作者介绍：大家好，我是 CodeStats。一个在底层技术上"考古"了四年的硬核爱好者，也是 WWAIC（全周项目AI编程）范式的提出者和实践者。我曾手写过一个完整的 Java Web 框架（从 IoC 容器到嵌入式 Tomcat，代码全开源），也喜欢用通俗的语言拆解 CPU、JVM、操作系统的运行本质。我的技术信条：所有高深的技术，最后都能用大白话讲清楚。如果讲不清楚，说明还没真正理解。
本文能获得什么
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掌握新旧时间 API 的底层差异与实际应用 ：
DatevsInstant、CalendarvsLocalDateTime，以及为什么新 API 更好 -
理解 JSON 数据类型与 Java 类型的映射规则：JSON 只有 6 种类型，时间类型如何处理
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掌握 Jackson 时间序列化的配置方法：默认行为是什么、如何全局配置、如何用注解精确控制
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理解 Java 9 String 底层从 char\[\] 改成 byte\[\] 的根本原因：Compact Strings 的 coder 机制与内存节省效果
目录
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提问四：Java 的新旧时间 API 底层与差异和应用常见示例
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提问五：Java 的 JSON 格式有哪些数据类型，对应时间类型是如何互相转换的
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提问六：Java 的 JSON 工具是如何配置实现时间类型转换，默认会显示什么
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提问七：Java 的 String 类底层存储为什么要从 char\[\] 数组改成 byte\[\]，底层原因和优点
提问四：Java 的新旧时间 API 底层与差异和应用常见示例
4.1 旧 API：Date 和 Calendar
java.util.Date 内部只有一个 long fastTime，表示自 1970-01-01T00:00:00 UTC 以来的毫秒数。
问题：
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可变，线程不安全
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月份从 0 开始（0 = 一月），反直觉
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SimpleDateFormat不是线程安全的 -
没有时区处理，容易混淆
4.2 新 API：java.time（JDK 8+）
JSR 310 引入的新 API，核心设计理念是不可变、线程安全、职责分离。
| 类 | 用途 | 精度 |
|---|---|---|
Instant |
时间戳，机器视角 | 纳秒 |
LocalDate |
日期，无时间无时区 | 天 |
LocalTime |
时间，无日期无时区 | 纳秒 |
LocalDateTime |
日期 + 时间，无时区 | 纳秒 |
ZonedDateTime |
带时区的日期时间 | 纳秒 |
Duration |
时间段（秒 + 纳秒） | 纳秒 |
Period |
日期段（年 + 月 + 日） | 天 |
Instant 使用纳秒精度，而 Date 只使用毫秒精度。
4.3 常见示例
java
// 创建
Instant now = Instant.now();
LocalDate today = LocalDate.now();
LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(2026, 9, 10, 12, 0, 0);
// 加减
LocalDate tomorrow = today.plusDays(1);
Instant later = now.plusSeconds(3600);
// 转换
Instant instant = ldt.atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant();
LocalDateTime fromInstant = LocalDateTime.ofInstant(instant, ZoneId.systemDefault());
// 格式化
String formatted = ldt.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));4.4 新旧 API 对比
| 对比项 | 旧 API | 新 API |
|---|---|---|
| 可变性 | 可变 | 不可变 |
| 线程安全 | SimpleDateFormat 不安全 |
DateTimeFormatter 安全 |
| 精度 | 毫秒 | 纳秒 |
| 月份 | 0 开始 | 1 开始 |
| 时区 | 混乱 | 清晰分离 |
| 职责 | Date 混在一起 | 日期、时间、时区分开 |
提问五：Java 的 JSON 格式有哪些数据类型，对应时间类型是如何互相转换的
5.1 JSON 只有 6 种类型
| JSON 类型 | 示例 | Java 常见映射 |
|---|---|---|
| object | {"name":"Tom"} |
Map 或 POJO |
| array | [1,"a",true] |
List 或数组 |
| string | "hello" |
String |
| number | 123、-1.5、1e10 |
Integer/Long/Double/BigDecimal |
| boolean | true、false |
Boolean |
| null | null |
null |
JSON 没有日期、时间、时间戳类型。
5.2 JSON 中时间的表示方式
| 方式 | 示例 | 说明 |
|---|---|---|
| ISO 8601 字符串 | "2026-09-10T12:00:00Z" |
推荐，可读性好 |
| 时间戳数字 | 1757486400000 |
毫秒时间戳 |
| 时间戳字符串 | "1757486400000" |
避免大数精度问题 |
| 自定义格式 | "2026-09-10 12:00:00" |
需要指定格式 |
5.3 JSON 时间 → Java 时间
java
// ISO 8601 → LocalDateTime
LocalDateTime ldt = LocalDateTime.parse("2026-09-10T12:00:00");
// 时间戳 → Instant
Instant instant = Instant.ofEpochMilli(1757486400000L);
// 字符串 → Date（旧 API）
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date date = sdf.parse("2026-09-10 12:00:00");5.4 Java 时间 → JSON 时间
java
// LocalDateTime → ISO 8601
String json = "\"" + ldt.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE_TIME) + "\"";
// Instant → 时间戳
long timestamp = instant.toEpochMilli();提问六：Java 的 JSON 工具是如何配置实现时间类型转换，默认会显示什么
6.1 Jackson 默认行为
Jackson 解析 Date 类型数据时，默认格式是 UTC 类型（yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss.SSS），默认时区为 +8 时区。
序列化 Date 时，默认返回时间戳格式：
java
ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
String json = mapper.writeValueAsString(new Date());
// 输出：1644327387386（时间戳）6.2 关闭时间戳，改为 ISO 格式
java
ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
mapper.configure(SerializationFeature.WRITE_DATES_AS_TIMESTAMPS, false);
String json = mapper.writeValueAsString(new Date());
// 输出："2022-02-08T14:56:27.386+00:00"6.3 处理 Java 8 时间类型
需要注册 JavaTimeModule：
java
ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
mapper.registerModule(new JavaTimeModule());
mapper.configure(SerializationFeature.WRITE_DATES_AS_TIMESTAMPS, false);JavaTimeModule 将 java.time 类型序列化为数字（整数或小数），启用时间戳特性时，时间戳写为秒和分数秒。
6.4 全局配置 LocalDateTime 格式
java
JavaTimeModule module = new JavaTimeModule();
module.addSerializer(LocalDateTime.class,
new LocalDateTimeSerializer(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
module.addDeserializer(LocalDateTime.class,
new LocalDateTimeDeserializer(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
mapper.registerModule(module);注意：全局的 spring.jackson.date-format 属性不适用于 LocalDateTime 等 Java 8 类型，需要单独配置序列化器。
6.5 注解方式
java
public class User {
@JsonFormat(pattern = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss", timezone = "GMT+8")
private LocalDateTime createTime;
}6.6 各工具默认行为汇总
| 工具 | Date 默认 | LocalDateTime 默认 |
|---|---|---|
| Jackson | 时间戳 | 需要 JavaTimeModule，否则报错 |
| Gson | 格式化字符串 | 需要自定义适配器 |
| Fastjson | 时间戳或格式化 | 时间戳或格式化 |
提问七：Java 的 String 类底层存储为什么要从 char\[\] 数组改成 byte\[\]，底层原因和优点
7.1 Java 8：String 内部是 char\[\]
java
public final class String {
private final char[] value;
}char 是 16 位，每个字符至少占 2 字节。纯 ASCII 字符串（如 "hello"）明明每个字符只要 1 字节，却要占 10 字节。
7.2 Java 9+：String 内部是 byte\[\] + coder
JEP 254 将 String、StringBuilder、StringBuffer 的内部字符存储从 UTF-16 char 数组改为 byte 数组加一个字节的编码标志字段。
java
public final class String {
private final byte[] value;
private final byte coder; // 0 = LATIN1, 1 = UTF16
}coder 决定存储模式：
| coder | 模式 | 每字符 | 适用 |
|---|---|---|---|
| 0 | LATIN1 | 1 字节 | 码点 ≤ 255 |
| 1 | UTF16 | 2 字节 | 有字符 > 255 |
当字符串所有字符都可用单字节 Latin-1 表示时，内部使用 byte[] 存储；否则使用 UTF-16 双字节存储。
7.3 示例
java
String s1 = "abc"; // coder=0, value=[0x61,0x62,0x63]，3 字节
String s2 = "中"; // coder=1, value=[0x4E,0x2D]，2 字节
String s3 = "a中"; // coder=1, value=[0x00,0x61,0x4E,0x2D]，4 字节只要有一个字符超出 Latin-1，整个字符串切到 UTF16。
7.4 优点
-
省内存：大多数 Java 程序里字符串大量是 ASCII（日志、URL、JSON key），LATIN1 模式节省一半内存。
-
性能提升：内存占用小，缓存友好，GC 压力小。
-
保持兼容 ：对外行为完全一致，
length()、charAt()等方法语义不变。 -
可关闭 ：通过
-XX:-CompactStrings参数可关闭此功能。
7.5 代价
-
多了一个
coder字段 -
charAt等操作需要判断模式 -
JIT 会优化，性能影响很小
总结
下篇聚焦 Java 时间 API 的演进、JSON 类型映射与时间序列化配置，以及 String 底层从 char\[\] 到 byte\[\] 的存储优化。整条链条的规律可以归纳为：
text
比特
↓
定长数字（补码 / IEEE 754）
↓
字符 = 数字 + 编码表
↓
字符串 = 字符序列（内部 LATIN1 或 UTF16）
↓
封装类 = 数字 + 方法 + 缓存
↓
BigInteger = int[] + signum
BigDecimal = BigInteger + scale
↓
时间 = long 时间戳 + int/short/byte 字段 + 历法
↓
JSON 六种类型 ← 映射 → Java 类型所有转换的本质只有几类：补码截断扩展、移位掩码、除基取余乘基加位、查编码表、大整数数组运算、历法规则运算。理解了这些底层规律，你就能看透 Java 数据类型设计的每一个决策。
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