深入解析 Java 中的日期时间格式化：实现 12 小时制 AM/PM 显示

2026-02-07 09:27:06 0条评论 1次阅读 0人点赞

在日常的软件开发工作中，处理日期和时间是一个不可避免的任务。你是否遇到过这样的情况：从数据库获取的时间戳是标准的 24 小时制（例如 13:30），但在前端展示给用户时，为了更人性化，需要将其转换为带有 "下午" 或 "PM" 标记的 12 小时制（例如 01:30 PM）？

在这篇文章中，我们将深入探讨 Java 中实现这一需求的各种方法。从简单的内置类使用，到原生的字符串处理逻辑，再到现代 Java 8 引入的全新时间 API，我们将一起全面掌握这些技能。无论你是处理日志记录、用户界面显示，还是生成报表，这些知识都能帮助你更游刃有余地处理时间格式化问题。

为什么时间格式化如此重要

在深入代码之前，我们首先需要理解为什么这项技能如此关键。计算机内部存储时间通常使用长整型的毫秒值，或者标准的 ISO 8601 格式。这种格式对机器非常友好，便于排序和计算，但对人类阅读却不那么直观。

想象一下，如果你的手机状态栏显示的是 "14:35:00 UTC+8" 而不是 "下午 2:35"，体验会如何？

因此，作为开发者，我们的角色不仅仅是存储数据，更是要在正确的场景下将数据转换为用户易于理解的形式。这不仅关乎代码逻辑，更关乎用户体验（UX）。

核心概念：纪元时间与 Date 类

在 Java 的早期版本（Java 1.0 及 Java 1.1）中，java.util.Date 类是处理时间的核心。为了理解后续的操作，我们需要先了解一个基础概念：纪元时间。

  • 纪元时间：在计算领域，这通常指的是 1970年1月1日 00:00:00 UTC（协调世界时）。这是 Unix 操作系统诞生的时间点，也是 Java 计算时间的基准。

当我们创建一个 INLINECODE399d25fe 对象时，如果不传入参数，Java 会自动捕获当前系统时间距离 1970 年 1 月 1 日的毫秒数。我们可以通过 INLINECODE859bafd6 方法看到这个庞大的数字。

虽然 Date 类在旧系统中非常常见，但由于它包含了一些设计上的缺陷（例如它是可变的，且年份是从 1900 开始计算），在现代开发中，我们通常会配合格式化类使用它，或者完全转向更现代的 API。但在很多遗留系统维护中，你依然会频繁遇到它。

方法一：使用 SimpleDateFormat 类（经典方法）

这是 Java 早期版本中最常用的方法。SimpleDateFormat 是一个用于以语言环境敏感的方式格式化和解析日期的具体类。它允许你定义任何自定义的模式来输出日期时间。

理解模式字母

SimpleDateFormat 的核心在于它的模式字符串。通过特定的字母，我们可以告诉解析器如何读取时间或如何输出时间。以下是几个关键的字母：

  • hh：表示 12 小时制的小时数（01-12）。这是我们要实现 AM/PM 格式的关键。
  • HH：表示 24 小时制的小时数（00-23）。
  • mm：表示分钟数（00-59）。
  • ss：表示秒数（00-59）。
  • a：表示 AM/PM 标记。

让我们看一个具体的例子，如何将当前时间转换为 "时:分 AM/PM" 的格式。

完整代码示例：获取当前时间并格式化

在这个例子中，我们将获取当前的系统时间，并将其格式化为带有 AM 和 PM 标记的 12 小时制。

import java.util.Date;
import java.text.SimpleDateFormat;

public class TimeFormatterExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 获取当前的日期和时间对象
        // Date 对象内部存储了从 1970年1月1日到现在的毫秒数
        Date currentDate = new Date();
        
        // 打印原始的 Date 对象，你会看到默认的格式：星期 月 日 时:分:秒 时区 年
        System.out.println("原始时间: " + currentDate);

        // 2. 定义输出格式
        // "hh" 代表 12小时制 (01-12)
        // "mm" 代表分钟
        // "a"  代表 AM/PM 标记
        // "ss" 可以添加代表秒
        SimpleDateFormat formatter = new SimpleDateFormat("hh:mm:ss a");

        // 3. 使用 format() 方法将 Date 对象转换为字符串
        String formattedTime = formatter.format(currentDate);

        // 4. 输出结果
        System.out.println("格式化后的时间: " + formattedTime);
    }
}

代码执行原理

当你运行这段代码时，formatter.format(currentDate) 这一步做了大量复杂的幕后工作：

  • 它提取 currentDate 中的本地时区信息。
  • 根据 24 小时制的小时数（例如 14:00），计算出 12 小时制的对应值（02:00）。
  • 判断小时数是处于上午区间还是下午区间，并追加 "a" 对应的标记文本（AM 或 PM）。

实际输出示例：

原始时间: Fri Oct 25 14:30:15 CST 2023
格式化后的时间: 02:30:15 PM

方法二：不使用日期类的手动转换（逻辑算法）

有时候，你手头的数据并非 Date 对象，而是一个单纯的字符串，例如来自 API 的 "15:45"。为了不引入额外的日期类开销，或者为了练习逻辑思维，我们可以手动编写算法来完成转换。

这种方法的核心在于数学运算和字符串分割。

逻辑解析

  • 分割：通过冒号 ":" 将时间字符串切分为小时、分钟和秒。
  • 判断：

* 如果小时数等于 0 或 小于 12，则是 AM。（注意：0点通常显示为 12点 AM）。

* 如果小时数等于 12，则是 PM。（12点 PM 是正午）。

* 如果小时数大于 12，则是 PM，并且需要减去 12 得到显示时间。

完整代码示例：手动字符串处理

下面的代码展示了如何处理一个输入的 24 小时制字符串，并输出完美的 12 小时制格式。这种方法不依赖 Date 类，非常轻量。

public class ManualTimeConversion {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试用例：下午时间
        String inputTime1 = "15:45:30";
        convert24To12(inputTime1);

        // 测试用例：上午时间
        String inputTime2 = "09:20:10";
        convert24To12(inputTime2);

        // 测试用例：午夜时间 (00点)
        String inputTime3 = "00:05:00";
        convert24To12(inputTime3);
        
        // 测试用例：正午时间 (12点)
        String inputTime4 = "12:00:00";
        convert24To12(inputTime4);
    }

    public static void convert24To12(String time24) {
        // 1. 使用 split 方法根据冒号分割字符串
        // 结果数组：[小时, 分钟, 秒]
        String[] timeParts = time24.split(":");

        // 2. 将小时部分提取出来并转为整数
        int hours24 = Integer.parseInt(timeParts[0]);
        String minutes = timeParts[1];
        String seconds = timeParts[2];

        String period; // 用于存储 AM 或 PM
        int hours12;   // 用于存储转换后的小时

        // 3. 核心转换逻辑
        if (hours24 >= 12) {
            period = "PM";
            // 如果是 12点整(正午)，小时数保持不变；否则减去12
            if (hours24 == 12) {
                hours12 = 12;
            } else {
                hours12 = hours24 - 12;
            }
        } else {
            period = "AM";
            // 如果是 0点(午夜)，显示为 12；否则保持原样
            if (hours24 == 0) {
                hours12 = 12;
            } else {
                hours12 = hours24;
            }
        }

        // 4. 格式化输出
        // String.format("%02d", hours12) 确保如果是单数小时，前面补0 (例如 9 变成 09)
        String formattedHour = String.format("%02d", hours12);
        
        System.out.println("原始时间: " + time24 + " -> 转换结果: " + formattedHour + ":" + minutes + ":" + seconds + " " + period);
    }
}

代码运行结果分析

运行上述代码，你将看到以下输出，这证明了我们的边界条件处理（如午夜和正午）是正确的：

原始时间: 15:45:30 -> 转换结果: 03:45:30 PM
原始时间: 09:20:10 -> 转换结果: 09:20:10 AM
原始时间: 00:05:00 -> 转换结果: 12:05:00 AM
原始时间: 12:00:00 -> 转换结果: 12:00:00 PM

方法三：使用现代 DateTimeFormatter (Java 8+)

虽然前两种方法在旧项目中很常见，但作为专业的开发者，我们必须提及 Java 8 引入的革命性日期时间 API（INLINECODE63cd45bf 包）。INLINECODE8249eea6 是非线程安全的，这在多线程环境下可能会导致难以排查的 bug。而新的 DateTimeFormatter 则是不可变且线程安全的。

这是编写新代码时的最佳实践。

代码示例：LocalTime 与 DateTimeFormatter

我们使用 INLINECODEdcccfb53 来处理纯时间（不包含日期），并使用 INLINECODEe508d8e3 进行格式化。

import java.time.LocalTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class ModernTimeFormat {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取当前时间
        LocalTime currentTime = LocalTime.now();
        
        // 定义自定义格式化器
        // 模式字母与 SimpleDateFormat 类似，但更严格
        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("hh:mm:ss a");
        
        // 格式化时间
        String formattedTime = currentTime.format(formatter);
        
        System.out.println("使用 Java 8 API 格式化: " + formattedTime);
        
        // 演示解析特定时间字符串
        String input = "14:30:00";
        LocalTime specificTime = LocalTime.parse(input); // 默认解析 ISO 格式
        System.out.println("解析时间: " + specificTime.format(formatter));
    }
}

实战中的最佳实践与常见陷阱

在实际开发中，我们不仅要知道如何写代码，还要知道如何写出健壮的代码。以下是一些你在开发中可能会遇到的问题及解决方案。

1. 常见错误：大小写字母的区别

在定义格式模式时，混淆大小写是最常见的错误。

  • 错误示例：INLINECODEfa5b513a。这里的 INLINECODE36509efb 代表 24 小时制（0-23）。即使你加了 a (AM/PM)，它也不会生效，因为 24 小时制通常不使用 AM/PM 标记。
  • 正确做法：要显示 AM/PM，请务必使用小写的 INLINECODEc8b05a14。INLINECODE88c4bccb。

2. 常见错误：ParseException 处理

在使用 INLINECODE8c1415bb 或 INLINECODEac5ccbb3 解析用户输入的字符串（例如 "12:00 PM"）转回 Date 对象时，如果用户输入格式错误，或者格式化器的模式定义错误，程序会抛出 INLINECODE395b349e 或 INLINECODE33e4c7c4。

最佳实践： 始终使用 try-catch 块来处理格式转换。

try {
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("hh:mm a");
    Date date = sdf.parse("02:30 PM"); // 解析字符串
    System.out.println("解析成功: " + date);
} catch (Exception e) {
    System.err.println("时间格式不正确，请检查输入: " + e.getMessage());
}

3. 性能优化建议

  • 避免重复创建格式化对象：INLINECODEa66b0adb 的创建成本相对较高。如果在循环或高频调用的方法中重复 INLINECODEbe6a6557，会造成不必要的性能开销。
  • 解决方案：如果使用的是 Java 8 的 INLINECODE30dd1f71，它是线程安全的，可以定义为 INLINECODE8fda509e 常量。如果是 INLINECODE9c82b9d0，因为它是线程不安全的，绝对不能定义为全局静态常量供多线程共享（除非加锁），建议每次使用时在方法内部 new 一个，或者使用 INLINECODEedd11e63 来保证线程安全下的复用。
// Java 8 推荐：全局共享常量，安全且高效
private static final DateTimeFormatter TIME_FORMATTER = 
    DateTimeFormatter.ofPattern("hh:mm:ss a");

总结与进阶

在这篇文章中，我们探索了在 Java 中处理 AM/PM 时间格式的多种方式。

  • SimpleDateFormat：虽然经典，但需注意线程安全问题和大小写敏感的模式定义。
  • 手动字符串分割：适合不需要日期对象逻辑的轻量级场景，或者为了深入理解时间转换算法。
  • Java 8 Time API：这是现代 Java 开发的标准，线程安全且设计清晰，强烈推荐在新项目中使用。

掌握这些工具后，你不仅能够满足基本的时间显示需求，还能处理复杂的时间解析和国际化场景。下一当你需要在界面上显示一个友好的时间时，你会知道哪种方式最适合当下的技术栈和业务需求。

希望这篇文章对你有所帮助。如果你有任何疑问，或者想分享你在处理日期时间时遇到的趣事，欢迎继续交流。让我们一起写出更优雅的 Java 代码！

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