133. 时区Time Zone

时区概念：

时间和空间是人们进行协作的前提，由于地球是圆的，很容易想到用经纬度确定空间的唯一性，而对于时间而言，人们对她的感知来源于空间中的运动或变化，在一个静置的空间中不会有时间存在，因此对时间的度量也是依托于运动或变化，太阳是地球上人人都能感知到的运动参考，自然而然的成为了度量时间的工具，由于人们的作息更多依靠的是太阳而不是众多统一运转的钟表，因此时间的制定需要能表达这种作息感受，使得不管对位于世界哪儿的人而言，同一个时间数字应能表达相似的感受，比如12点代表着太阳当空的正午， 7点左右是起床的清晨，19点是日落的傍晚，这样在沟通协作中就有了相同的前提。

为了做到这一点，1884年10月13日在华盛顿召开的国际经度会议（又称国际子午线会议）上，确定把通过英国伦敦Greenwich（通常翻译为格林尼治或格林威治）天文台的经线确定为0度经线，也称为本初子午线（prime meridian），地球一圈有360度，从0度经线向东180度为正数，向西180度为负，纬度自然地从赤道开始，北纬90度为正数，南纬90度为负数，这就确定了全球的位置。

有了经度后，将地球自转一圈定为24个小时，据此把地球像橘子一样分为24个区，太阳每转过一个区需要一小时，以0度经线东西各7.5度范围做第0时区，然后每15度划分为一个时区，每个时区以其中央经线所在时间作为该时区的区时，也称为该时区的地方时（本地时间），比如0度经线的时间就是0时区的地方时，相邻区的地方时在表示上相差一个小时，同样，时区以0度经线向东为正，向西为负，这样当确定一个时区的地方时就能推导出其他时区的地方时，全球时间就统一了，如果一个人自西向东走，每跨一个时区，所戴手表需要增加一个小时，比如7：30需要调整为8:30，反之如果自东向西走则减少一小时，东经180度和西经180度重合，理论上讲该经线应该是换日线，换日线两边的地方时相差一天，但为了避免换日线所在区域的时间混乱，前文所述的国际经度会议将换日线确定为一条沿着180度经线延伸的曲线，其按自然条件从人烟稀少的地方走，避免将人口繁多的地区或国家分成两半，从而避免该地区人们使用的时间相差一天。

通过以上原理确定的时间称为格林尼治标准时间（Greenwich Mean Time），简称GMT，这是世界第一个统一时间，在此之前世界各地有许多地方标准时间，这些地方标准在当地使用没有什么问题，但在全球性活动中就会导致协作沟通困难，比如期货、股票、赛事、跨国贸易运输等等，因此GMT时间被全球接受。

GMT时间是以地球自转为基础的时标，由于地球自转有季节性的变化和突然的不规则变化，实际上GMT采用的是平均时间（参考平太阳时），但随着科技的发展，人们发现地球的自转有逐渐变慢的趋势，这就导致了GMT时间并不均匀，理想状态下，时间应该是均匀的，换句话说物理上每一秒应当是一样长的，因此在1979年末在日内瓦举行的世界无线电行政大会上通过决议，确定用“世界协调时Universal Time Coordinated”取代格林尼治时间作为无线电通讯领域内国际标准时间，简称UTC，它不以地球自转为基础，而是以原子时为基础，由原子钟提供时间，其原理是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的，这种计时非常均匀稳定，可达到37亿年误差不超过1秒的水平，UTC在时刻上尽量接近GMT，以加闰秒的方式修正GMT时间，UTC 更加科学更加精确，在不需要精确到秒的情况下，可将GMT 和UTC 视为相同。

要在全球传递时间那么就需要在地方时上加上时区信息，实际使用中，有些国家很大，比如俄罗斯跨了11个时区，在沟通中带时区信息不太方便，因此有些国家会在内部统一时间或重新划定时区，如美国重新划定时区为“东部、中部、山地、太平洋”四个，大多数国家都是基于UTC时区而调整的；在中国一共跨了5个时区，人口最多的时区位于东八区，为方便沟通，全国统一采用了东八区时间，冠以首都名字，就是我们常听的“北京时间”，由于新疆离东八区太远，因此也被允许使用东六区时间，俗称新疆时间。

 

时区缩写：

由于各个国家可能重新划定时区，实际世界上有很多时区，每一个时区都有一个名字，为了书写方便，往往采用时区缩写，有些时区的名字缩写是相同的，因此同一个缩写可能对应着很多时区，比如中国标准时间“China Standard Time”的缩写是CST，而美国的中部标准时间“Central Standard Time”的缩写也是CST，这些缩写和时区对应表可参见：

  https://www.timeanddate.com/time/zones/

时区映射图可参考：https://www.timeanddate.com/time/map/

夏令时（daylight saving time）：

由于时区的定立，各时区的当地时间就定下来了，比如上班时间、航空时间、铁路时刻表都定下来了，随之作息规律就定下来了，但我们知道夏天天亮的早，黑的也早，如果不随太阳时间作息就会浪费很多能源，早晨天亮了却在睡觉，天黑了还在用电工作，因此就有人提出在夏天把时间提前以充分利用太阳，比如把7点调整为8点，这样一来原本8点上班的人们7点就需要上班了，因此必须早起，当然下班也随之提前一小时，这样就达到了充分利用阳光的目的，在冬天的时候再把时间调慢一小时恢复到原状，这样调整之后的时间就称为“日光节约时间daylight saving time”，简称DST，翻译为夏令时。

可见夏令时是一种人为调整时间的制度，这种制度节约了能源，但调时会有成本，也会打乱人们及动物的生物钟等等弊端，因此利弊之下也有反对声音，所以根据情况有些国家实行夏令时，有些国家不实行，实行夏令时的国家会在规定时间点将所有计时工具统一调慢或调快，包括电脑，这也涉及到了程序获取到的时间。我国在1986年至1991年曾实行夏令时随后取消，美国有部分地区实行，欧盟国家和瑞士从3月最后一个星期日到10月最后一个星期日实行夏令时，新西兰由于处于南半球，所以夏季和北半球相反，它从9月最后一个星期日到4月第一个星期天实行夏时。

在计算机中，由于夏令时的存在，各国家又不尽相同，这让时区计算变复杂了一些。

 

javascript时区：

在JS中，以函数方式调用Date()会返回一个日期时间字符串，如：

console.log(Date());

将输出类似：

Mon Dec 02 2019 16:58:18 GMT+0800 (中国标准时间)

这表示GMT时间，时区为东八区，括号里是时区名的本地化表示

如果以对象方式调用：

        var myDate=new Date();
        myDate.getTimezoneOffset();

这将返回当前本地时间与格林尼治标准时间的分钟差，这个差是受到夏令时影响的。

 

HTTP协议时区：

在HTTP响应头中，Date标头通常使用GMT时间，如下：

Sat, 30 Nov 2019 03:40:40 GMT

或：Sat, 30 Nov 2019 03:40:40 GMT +0800

在GMT后没有加时区信息时，表示格林威治当地时间（0时区的地方时），加了则表示对应时区的当地时间，通常没有加

 

PHP时间表示：

在PHP中time()函数返回的是一个时间戳，表示自从 Unix 纪元（格林尼治的地方时间 1970 年 1 月 1 日 00:00:00）到当前时间的秒数，注意是“格林尼治的地方时间”，因此时间戳是一个绝对时间值，和时区无关，换句话说，同一个时间戳，在不同时区下“date('Y-m-d H:i:s',$t)”函数将显示不同时间字符串。

php为每个时区都定义了一个标识符，字符串值，称为时区标识符，见该链接：

https://www.php.net/manual/zh/timezones.php

可使用以下函数查询PHP支持的所有时区标识符：

timezone_identifiers_list()

在设置中可用这些时区标识符指定脚本使用的时区，见下文。

中国统一采用东八区时间，即北京时间，时区标识符可使用“Asia/Shanghai”、“Asia/Hong_Kong”或“Asia/Taipei”，在系统中效果完全一样，也可以设置为“中华人民共和国”的简写：“PRC”

 

PHP时区相关设置：

配置：date.timezone

位于配置文件php.ini中，用于配置系统默认时区，其值为时区标识符，默认为空字符串，此时将用UTC，即0时区

配置：date.default_latitude

一个浮点数，表示默认纬度，默认值为31.7667

配置：date.default_longitude

一个浮点数，表示默认经度，默认值为35.2333

配置：date.sunrise_zenith

一个浮点数，表示默认日出天顶，默认值为90.83

配置：date.sunset_zenith

一个浮点数，表示默认日落天顶，默认值为90.83

注：后四个选项目前仅用于函数：date_sunrise()和date_sunset()，以返回和日出日落相关的信息

 

PHP时区相关主要函数：

date_default_timezone_set ( string $timezone_identifier )

设定脚本随后使用的时区，参数为时区标识符，参数无效则返回 FALSE，否则返回 TRUE，作用于所有日期时间函数，仅限当前脚本，并不修改配置

date_default_timezone_get ( void )

返回当前使用的默认时区，优先级依次为：

date_default_timezone_set()

date.timezone 配置选项

UTC 的默认时区

timezone_identifiers_list()

以数组方式返回PHP所支持的所有时区标识符，约四百多个

timezone_abbreviations_list()

返回时区缩写，数组值，键名为时区缩写，键值为该缩写包含的各时区数组，在时区数组中三个键：

dst：布尔值，该时区是否使用夏令时

offset：与格林尼治时间的时差，一个整数，单位秒

timezone_id：时区标识符

由于是否采用夏令时在各国中是变动的，比如我国曾经采用，现在不用，因此该函数返回的数据包含了历史数据，导致有很多时区标识符重复出现，因此该函数仅供参考

timezone_version_get()

返回系统使用的时区数据库的版本，一个字符串值，如：“2017.3”

timezone_location_get ( DateTimeZone $object )

返回时区相关的定位信息，返回一个数组，类似如下：

Array
(
    [country_code] => CN
    [latitude] => 31.23333
    [longitude] => 121.46666
    [comments] => Beijing Time
)

timezone_name_from_abbr( string $abbr [, int $gmtOffset = -1 [, int $isdst = -1 ]] )

返回时区标识符，通过时区缩写、时差偏移、是否受夏令时影响进行综合判断，无结果时，返回false。

参数如下：

$abbr：时区的缩写，见前文，一个缩写可能对应很多时区标识符；可为空字符串，此时用后两参数判断

$gmtOffset：与格林尼治地方时相差的秒数，一个整数，默认为“-1”，为-1时，将返回包含在这个缩写中的第一个时区，否则继续在其中查找具有该偏移的时区，如未找到依然返回第一个

$isdst：是否采用夏令时，1为采用，表示偏移是受夏令时影响的，0为不采用，偏移不受夏令时影响，默认为“-1”，默认值意为搜索时不考虑夏令时

 

PHP日期时间对象：

php提供了以下几个时间相关的对象以进行OOP编程：

日期时间对象DateTime：

示例：

date_default_timezone_set('Asia/Shanghai');
$date = new DateTime();
echo $date->format('Y-m-d H:i:s');

注意：

        $d=new \DateTime('2019-12-09 10:15:30',new \DateTimeZone('UTC'));
        $d->setTimezone(new \DateTimeZone('Asia/Shanghai'));
        echo $d->format('Y-m-d H:i:s');

将输出 2019-12-09 18:15:30，换句话说设置时区不会改变对象所表示的绝对时间

 

不可变日期时间对象DateTimeImmutable：

和日期时间对象完全一样，唯一的区别是不可修改，注意不可修改是指每次修改都将返回一个新的不可变日期时间对象，而不是修改时抛出异常，因此如果有修改操作，应该接受返回的值，示例：

$date = new \DateTimeImmutable();
$date=$date->setDate(2001, 2, 28);
echo $date->format('Y-m-d H:i:s');

日期时间接口DateTimeInterface：

以上两个对象都实现了此接口，常量定义位于该接口中

 

时区对象DateTimeZone：

用来表示一个时区，示例：

$tz = new DateTimeZone('Asia/Shanghai');
print_r($tz->getLocation());

 

时间间隔对象DateInterval：

用来表示两个时间点之间的间隔，也就是有多长时间，示例：

$interval = new DateInterval('P2Y3M4DT6H8M10S');
echo $interval->format('%y 年 %m 月 %d 天 %h 小时 %i 分钟 %s 秒 %f 微秒');

构造参数接收一个“时周标识符”用来表示时间间隔，无效标识符会抛出异常，格式规则如下：

以字母“P”开始，Y表示年，M月，D天，W周（不能和天同用），H小时，M分钟，S秒，全大写，不必给出全部标识符，但必须从大单位到小单位排列，如秒不能在月前，如果包含了表示时间的标识符（如时分秒，非日期标识符），则必须在这些标识符前面整体加T，仅加一个，换句话说：1分30秒记为：“PT1M30S”，而不是“PT1MT30S”， 3秒可写为：“PT3S”，而不必写为“PT0H0M3S”，数字没有上限，即月可以超过12，分也可以超过60等。

标识符也可以用日期格式串表示，如“P0001-00-04T00:00:00”，但这种表示方法数字有上限，如25时是无效的。

标识符中没有微秒，但间隔对象可能是计算返回的，如DateTime::diff()，因此输出格式有微秒占位符

 

时间迭代器对象DatePeriod：

用来在一个给定时间段内，用给定间隔进行迭代，换句话说，即用给定时间间隔去遍历一个时间范围，示例：

$start = new DateTime('2019-07-01');
$interval = new DateInterval('P7D');
$end = new DateTime('2019-07-31');
$recurrences = 4;
$iso = 'R4/2019-07-01T00:00:00Z/P7D';
$period = new DatePeriod($start, $interval, $recurrences);
$period = new DatePeriod($start, $interval, $end);
$period = new DatePeriod($iso);
//以上三种实例化方法得到的实例完全等同
foreach ($period as $date) {
    echo $date->format('Y-m-d')."\n";
}

在示例的构造函数中还有最后一个参数没有列出，如果给定“DatePeriod::EXCLUDE_START_DATE”，则遍历会排除开始时间，默认不排除

 

Drupal时区侦查：

用户时区的侦查在drupal中由前后端共同完成，在前端使用如下库：

核心库core/drupal.timezone：

文件：core/misc/timezone.es6.js

该库依据客户端JS时间信息侦测用户所在时区。在文档就绪后执行，仅在文档中包含有具备类属性“timezone-detect”的表单元素时，该库才起作用，她将侦查到的时区标识符用作该表单的值。

在实现上，该库收集以下三个信息：

abbreviation：时区缩写，从JS函数Date()返回的字符串中提取

offsetNow：本地时间相对于格林尼治时间的时差（秒）

isDaylightSavingTime：是否受到夏令时影响，如果7月和1月的时差不一样，则受到了影响

收集到这三个信息后，该库将其送给后端去解析返回

后端定义了以下路由：

system.timezone:
  path: '/system/timezone/{abbreviation}/{offset}/{is_daylight_saving_time}'
  defaults:
    _controller: '\Drupal\system\Controller\TimezoneController::getTimezone'
    abbreviation: ''
    offset: -1
    is_daylight_saving_time: NULL
  requirements:
    _access: 'TRUE'

控制器逻辑很简单，全依靠php原生函数：

timezone_name_from_abbr($abbreviation, intval($offset), $is_daylight_saving_time);

关于该函数请见前文

关于该侦查方式请注意：

1、如果解析不到，那么后端将返回布尔值false；网络可能超时，因此侦查可能不可靠

2、前端库以同步方式请求后端，这意味着在取回时区标识符前浏览器会被暂时冻结

 

Drupal系统时区设置：

在以下三种事件派发时均会设置时区：

请求事件：\Symfony\Component\HttpKernel\KernelEvents::REQUEST

配置保存：\Drupal\Core\Config\ConfigEvents::SAVE

用户设置事件：\Drupal\Core\Session\AccountEvents::SET_USER

设置工作由以下订阅器完成：

服务名：system.timezone_resolver

订阅器类：\Drupal\system\TimeZoneResolver

执行方法：setDefaultTimeZone

优先级：299-0

该订阅器订阅了以上三种事件以设置事件发生后系统使用的时区，时区设置逻辑如下：

如果允许用户设置时区且用户设置了自己的时区，那么将以用户设置的时区作为系统时区，否则将以系统设置的默认时区作为系统时区

在用户认证订阅器中（服务名：authentication_subscriber，请求事件，优先级300），首先调用了该服务设置时区，账户认证订阅器在向用户代理对象注入用户账户时，将派发以下事件：

\Drupal\Core\Session\AccountEvents::SET_USER

该订阅器订阅了设置用户事件，紧随其后在请求事件中该服务再一次执行了时区初始化，看似重复但却兼顾了这三种事件的订阅

在该服务设置时区之前系统使用的是来自php的时区

 

补充：

1、时间为什么采用60进制呢，和圆有关系，也和60这个数的数学特性有关系，曾经在法国采用过一百进制，但在法国大革命时被证明是失败的

2、Drupal系统时区设置：/admin/config/regional/settings