 0.5;  // if a JDN is passed as argument,
                                            // omit the 2400000.5 term
        double f, x;

        z = (int) Math.floor(jd);
        f = jd - z;

        if (z >= 2299161) {
            int alpha = (int) Math.floor((z - 1867216.25) / 36524.25);
            a = z + 1 + alpha - (int) Math.floor(alpha / 4);
        } else {
            a = z;
        }

        b = a + 1524;
        c = (int) Math.floor((b - 122.1) / 365.25);
        d = (int) Math.floor(365.25 * c);
        e = (int) Math.floor((b - d) / 30.6001);

        ymd_hms[DAY] = b - d - (int) Math.floor(30.6001 * e);
        ymd_hms[MONTH] = (e < 14)
                ? (e - 1)
                : (e - 13);
        ymd_hms[YEAR] = (ymd_hms[MONTH] > 2)
                ? (c - 4716)
                : (c - 4715);

        for (int i = HOURS; i <= MILLIS; i++) {
            switch(i) {
                case HOURS:
                    f = f * 24.0;
                    break;
                case MINUTES: case SECONDS:
                    f = f * 60.0;
                    break;
                case MILLIS:
                    f = f * 1000.0;
                    break;  
            }
            x = Math.floor(f);
            ymd_hms[i] = (int) x;
            f = f - x;
        }   

        return ymd_hms;
    }
}

这里也提供了这个答案:如何在Java Date和Julian day number之间进行转换？.在当前的帖子中,提供了该算法的参考文献以及一些更多的讨论.上述算法的实现也不包含Java API依赖(除了Math函数).

Answer 1

java.time

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Java 8 中内置的 java.time 框架后来取代了与最早版本的 Java 捆绑在一起的旧日期时间类。请参阅Oracle 教程。许多功能已在ThreeTen-Backport中向后移植到 Java 6 和 7，并在ThreeTenABP中进一步适应 Android 。

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java.time 类包括java.time.temporal.JulianFields. 此类提供了三种实现，TemporalField为仅朱利安日期值（无时间）提供有限支持。因此，您可以获得整数天数，而不是double问题中要求的天数。仔细阅读该类文档以确保它符合您的期望。请注意，与大多数其他 java.time 类不同，这些 Julian 类忽略任何距 UTC 的偏移量或时区信息（始终被视为本地日期）。

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• JULIAN_DAY \xe2\x86\x92 自第 0 天开始的总天数，即儒略历（公历 -4713-11-24 ）中的公元前 4713 年 1 月 1日。
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• MODIFIED_JULIAN_DAY \xe2\x86\x92 与 JULIAN_DAY 类似，但减去2_400_000.5（基本上删除儒略日期数字的前两位数字）。请注意，此处的结果比上面项目的儒略日期编号少一位 (-1)。
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• RATA_DIE \xe2\x86\x92 与上面两项类似，它是从纪元开始的天数计数。但这里的纪元是ISO 8601日期0001-01-01。
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在此示例中，我们从 ISO 8601 日期 开始1970-01-01。

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LocalDate localDate = LocalDate.of ( 1970 , 1 , 1 );\nlong julianDate = JulianFields.JULIAN_DAY.getFrom ( localDate );\nlong modifiedJulianDate = JulianFields.MODIFIED_JULIAN_DAY.getFrom ( localDate );\nlong rataDie = JulianFields.RATA_DIE.getFrom ( localDate );\n

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本地日期: 1970-01-01 | 朱利安日期： 2440588 | 修改朱利安日期：40587 | 拉塔模具：719163

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三十额外

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ThreeTen -Extra项目是 java.time 未来可能添加的实验性试验场。该名称来自定义 java.time 的JSR 310 。

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该库在其儒略历系统（Chronology ）中包含对儒略日期的额外支持。与 Java 8 中的支持一样，该库仅限于仅日期值（没有部分日期或时间）。

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使用这个库你可以实例化JulianDate对象。

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许多方法和功能供您研究。

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Answer 2

如果您愿意移出核心 JDK 类，那么Joda可以是一个解决方案。Joda 支持儒略历系统。从他们的文档页面：

Chronology julianChrono = JulianChronology.getInstance();
DateTime dt = new DateTime(1066, 10, 14, 0, 0, 0, julianChrono);

这就是儒略历系统中第 1066 年的黑斯廷斯战役。