这次来搞懂计算机里面的时间

背景说明

用了很久的时间，但是最近在看《Linux/UNIX系统编程手册》-第10章（时间）以及通读了Go的time包的文档后发现对于常使用的时间可谓是知之甚少，不过目前自认感觉是认知比较清楚了，特此记录

名词解释

UTC/GMT：通用协调时间/格林威治标准时间（大概也是unix诞生的时间），即1970-01-01 00:00:00
DST：夏令时 - daylight time，即在高纬度地区，由于夏冬季节的白昼时间相差很大（夏季比冬季长），有些地区会在夏季将时间调快的做法，亚洲和非洲基本都不实施（包括中国）
CST：China Standard Time，UTC/gMT+0800（即表示在通用协调时间要+8小时）（+0800的意思来源于+hhmm）
Location：时区，核心构成有名字（如CST），对于UTC时间的偏移（如+0800），是否使用夏令时，…

概念细化

程序所拥有的时间类型

1. 日历时间 - Wall clock:

Unix系统本身记录的值都是自UTC以来的秒数和纳秒数（*）
Go中的Time
- 数据结构：
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  type Time struct {
  wall uint64
  ext int64
  
  loc *Location // nil location means UTC
  }
- 结构说明：
  - wall的组成（从高到低）：第1位flag表示是否有monotonic clock；33位表示秒；30位表示nanoseconds；
  - 若无monotonic，则33位必须为0，然后完整的64为的ext存储wall seconds since 1年1月1日；
  - 若有monotonic，33位存储自1885年1月1日以来的wall seconds，ext的64位存储有符号的monotonic reading（表示的是nanoseconds since process start）
  - loc：指向所用时区信息的指针
- 以fmt.Println(time.Now())为例看看其输出的Local的日历时间（先忽略单调时间部分）是什么样子：
  - 2020-10-10 15:19:04.094973 +0800 CST
  - 拆分来看就是：
    - 日期：2020-10-10
    - 时钟：15:19:04.094973
    - 所在时区对比UTC的偏移量：+0800
    - Local所在时区的名字：CST
  - 过程说明：（*）说了系统记录的是自UTC以来的时间戳，那么Go这里是如何输出到本地时间的呢？
    - /usr/share/zoneinfo目录下记录了各个时区对应于UTC时间的偏移以及时区的名字
    - /etc/localtime是一个link，其链接到/usr/share/zoneinfo目录下的某一个文件，表达的是此计算机的系统本地时间就是此时区
    - 结合以上两点就知道了，程序在启动时候通过/etc/localtime获取了Local的时区信息，故对从（*）获取的时间做相应的偏移即可
    - 备注：也有办法覆盖/etc/localtime为程序设定特定的时区：设置环境变量TZ（注意，一般此环境变量应该不存在，不存在才会去使用/etc/localtime，若存在且值为空，会使用UTC，否则使用指定的值）
注意点：程序中的日历时间不一定是单调递增的，如果系统要和某个网络的时间同步、甚至是就是去修改了系统时间那么可能就会导致时间回到过去

特别说明两个常用到的规范时间format的标准：

ISO 8601：
- e.g：2004-05-03T17:30:08+08:00（日期和时间合并表示时，要在时间前面加一大写字母T）
- e.g：2020-10-19T00:15:38Z（如果时间在零时区，并恰好与协调世界时相同，那么（不加空格地）在时间最后加一个大写字母Z。Z是相对协调世界时时间0偏移的代号。）

RFC 3339:来源于ISO8601并为了简化ISO8601（只有一点点的不同），建议程序员阅读和使用此规范

与 ISO 8601不同的地方：
- ISO 8601 permits the hour to be “24”, this profile of ISO 8601 only allows values between “00” and “23” for the hour in order to reduce confusion.
总结来说，推荐在格式化表示日期和时间时使用此格式2004-05-03T17:30:08+08:00

e.g: 在Go中指定使用RFC3339规范的例子(如此只要项目规定好都使用此规范，在解析时就不用去记录2006-01-02 15:04:05这种了，而且抽象度/灵活度更高)

t, _ = time.Parse(time.RFC3339, "2006-01-02T15:04:05Z")
fmt.Println(t) // 2006-01-02 15:04:05 +0000 UTC
t, _ = time.Parse(time.RFC3339, "2006-01-02T15:04:05+07:00")  
fmt.Println(t) // 2006-01-02 15:04:05 +0700 +0700

2. 单调时间 - Monotonic clock:

可以认为是此程序自开始以来占用的cpu时间(还是精确到纳秒的时间戳)，故其一定是单调递增的（单调时间只在同进程内有比较等意义）
以go语言为例来看看（以下为在go playground中运行的例子）：
- 代码
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  package main
  import (
  "fmt"
  "time"
  )
  
  func main() {
  time.Sleep(time.Second * 2)
  fmt.Println(time.Now())
  }
- 输出：2009-11-10 23:00:02 +0000 UTC m=+2.000000001
  - 最后的那个m=+2.000000001即是程序运行的Monotonic clock
- 说明：Go中计算两个Time instance的差值时（t.After(u), t.Before(u), t.Equal(u), t.Sub(u)）、如果都有单调时间，则优先使用单调时间
注意，在Go中如果使用==来比较两个Time实例，在Monotonic clock存在的情况下也会纳入比较！

详细说明

由于我在使用marginnote 3记录笔记的，实际其中还记录了很多更为细节的东西，但是其导出PDF却总是不成功，只能通过导出到ithoughts，但是其中的细节又被变成来注释。权且当目录看吧（完全版可下载附件并用marginnote3打开）

笔记目录

此颜色主要知识来自书Linux/UNIX系统编程手册
此颜色表示是unix command
此颜色表示是Go语言相关的内容（主要来自Go官方time包的文档）

笔记详细（使用MarginNote 3打开）

附件地址