【Python模块】日期时间

news2025/1/19 16:57:37

在平时开发工作中，我们经常需要用到日期时间，比如日志记录、日期时间的计算、时间字段的赋值等。Python 提供了 time 模块、datatime 模块及子模块、calendar 模块等内置模块，可实现对日期时间的设置、获取、转换等常见操作。

一、日期时间的相关术语

提起日期时间，有必要先梳理下相关术语的含义，有助于理解使用，常见的术语有：

1、epoch time（新纪元时间）

表示时间开始的起点，不同平台上这个时间点的值不尽相同，对于 Unix 而言，epoch time 为 1970-01-01 00:00:00 UTC。

2、UTC time（世界协调时）

UTC 是 Universal Coordinated Time 的简称，也被称为 GMT（Greenwich Mean Time - 格林威治标准时间），UTC 是现代计时的基础，它为累计时间和本地时间之间的转换提供了一条通用的基线，UTC 时间通常用 Z 表示。

以格林威治（本初子午线）作为世界计算时间和经度的起点，UTC 的时区偏移量为 0。东 N 区的时间比 UTC 时间早 N 个小时，即 UTC time + N 小时就是东 N 区的本地时间；而西 N 区时间比 UTC 时间晚 N 个小时，即 UTC time - N 小时就是西 N 区的本地时间。

通常说的北京时间（本地时间的一种），指的是中国北京位于东八区，比 UTC 时间早8个小时，北京时间则用 UTC+8 表示。

3、timestamp（时间戳）

也称为 Unix 时间或 POSIX 时间，时间戳是表达时间的一种方式，表示从格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒开始到现在所经过的毫秒数（需要注意，有些编程语言的相关方法返回的是秒数）。时间戳本质上是时间差值，该值与时区无关。

4、展示时间格式

当使用展示时间格式表达时间含义时，需要将日期和时间分开表示，可分为年、月、日、时、分、秒等，比如当前北京时间为：2022/11/26 18:16:59。

目前用 ISO 8601 标准描述展示时间格式，全球日期和时间的写法为：8位日期格式，T或者空格，4-9位时间，使用Z或者+/- 2位时区偏移量，秒（可选），如下：

2022-11-26T19:10:59.123+08
2022-11-26 19:10:59-08
2022-11-26 19:10:59Z
2022-11-26 19:10:00.123+23:45

需要注意，展示时间格式与特定的日历也有一定的关联。世界上不同的地方存在着不同的历法，表达时间含义也会有所区别，比如：公历有平年和闰年的区别；一些宗教历法中会以某些重要人物作为开始时间（xxx二世）等等。

不过，我们也可以使用时间戳表达时间含义，只是没有展示时间格式看起来简单友好。

5、时区、时区偏移量、夏令时（DST）

时区是一组用于确定本地时间的规则，与特定地理区域的累计时间相关。而累计时间是一种在计算机中标识时间的方式，从特定时间点（也称“纪元”）到当前时间累计的整数单位时间。

如果要关联到本地时间，时区规则中必须要考虑时区偏移量和任何夏令时的变更。

时区偏移量是一个数量，根据世界各地相对于本初子午线的位置，基于 UTC 时间进行加减得到。通常偏移量以1小时为间隔单位，但也可以存在不同，如 30 分钟或 45 分钟。时区偏移量的表示，通常在时间格式的后面+或-偏移量，比如北京时间的偏移量可表示为：2022-11-26 18:20:20+08:00。

夏令时（DST），也称为“夏季时间”，主要是为了让人们在晚上有更多日照时间。在不同国家夏令时是不同的（甚至一个国家部分地区DST也不一样），并且常常会由于一些特殊事件，而进行一次性的修改。同时，并非所有地区都遵守夏令时，通常靠近赤道的地区不需要夏令时的。在做时间转换时，了解当地什么时间引入夏令时，什么时间废除夏令时，以及夏令时什么时间开始，什么时间结束（每年可能有所不同），是非常重要的。

6、浮选时间

浮选时间仅仅代表一个名义时间，在世界各地的所有时区都会以相同的方式呈现，它没有对应明确的累计时间，我们通常称此类时间为浮选时间。

浮选日期和时间表示：

# 和全球时间和日期格式一致, 但没有时区偏移量信息
2022-11-26T19:10:59.123
2022-11-26 19:10:59

浮选时间不会属于特定的时区，当绑定上对应的时区信息后，浮选时间会生成一系列可被接收的累计时间的值。举一些浮选时间事件的例子，有助于理解，比如：早上八点上班打卡、卡塔尔世界杯开幕时间、王者荣耀明天开启新赛季等等，这些都不需要考虑时区。

至此，了解和熟悉相关日期时间术语含义后，可以玩转起来了。

二、time 模块

time 模块用于对时间类型的获取及转换操作，而时间类型大致分为：时间字符串、时间戳、时间元组，特点如下：

  • 时间字符串：按指定格式输出时间，比如 20221126235959。
  • 时间戳：指从1970年1月1日0时0分0秒开始所经过的秒数（通常单位为毫秒，而 Python 是秒）。
  • 时间元组：用元组结构保存日期时间，比如 time.struct_time(tm_year=2022, tm_mon=11, tm_mday=26, tm_hour=19, tm_min=20, tm_sec=59, tm_wday=6, tm_yday=350, tm_isdst=0)。

2.1 日期时间格式化

参数选项及含义，参考如下：

常用的时间日期格式有：%Y-%m-%d %H:%M:%S、%Y/%m/%d %H:%M:%S、%Y%m%d%H%M%S。

2.2 时间字符串

获取时间字符串的方法有：ctime()、asctime()，默认格式为：星期 月 日 时:分:秒 年。

# WARNING:root:当前时间(字符串): Sun Nov 27 10:54:55 2022, type: <class 'str'>
logging.warning(f'当前时间(字符串): {time.ctime()}, type: {type(time.ctime())}')
# WARNING:root:当前时间(字符串): Sun Nov 27 10:54:55 2022, type: <class 'str'>
logging.warning(f'当前时间(字符串): {time.asctime()}, type: {type(time.asctime())}')

2.3 时间戳

时间戳的本质是时间差值，因为默认时间单位为秒，返回的是 float 类型，获取时间戳的方法有：time()、time_ns()。

# WARNING:root:当前时间(时间戳,单位秒): 1669517695.3470187, type: <class 'float'>
logging.warning(f'当前时间(时间戳,单位秒): {time.time()}, type: {type(time.time())}')
# WARNING:root:当前时间(时间戳,单位纳秒): 1669517695347018700, type: <class 'int'>
logging.warning(f'当前时间(时间戳,单位纳秒): {time.time_ns()}, type: {type(time.time_ns())}')

2.4 时间元组

也称为时间数组，是以元组类型作为参数或返回结果，获取日期元组的方法有：mgtime()、localtime()，前者是 UTC 时间，后者是本地时间。

# 返回UTC时间
logging.warning(f'当前时间(时间元组): {time.gmtime()}, \ntype: {type(time.gmtime())}')
# 返回本地时间
logging.warning(f'当前时间(时间元组): {time.localtime()}, \ntype: {type(time.localtime())}')

日志打印如下：

2.5 三者之间的转换

时间字符串、时间戳、时间元组之间是可以相互转换的，转换方法如下：

<1>、时间字符串转时间元组

# WARNING:root:当前时间(字符串转时间元组): time.struct_time(tm_year=2022, tm_mon=10, tm_mday=1, tm_hour=23, tm_min=59, tm_sec=59, tm_wday=5, tm_yday=274, tm_isdst=-1)
format1 = "%Y%m%d%H%M%S"
logging.warning(f'当前时间(字符串转时间元组): {time.strptime("20221001235959", format1)}')

<2>、时间元组转时间字符串（有2种转换方法）

# WARNING:root:当前时间(时间元组转时间字符串): 2022-11-27 11:09:43
format2 = "%Y-%m-%d %H:%M:%S"
logging.warning(f'当前时间(时间元组转时间字符串): {time.strftime(format2, time.localtime())}')

# WARNING:root:当前时间(时间元组转时间字符串): Sun Nov 27 11:09:43 2022
logging.warning(f'当前时间(时间元组转时间字符串): {time.asctime(time.localtime())}')

<3>、时间元组转时间戳（会截掉小数点后的数值）

# WARNING:root:当前时间(时间元组转时间戳): 1669518803.0
logging.warning(f'当前时间(时间元组转时间戳): {time.mktime(time.localtime())}')
# WARNING:root:当前时间(时间戳): 1669518803.9799008
logging.warning(f'当前时间(时间戳): {time.time()}')

<4>、时间戳转时间元组

# WARNING:root:当前时间(时间戳转时间元组): time.struct_time(tm_year=2022, tm_mon=11, tm_mday=27, tm_hour=11, tm_min=17, tm_sec=55, tm_wday=6, tm_yday=331, tm_isdst=0)
logging.warning(f'当前时间(时间戳转时间元组): {time.localtime(time.time())}')
# OSError: [Errno 22] Invalid argument
logging.warning(f'当前时间(时间戳转时间元组): {time.localtime(time.time_ns())}')

有了上面四种转换之后，时间字符串转时间戳，或时间戳转时间字符串就简单了。

2.6 其他 API

涉及时区的相关属性有：

  • time.altzone：返回格林威治西部的夏令时地区的偏移秒数；
  • time.timezone：返回当地时区（未启动夏令时）距离格林威治的偏移秒数；
  • time.tzname：返回当前标准时间&地区夏令时；
# -32400
logging.warning(f'其他API(时区偏移秒数，考虑夏令时): {time.altzone}')
# -28800
logging.warning(f'其他API(时区偏移秒数，未考虑夏令时): {time.timezone}')
#  ('中国标准时间', '中国夏令时')
logging.warning(f'其他API(当前标准时间&地区夏令时): {time.tzname}')

休眠和耗时统计的方法有：

  • time.sleep(seconds)：设置休眠时间（单位秒）；
  • time.perf_counter()：用于耗时统计计算（单位秒）；
  • time.perf_counter_ns()：用于耗时统计计算（单位纳秒）；
start = time.perf_counter_ns()
time.sleep(10)
end = time.perf_counter_ns()
# WARNING:root:其他API(休眠10s，耗时统计): 10.0022121
logging.warning(f'其他API(休眠10s，耗时统计): {end - start}')

与进程和线程时间计数相关的方法有（计时不包括休眠的时间）：

  • process_time()：返回当前进程的系统和用户CPU时间之和的值（以秒为单位）；
  • process_time_ns()：返回当前进程的系统和用户CPU时间之和的值（以纳秒为单位）；
  • thread_time()：返回当前线程的系统和用户CPU时间之和的值（单位秒）；
  • thread_time_ns()：返回当前线程的系统和用户CPU时间之和的值（单位纳秒）；
# 0.265625，float类型
logging.warning(f'其他API(进程): {time.process_time()}')
# 265625000，int类型
logging.warning(f'其他API(进程): {time.process_time_ns()}')
# 0.265625，float类型
logging.warning(f'其他API(线程): {time.thread_time()}')
# 265625000，int类型
logging.warning(f'其他API(线程): {time.thread_time_ns()}')

三、datatime 模块及子模块

该模块下又包含了日期/时间/日期时间/时间间隔/时区及时区信息等子模块。date/time/datetime 等模块更精细化分了时间；timedelta 模块提供了许多关于日期时间的计算操作；timezone/tzinfo 等模块是与时区相关，通常用到哪个模块才去导入该子模块。

3.1 date/time/datetime子模块

datetime.date 模块提供了对日期（年月日）的 API。

构造和获取日期、星期几的方法有：

# 2022-11-27
print(f'日期API(构造日期): {date(2022, month=11, day=27)}')
today = date.today()
print(f'日期API(年-月-日): {today}')
print(f'日期API(年-月-日,格式化): {date.isoformat(today)}')
# Return a 3-tuple containing ISO year, week number, and weekday
# 日期API(年月日,格式化): (2022, 47, 7)
print(f'日期API(年月日,格式化): {date.isocalendar(today)}')
# 星期天
print(f'日期API(星期几): {today.weekday()+1}')
print(f'日期API(星期几): {today.isoweekday()}')

日期格式的转换方法有：

today = date.today()
# Mon Nov 28 00:00:00 2022
print(f'日期API(转日期字符串,默认格式): {date.ctime(today)}')
# 2022/11/28
print(f'日期API(转日期字符串,指定格式): {date.strftime(today, "%Y/%m/%d")}')
# time.struct_time(tm_year=2022, tm_mon=11, tm_mday=28, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=0, tm_yday=332, tm_isdst=-1)
print(f'日期API(转元组): {date.timetuple(today)}')
# 738487
print(f'日期API(转数字序列): {date.toordinal(today)}')
print(f'日期API(数字序列转日期): {date.fromordinal(738487)}')
# 2022-11-28，time为time模块的导入，而非datetime子模块time
print(f'日期API(时间戳转日期): {date.fromtimestamp(time.time())}')

日期的属性：

today = date.today()
# 2022-11-28
print(f'日期API(年-月-日): {today.year}-{today.month}-{today.day}')
# 1 day, 0:00:00
print(f'日期API(当前日期最小单位): {today.resolution}')
# 9999-12-31
print(f'日期API(当前日期最大值): {today.max}')
# 0001-01-01
print(f'日期API(当前日期最小值): {today.min}')

datetime.time 模块提供了对时间（年时分秒）的 API，如下：

current_time = time(11, 59, 59)
print(f'时间API(当前时间)：{time.isoformat(current_time)}')
print(f'时间API(当前时间)：{time.fromisoformat(str(current_time))}')
print(f'时间API(当前时间)：{time.strftime(current_time,"%H/%M/%S")}')
# 0:00:00.000001
print(f'当前时间最小单位：{current_time.resolution}')
# 【00:00:00,23:59:59.999999】
print(f'当前时间区间为：【{current_time.min},{current_time.max}】')
# 11/59/59
print(f'当前时间为：{current_time.hour}/{current_time.minute}/{current_time.second}')

datetime.datetime模块提供了对时间（年月日时分秒）的API。

时间日期和星期的 API（本地时间）：

# 构造日期时间
current_datetime = datetime(year=2022, month=11, day=28, hour=11, minute=59, second=59)
# 2022-11-28 08:13:40.093939
print(f'今天：{datetime.today()}')
print(f'当前日期时间：{datetime.now()}')
# 2022-11-28T08:13:40.093938
print(f'当前时间（标准时间，带T）：{datetime.isoformat(datetime.now())}')
# 2022-11-28
print(f'当前日期：{datetime.date(datetime.now())}')
# 08:13:40.093938
print(f'当前时间：{datetime.time(datetime.now())}')
# 1
print(f'当前日期时间的星期：{datetime.isoweekday(datetime.now())}')
print(f'当前日期时间的星期：{datetime.weekday(datetime.now())+1}')

使用 UTC 时间，如下：

"""UTC时间"""
printg(f'当前日期时间(utc)：{datetime.utcnow()}')
print(f'当前日期时间元组(utc)：{datetime.utctimetuple(datetime.utcnow())}')
print(f'当前时间戳(utc)：{datetime.utcfromtimestamp(current_timestamp)}')

日期时间格式的转换，如下：

now = datetime.now()
# 20221128200116
print(f'日期时间对象(转字符串)：{datetime.strftime(now, "%Y%m%d%H%M%S")}')
# 2022-11-28 20:01:16
print(f'当前日期时间字符串(转日期时间对象)：{datetime.strptime(str(now).split(".")[0], "%Y-%m-%d %H:%M:%S")}')
# 1669636876.113206
print(f'日期时间对象(转时间戳)：{datetime.timestamp(now)}')
# 2022-11-28 20:01:16.113206
print(f'时间戳(转日期时间对象)：{datetime.fromtimestamp(datetime.timestamp(now))}')
# time.struct_time(tm_year=2022, tm_mon=11, tm_mday=28, tm_hour=20, tm_min=0, tm_sec=32, tm_wday=0, tm_yday=332, tm_isdst=-1)
print(f'日期时间对象(转时间元组)：{datetime.timetuple(now)}')
# (2022, 48, 1)
print(f'日期时间对象(转时间元组)：{datetime.isocalendar(datetime.now())}')
# 2022-11-28 00:00:00
print(f'当前日期：{datetime.fromisocalendar(year=2022, week=48, day=1)}')
# 738487
print(f'日期时间对象(转数字序列)：{datetime.toordinal(now)}')
# 2022-11-28 00:00:00
print(f'数字序列(转日期时间对象)：{datetime.fromordinal(datetime.toordinal(now))}')

3.2 timedelta子模块

该模块用来计算日期时间加减及两个日期时间的间隔数。

日期时间的加减，如下：

"""日期时间的加减"""
ctime = datetime.now()
print(f'当前日期时间减去1天：{ctime + timedelta(days=-1)}')
print(f'当前日期时间减去1秒：{ctime + timedelta(seconds=-1)}')
print(f'当前日期时间减去1微秒：{ctime + timedelta(microseconds=-1)}')
print(f'当前日期时间减去1毫秒：{ctime + timedelta(milliseconds=-1)}')
print(f'当前日期时间减去1分钟：{ctime + timedelta(minutes=-1)}')
print(f'当前日期时间减去1小时：{ctime + timedelta(hours=-1)}')
print(f'当前日期时间减去1周：{ctime + timedelta(weeks=-1)}')
# 加法类似
print(f'当前日期时间加上1天：{ctime + timedelta(days=1)}')

两个日期时间的间隔数计算，如下：

"""日期时间的间隔计算"""
ctime = datetime.now()
befor_time = ctime + timedelta(days=-1, hours=5, seconds=30)
print(f'两个时间的间隔天数：{(ctime - befor_time).days}')
print(f'两个时间的间隔分钟数：{(ctime - befor_time).min}')
print(f'两个时间的间隔秒数：{(ctime - befor_time).seconds}')
print(f'两个时间的间隔微秒数：{(ctime - befor_time).microseconds}')
print(f'两个时间的间隔总秒数：{(ctime - befor_time).total_seconds()}')

3.3 timezone子模块

该模块用来获取时区信息的，如下：

# 构造时区： timezone(offset, name=None)
china_tz = timezone(timedelta(hours=8), 'Asia/Shanghai')
dt = datetime.now(china_tz)
print(china_tz.tzname(dt))      # Asia/Shanghai
print(china_tz.utcoffset(dt))   # 8:00:00
print(china_tz.dst(dt))         # None
print(china_tz.fromutc(dt))     # 2022-11-28 16:06:35.398835+08:00
# 属性
print(timezone.utc)         # utc 时区
print(timezone.min)         # UTC-23:59
print(timezone.max)         # UTC+23:59

四、calendar 模块

该模块可提供不同格式的日历打印，星期的设置和判断，闰年的判断等功能。

4.1 Calendar对象

通过  calendar.Calendar() 方式创建日历对象，该对象实例可用来：判断星期几、获取当月的完整日期等。

比如，判断星期几：

# 0表示周一，直到6（周日）
cal = calendar.Calendar()
for wd in cal.iterweekdays():
    print(f'今天是周：{wd + 1}')

比如，获取当月完整日期的迭代器：

cal = calendar.Calendar()
# 打印了 2022-10-31、2022-11-01、2022-11-02 ..... 2022-12-02、2022-12-03、2022-12-04
for mds in cal.itermonthdates(2022, 11):
    print(f'{mds}')

也可以返回列表形式，如下：

cal = calendar.Calendar()
'''
以一周为列表
[datetime.date(2022, 10, 31), datetime.date(2022, 11, 1), datetime.date(2022, 11, 2), datetime.date(2022, 11, 3), datetime.date(2022, 11, 4), datetime.date(2022, 11, 5), datetime.date(2022, 11, 6)]
[datetime.date(2022, 11, 7), datetime.date(2022, 11, 8), datetime.date(2022, 11, 9), datetime.date(2022, 11, 10), datetime.date(2022, 11, 11), datetime.date(2022, 11, 12), datetime.date(2022, 11, 13)]
[datetime.date(2022, 11, 14), datetime.date(2022, 11, 15), datetime.date(2022, 11, 16), datetime.date(2022, 11, 17), datetime.date(2022, 11, 18), datetime.date(2022, 11, 19), datetime.date(2022, 11, 20)]
[datetime.date(2022, 11, 21), datetime.date(2022, 11, 22), datetime.date(2022, 11, 23), datetime.date(2022, 11, 24), datetime.date(2022, 11, 25), datetime.date(2022, 11, 26), datetime.date(2022, 11, 27)]
[datetime.date(2022, 11, 28), datetime.date(2022, 11, 29), datetime.date(2022, 11, 30), datetime.date(2022, 12, 1), datetime.date(2022, 12, 2), datetime.date(2022, 12, 3), datetime.date(2022, 12, 4)]
'''
for mdc in cal.monthdatescalendar(2022, 11):
    print(f'{mdc}')

当然，也可以使用如下 API 获取当月的日期（需要遍历迭代器获取）：

  • cal.itermonthdays(year, month)：返回当月的迭代器。
  • cal.itermonthdays2(year, month)：返回当月的迭代器，元组结构，类似这种 (28, 0)。
  • cal.itermonthdays3(year, month)：返回当月的迭代器，元组结构，类似这种 (2022, 11, 28)
  • cal.itermonthdays4(year, month)：返回当月的迭代器，元组结构，类似这种 (2022, 11, 28, 0)。

还有也可以返回列表格式，年和月的都有对应的 API：

cal = calendar.Calendar()
cal = calendar.Calendar()
for yd in cal.yeardatescalendar(2022):
    print(f'{yd}')
for ydc in cal.yeardayscalendar(2022):
    print(f'{ydc}')
for ydc2 in cal.yeardays2calendar(2022):
    print(f'{ydc2}')

4.2 日历打印的几种姿势

<1>、生成纯文本日历

需要先通过 calendar.TextCalendar() 构造纯文本日历对象，以下 API 可实现日历打印：

  • formatyear(year)：打印指定的年历（3X4），需要通过 print() 函数打印；
  • pryear(year)：同上，打印指定的年历（3X4），直接打印；
  • formatmonth(year, month)：打印指定的月历，需要通过 print() 函数打印；
  • prmonth(year, month)：同上，打印指定的月历，直接打印；

<2>、生成HTML日历

需要先通过 calendar.HTMLCalendar() 构造 HTML 日历对象，以下 API 可实现日历打印：

  • formatyear(year)：打印指定的年历（table标签组成），需要通过 print() 函数打印；
  • formatmonth(year, month)：将一年的日历作为完整的HTML页返回；
  • formatmonth(year, month)：打印指定的月历，需要通过 print() 函数打印；

<3>、其他方式

使用 calendar 模块直接提供的 API，本质上也是纯文本日历，如下所示：

# 打印年份日历
print(calendar.calendar(2022))
calendar.prcal(2022)
# 打印月份日历
print(calendar.month(2022, 11))
calendar.prmonth(2022, 11)

以 2022 年的年历为例，打印内容如下：

                                  2022

      January                   February                   March
Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su
                1  2          1  2  3  4  5  6          1  2  3  4  5  6
 3  4  5  6  7  8  9       7  8  9 10 11 12 13       7  8  9 10 11 12 13
10 11 12 13 14 15 16      14 15 16 17 18 19 20      14 15 16 17 18 19 20
17 18 19 20 21 22 23      21 22 23 24 25 26 27      21 22 23 24 25 26 27
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4.3 简单的日历文本判断

对于简单的日历文本，可以设置星期和判断星期几：

# 星期，默认0为星期一，直到6（星期天）
print(f'今天是星期：{calendar.weekday(2022, 11, 28)}')  # 0
print(f'今天是星期：{calendar.firstweekday()}')  # 0
calendar.setfirstweekday(calendar.TUESDAY)  # 设置每周开始（周二）
print(f'今天是星期：{calendar.firstweekday()}')  # 1

可以判断闰年：

# 闰年
print(f'2022年是闰年：{calendar.isleap(2022)}')  # False
print(f'2010~2022之间是闰年的个数：{calendar.leapdays(2010, 2022)}')  # 3

也可以判断具体月份有多少天：

print(f'11月有多少天：{calendar.monthrange(2022, 10)[1]}')  # 30

至此，关于日期时间的基础知识和模块API等内容都梳理完毕。实际项目中，都会有自己实现和管理的时间工具类，而这些工具类的基础也恰恰是这些东西，因此也比较重要。

【人生苦短，学习Python！Python模块系列将持续更新和记录......】

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