Java 에서 시간을 관리하는 방법 (Instant.now(), LocalDate.now())

 

JDK8 java.time 사용법만 바로 알고 싶다면:

자바8의 java.time 패키지(LocalDate, LocalTime, LocalDateTime 등)

 

😱 달력과 시간은 그 자체로도 복잡합니다.

1년은 지구가 태양을 한바퀴를 규칙적으로 도는 시간을 잰것입니다. 365.2421일 정도되고, 매년 0.000001일 정도 오차가 존재합니다.

 

율리우스력(Julian Calendar)

우리가 많이 쓰는 12월 달력 체계는 로마에서 전파되기 시작했습니다. 그 당시에는 봄이 1월이었고 짝수달이 30인 규칙성이 있었습니다.

• 원래 봄(march)이 한해의 시작이었으나 율리우스 취임 맞추려고 걍 3월로 변경합니다.(기존 sex:6 sep:7 octo:8 nov:9 dec:10)

달력의 이름은 신의 이름이나 서수(six->sextilis)로 지었습니다. 이후 7, 8월은 로마 황제 이름 박히게됨(Julius, Augustus)

• 1년은 365일이므로 31-30 규칙으로 하기엔 하루가 부족합니다. 12월(현재의 2월)은 마지막이 29일이 됩니다.
• 이 당시에도 1년은 365.25일 정도임을 알고있었고 그래서 4년마다 12월 30일(현재의 2월)을 추가하는 윤년을 만듭니다. 
• 아우구스투스가 다음 황제를 물려받자, 본인 이름을 8월에 박고 31일로 늘려버립니다. 부족한 하루는 12월(현재의 2월)에 때옵니다.
• 이렇게 BC46(2069년전) 정립된 이 달력은 율리우스력이라는 이름으로 널리 퍼져 천년이 넘는 기간동안 사용되게 됩니다.

 

 

그레고리력(Gregorian Calendar)

1년은 365.2421 정도 됩니다.

율리우스력의 365.25의 오차가 1500년간 쌓여서 실제 계절과 10일이 넘게 차이가 생겨버렸고, 점점 더 개판이 되어가고 있었습니다.

당시 교황 그레고리는 1582년 10월4일(목) 다음날을 10월15일(금)으로 과감하게 바꿔버리고 아래의 그레고리력을 만듭니다.

• 연도가 100의 배수(1900,2000,2100)인 해는 윤년을 무시하고 평년(2월 28일)을 사용한다
• 단 그 중 400의 배수인 해는 예외적으로 무조건 윤년(2월 29일)을 사용한다.
• 이러면 10만년에 1일정도로 오차를 줄일 수 있었습니다. 단 율리우스력과 다르게 그레고리력은 모든 국가가 사용하는건 아닙니다.

현대에서는 정밀한 세계시간(UTC)가 존재하고, 필요하다면 초 단위로 보정해서 사용하기도 합니다.

 

 

세계 시간 협정 UTC (Universel Time Coordinated)

1972년, 영국의 그리니치 천문대를 기준으로 1970년 1월 1일 0시 0분 0초를 시작으로 정의하는 세계 시간 표준 UTC가 정립됩니다.

사실 영국에서는 GMT(Greenwich Mean Time) 라고 이름을 지었으나, 세계의 반발으로 UTC로 이름이 정해집니다.

참고로 1970년엔 세슘원자시계를 사용하다가, 2021년에 빛을 이용하는 광시계로 변경하며 UTC는 1초의 소수점 16자리까지 측정됩니다. 

UTC(Coordinated Universal Time)는 세계 표준시로서, 컴퓨터와 네트워크에서 시간을 표시하기 위해 사용됩니다. UTC는 1972년 ITU(International Telecommunication Union)에서 공식적으로 채택되었으며, 이전에는 GMT(Greenwich Mean Time)라는 이름으로 사용되었습니다.

한국 시간의 표준인 서울(KR_ZONE)은 UTC에 9시간을 더하면 같아지므로 UTC/GMT+9 가 됩니다.

 

 

컴퓨터에서 시간을 저장하는 방법

비슷한 시기에 탄생한 컴퓨터도 세계 표준시간인 UTC/GMT를 사용합니다.

그 당시 Unix 운영체제에서는 Unix Time 라는 이름으로 UTC를 밀리 초 단위(1/1000)인 정수값으로 관리했습니다. 이 Unix Time을 우편물에 사용하는 TimeStamp 라고 부르기도 했는데, 이는 지금도 쓰이는 단어죠.

long millis = System.currentTimeMillis();

// 2023년 1월 28일(UTC+9) 20시 12분은 1674904313535 밀리초입니다.
System.out.println(millis); // prints a Unix timestamp in milliseconds

// 2023년 1월 28일(UTC+9) 20시 12분은 1674904313 초입니다.
System.out.println(millis / 1000); // prints the same Unix timestamp in seconds

• Unix Time 대신 1970년인 특정 시대(epoch)를 기준으로하는 밀리 초 값이라는 의미로 (Epoch millisecond) 라고도 부릅니다. 
• UTC와 같은 값인데 이름만 달라서 POSIX time이라고도 부릅니다. 물론 현대의 UTC는 소숫점 단위까지 가기에 Unix Time과 미세하게 다릅니다.

서류에 찍는 TimeStamp

 

 

네, 먼 길을 돌아왔습니다. 이제 우리는 아래 자바 코드에 달린 주석을 이해할 수 있게 됩니다.

1970년 1월 1일이 UTC 0초이므로, 그 이전은 음수값이 됩니다.

 

 

---

🕐 자바에서의 시간

옛날 자바는 java.util.Date, java.util.Time, java.sql.Timestamp 3가지 객체를 사용하고 달력이 필요하면 GregorianCalendar를 사용했습니다. 하지만 2014년 JDK8에서 기존 시간 객체들이 Deprecated 되고 java.time 패키지가 추가됩니다. 자바의 시간과 관련된 객체들은  아래와 같이 크게 변경되었죠. 

 

기존 Date, Time, Timestamp는 무슨 문제가 있었길래 사용을 권장하지 않는건가요?

문제가 한 두개가 아니라 사실상 못쓸정도였고, 실제 프로젝트에선 외부 라이브러리인 Joda Time을 거의 표준으로 사용했었습니다. 그 중 큰 문제 몇 개만 뽑아보자면 아래와 같습니다.

 

1. 객체의 이름과 사용법이 직관적이지 않았습니다.

import java.text.SimpleDateFormat
import java.util.*

fun main() {
  val date: Date = Date() // 기본값: System.currentTimeMillis()
  val time1:Long = date.time // 이거 밀리 초로된 Unix Time 입니다 ㅋㅋ

  val calendar: Calendar = GregorianCalendar() // 기본값: TimeZone.getDefaultRef()
  val time2:Date = calendar.time // calendar.getTime은 놀랍게도 Date가 나옵니다 ㅋㅋ  
}

 

2. Date, Time 객체가 불변하지 않았습니다. 오히려 객체 복사가 번거로웠고 setter는 언제나 활짝 열려있습니다.

// new Date(); 를 현재시간으로 많이 사용하기 때문에, 값을 set한건지 알아내기가 두배로 어렵습니다.
val date:Date = new Date();
date.setTime(time)

// 캘린더도 마찬가지.
val calendar: Calendar = GregorianCalendar(2022,1,10)
calendar.add(Calendar.DAY_OF_YEAR, 1)

 

3. month가 0부터 시작합니다..ㅋㅋ Java를 베껴만든 Javascript도 같은 문제를 가지고 있죠

  val calendar: Calendar = GregorianCalendar(2022,1,10) // 이거 2월 10일입니다.

 

4. 시간을 변환할 때 사용하는 상수값 java.time.chrono 과 함께 사용하면 복잡도는 2배로!

음력, 불교달력, 힌두교달력, 커스텀달력...

 

https://stackoverflow.com/questions/32437550/whats-the-difference-between-instant-and-localdatetime/32443004#32443004

 

 

JDK8 - java.time 패키지

Instant : 컴퓨터에 박힌 UTC 정수 값 (Unix Time 또는 EpochMillsecond)

이는 순수 정수만 가지기에 비교/연산속도가 아주 빠르다는 장점도 있음. 단 기본 값이 밀리세컨드(1/1000초)라서 변환에 주의할 것.

Instant.now()// 1674904313535밀리초, Zone 정보는 넣을 수 없음.

 

LocalTime: 표준 시간이 아님, 그냥 숫자로 된 시간 값 (21:03:10)

LocalDate : 표준 시간이 아님, 그냥 숫자로 된 달력 값 (2022-10-10)

LocalDateTime: 표준 시간이 아님, 그냥 숫자로 된 달력 + 시분초 값 (2022-10-10 21:03:10) / 밀리초, 나노초는 옵션

// 옛 자바 month(0부터 시작)랑 헷갈릴 수 있기 때문에, Month는 숫자대신 ENUM 사용
LocalDate ld = LocalDate.of( 2018 , Month.DECEMBER , 25 ) ;
LocalTime lt = LocalTime.MIN ;   // 00:00:00
LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of( ld , lt ) ;  // Christmas morning anywhere.

 

ZoneId : 단순 UTC에 사용되는 지역 아이디 (또는 UTC/GMT 값)

ZoneOffset : 단순 UTC offset 값, 직접 숫자로 적을 수도 있으나 보통 ZoneId를 이용하여 생성함

ZoneRegion: 잘 사용하지 않아 생략. ZoneOffset + ZoneRule 인데,  SummerTime(CET, CEST) 을 사용하는 국가를 위해 존재함.

ZonedDateTime : 표준 시간인 DateTime 객체 (Instant + ZoneId)

OffsetDateTime: 표준 시간인 DateTime 객체 (Instant + ZoneOffset), 사실상 ZoneDateTime과 동일

// 한국/서울 ZoneId 생성
ZoneId zoneId1 = ZoneId.of("Asia/Seoul");
ZoneId zoneId2 = ZoneId.of("UTC+9");
ZoneId zoneId3 = ZoneId.of("UTC+09");
ZoneId zoneId4 = ZoneId.of("UTC+09:00");
ZoneId zoneId5 = ZoneId.of("GMT+9");
ZoneId zoneId6 = ZoneId.of("GMT+09");
ZoneId zoneId7 = ZoneId.of("GMT+09:00");
ZoneId zoneId8 = ZoneId.of("UT+9");
ZoneId zoneId9 = ZoneId.of("UT+09");
ZoneId zoneId10 = ZoneId.of("UT+09:00");

// 한국/서울 ZoneOffset 생성  
ZoneOffset zoneOffset1 = ZoneOffset.of("+9");
ZoneOffset zoneOffset2 = ZoneOffset.of("+09");
ZoneOffset zoneOffset3 = ZoneOffset.of("+09:00");
ZoneOffset zoneOffset4 = ZoneOffset.of("+09:00:00");
ZoneOffset zoneOffset5 = ZoneId.of("+09:00:00");
ZoneOffset zoneOffset6 = ZoneId.of("+9");
ZoneOffset zoneOffset7 = ZoneId.of("+09");
ZoneOffset zoneOffset8 = ZoneId.of("+09:00");
ZoneOffset zoneOffset9 = OffsetDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Seoul")).getOffset();
ZoneOffset zoneOffset10 = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Seoul")).getOffset();

 

Period : 두 Date 사이 년/월/일 간격 

Duration : 두 Time 사이의 초(또는 나노초) 간격

LocalDate startDate = LocalDate.of(1939, 9, 1);
LocalDate endDate = LocalDate.of(1945, 9, 2);

Period period = Period.between(startDate, endDate);// Period (years=6, months=0, days=1)

Duration ofMinutes = Duration.ofMinutes(1); // Duraiotn(seconds=60)
Duration ofHours = Duration.ofHours(1); // Duration(seconds=86400)

 

 

 

ChronoUnit

시간 객체들은 쉽게 계산이나 변환이 가능합니다. 다만 LocalDate.. 시리즈는 ChronoUnit을 이용해 단위를 입력해줘야합니다.

새로 만들어진 시간 객체들은 불변합니다. 즉 연산을 기본 객체가 변하지 않고, 새로운 객체가 만들어집니다.

 

시간을 비교하여 사잇 값을 구할 때 ChronoUnit을 사용하면 편리합니다

LocalDate startDate = LocalDate.of(1939, 9, 1);
LocalDate endDate = LocalDate.of(1945, 9, 2);

long months = ChronoUnit.MONTHS.between(startDate, endDate); // 72
long weeks = ChronoUnit.WEEKS.between(startDate, endDate); // 313
long days = ChronoUnit.DAYS.between(startDate, endDate); // 2193
long hours = ChronoUnit.HOURS.between(startTime, endTime); // 0
long minutes = ChronoUnit.MINUTES.between(startTime, endTime); // 1
long seconds = ChronoUnit.SECONDS.between(startTime, endTime); // 70

 

 

---

🧨 자바에서 시간을 다룰 때 주의할점

• 시간을 문자열로 변환했을 때 한국 기준 날짜가 맞는지 확인이 필요합니다.
• 기존 DB나 서버에서 사용하는 시간이 UTC가 아닐 수 있습니다. 기존 코드에 UTC 값을 일일이 변경하기 번거롭습니다.
  특히 나이/생일등의 입력 값은 그대로 DB에 저장하지 말고 Instant 등으로 저장 후 서버에서 계산/변환해서 사용하기를 권장합니다.
• LocalDate.now() 등은 순수한 자바코드지만, 매 순간마다 결과가 다르게 나오기에 테스트하기 까다롭습니다.

 

그래서 시간을 담당하는 서비스를 분리해 주입받아 사용하거나, LocalDate.now(clock)과 같이 java.util.Clock 을 주입 받아 시간에 대한 의존성을 끊어두는 걸 권장합니다.

@Bean
fun clock():Clock{
  return Clock.systemDefaultZone()
}

@Serivce
class Service(
    private val clock;
){
    fun method(){
      val now = LocalDateTime.now(clock)
    }
}

 

Test Mocking

위 예제처럼 시간을 주입받아 사용하긴 번거로운데, Test 는 하고싶다면 MockitoStatic을 이용하여 static 메서드를 모킹할 수 있습니다.

- 시간을 모킹하는건 다른 테스트에 영향이 있을 수 있으므로, 직접 close() 해주거나 try-resource 문(코틀린 use)를 활용해야 합니다.

testImplementation("org.mockito.kotlin:mockito-kotlin:4.0.0") // 코틀린을 사용하는 경우
testImplementation("org.mockito:mockito-inline:4.0.0") // mockitoStatic을 사용하기 위해 별도로 추가

  @Test
  fun test() {
    val fixedToday = LocalDate.of(2022, 12, 19)

    // Mockito.CALLS_REAL_METHODS 설정은 모킹한 메서드 외에 다른 것들을 기존 그대로 유지시켜줍니다.
    Mockito.mockStatic(LocalDate::class.java, Mockito.CALLS_REAL_METHODS)
      .use {
        it.`when`<LocalDate> { LocalDate.now() }.thenReturn(fixedToday)
        it.`when`<LocalDate> { LocalDate.now(any(ZoneOffset::class.java)) }.thenReturn(fixedToday)
        //** Test Code *//
      }
}