【问题标题】:How can I get GNU Lib C TZ format output from NSTimeZone?如何从 NSTimeZone 获取 GNU Lib C TZ 格式输出?
【发布时间】:2021-09-23 16:55:28
【问题描述】:

我需要将一个远程时钟的时区信息设置为iOS设备上的那个。

远程时钟仅支持GNU lib C TZ format的: std offset dst [offset],start[/time],end[/time]

例如:EST+5EDT,M3.2.0/2,M11.1.0/2

所以我需要从 Swift 中的 NSTimeZone.local 时区生成类似于上面的字符串。似乎无法访问当前时区规则,因为它们会在 IANA TZ database 中生成输出。

如果没有在应用程序中缓存 TZ 数据库的本地副本的可怕想法,是否可以做到这一点?

更新:

即使通过其他编程语言,我也找不到任何有用的东西。我能找到的最好的方法基本上是在 linux 中解析 tzfile 并制作我自己的包含信息的 NSDictionary。

【问题讨论】:

  • 明确地说,您是否希望从本地 TimeZone 实例中生成 std offset dst [offset],start[/time],end[/time] 形式的字符串,或解析 std offset dst [offset],start[/time],end[/time] 到本地 TimeZone 实例? (似乎是第一个,但不是 100% 清楚)
  • @ItaiFerber 更新了问题以反映。我正在寻找从本地 ios 时区生成字符串。
  • 我现在正在整理一个答案,但老实说,从一个工作的 TimeZone 对象到这样的字符串是相当普遍的假设,而且做起来相对昂贵,主要是因为可以返回相关信息的 API 比设备上 IANA TZ DB 中的信息更通用。你能在这里提供更多关于远程端的信息吗?它连接到互联网吗?您是向远程设备发送许多这样的字符串,还是只发送一个与 iOS 设备上当前 TZ 对应的字符串?
  • 另外,您是否可以控制远程设备和发送过来的数据,或者这是一成不变的?
  • @ItaiFerber 感谢您的帮助。我们需要做的就是获取 iOS 本地时区的单个 tzstr 兼容字符串。这需要在 Swift 端完成,远程时钟只能解析单个 TZ 格式的字符串以产生正确的时间。到目前为止,我发现 C# 能够提供 TZ 规则并为其编写一个 stringify 实用程序,而忽略过期和未来的规则。

标签: ios swift objective-c datetime nstimezone


【解决方案1】:

这是一次有趣的探索,主要是因为将数据调整为正确的格式非常复杂。问题组件:

  • 我们需要适用于给定时区的“当前”TZ 数据库规则。这有点牵强的概念,因为:

    1. 对于大多数应用程序,Darwin 平台实际上并不直接使用 TZ 数据库,而是使用 ICU 的时区数据库,它有不同的格式并且更复杂。即使您生成这种格式的字符串,它也不一定描述设备上的实际时间行为

    2. 虽然可以在 iOS 上动态读取和解析 TZ 数据库,但不能保证 TZ 数据库本身以此处所需的格式存储信息。 rfc8536,管理时区信息格式的 RFC 对您想要的格式进行了如下说明:

      版本 3 TZif 文件中的 TZ 字符串可以对 POSIX TZ 字符串使用以下扩展名。这些扩展使用 [POSIX] 的“基本定义”卷第 8.3 节的术语进行描述。

      示例:3,M3.5.0/-2,M10.5.0/-1
      示例:EST5EDT,0/0,J365/25

      在深入研究 iOS TZ 数据库时,我发现一些数据库条目确实以这种格式在文件末尾提供了规则,但它们似乎是少数。您可以动态解析这些,但可能不值得

    所以,我们需要使用 API 来生成这种格式的字符串。

  • 为了生成在给定日期至少大致正确的“规则”,您需要了解有关该日期前后 DST 转换的信息。这是一个非常棘手的话题,因为 DST 规则一直在变化,而且并不总是像你希望的那样有意义。至少:

    • 北半球的许多时区从春季开始到秋季结束 DST
    • 南半球的许多时区从秋季开始到春季结束 DST
    • 某些时区不遵守 DST(全年采用标准时间)
    • 某些时区不遵守 DST,并且全年处于日光时间

    由于规则非常复杂,因此本答案的其余部分假定您可以生成代表特定时间日期的“足够好”的答案,并且愿意在某个时间向您的时钟发送更多字符串将来需要更正时。例如,为了描述“现在”,我们将假设根据最后一个 DST 转换(如果有)和下一个 DST 转换(如果有)生成规则“足够好”,但是这可能不起作用 适用于多个时区的所有情况

  • Foundation 以TimeZone.nextDaylightSavingTimeTransition/TimeZone.nextDaylightSavingTimeTransition(after:) 的形式提供TimeZone 的夏令时转换信息。然而,令人沮丧的是,没有办法获得有关以前 DST 转换的信息,因此我们需要纠正这一点:

    • Foundation 的本地化支持(包括日历和时区)直接基于 the ICU library,它在所有 Apple 平台上内部提供。 ICU确实提供了一种获取有关先前 DST 转换信息的方法,但 Foundation 只是不将其作为 API 提供,因此我们需要自己公开它

    • ICU 是 Apple 平台上的半私有库。该库保证存在,Xcode 将为您提供libicucore.tbd 以链接到<Project> > <Target> > Build Phases > Link Binary with Libraries,但实际的标头和符号不会直接暴露给应用程序。您可以成功链接到libicucore,但您需要在导入 Swift 的 Obj-C 标头中前向声明我们需要的功能

    • 在 Swift 项目的某个地方,我们需要公开以下 ICU 功能:

      #include <stdint.h>
      
      typedef void * _Nonnull UCalendar;
      typedef double UDate;
      typedef int8_t UBool;
      typedef uint16_t UChar;
      
      typedef enum UTimeZoneTransitionType {
          UCAL_TZ_TRANSITION_NEXT,
          UCAL_TZ_TRANSITION_NEXT_INCLUSIVE,
          UCAL_TZ_TRANSITION_PREVIOUS,
          UCAL_TZ_TRANSITION_PREVIOUS_INCLUSIVE,
      } UTimeZoneTransitionType;
      
      typedef enum UCalendarType {
          UCAL_TRADITIONAL,
          UCAL_DEFAULT,
          UCAL_GREGORIAN,
      } UCalendarType;
      
      typedef enum UErrorCode {
          U_ZERO_ERROR = 0,
      } UErrorCode;
      
      UCalendar * _Nullable ucal_open(const UChar *zoneID, int32_t len, const char *locale, UCalendarType type, UErrorCode *status);
      void ucal_setMillis(const UCalendar * _Nonnull cal, UDate date, UErrorCode * _Nonnull status);
      UBool ucal_getTimeZoneTransitionDate(const UCalendar * _Nonnull cal, UTimeZoneTransitionType type, UDate * _Nonnull transition, UErrorCode * _Nonnull status);
      

      这些都是前向声明/常量,因此无需担心实现(因为我们通过链接 libicucore 来实现)。

    • 你可以看到UTimeZoneTransitionType中的值——TimeZone.nextDaylightSavingTimeTransition只是调用ucal_getTimeZoneTransitionDate的值为UCAL_TZ_TRANSITION_NEXT,所以我们可以通过使用UCAL_TZ_TRANSITION_PREVIOUS调用方法来提供大致相同的功能:

      extension TimeZone {
          func previousDaylightSavingTimeTransition(before: Date) -> Date? {
              // We _must_ pass a status variable for `ucal_open` to write into, but the actual initial
              // value doesn't matter.
              var status = U_ZERO_ERROR
      
              // `ucal_open` requires the time zone identifier be passed in as UTF-16 code points.
              // `String.utf16` doesn't offer a contiguous buffer for us to pass directly into `ucal_open`
              // so we have to create our own by copying the values into an `Array`, then
              let timeZoneIdentifier = Array(identifier.utf16)
              guard let calendar = Locale.current.identifier.withCString({ localeIdentifier in
                  ucal_open(timeZoneIdentifier, // implicit conversion of Array to a pointer, but convenient!
                            Int32(timeZoneIdentifier.count),
                            localeIdentifier,
                            UCAL_GREGORIAN,
                            &status)
              }) else {
                  // Figure out some error handling here -- we failed to find a "calendar" for this time
                  // zone; i.e., there's no time zone date for this time zone.
                  //
                  // With more enum cases copied from `UErrorCode` you may find a good way to report an
                  // error here if needed. `u_errorName` turns a `UErrorCode` into a string.
                  return nil
              }
      
              // `UCalendar` functions operate on the calendar's current timestamp, so we have to apply
              // `date` to it. `UDate`s are the number of milliseconds which have passed since January 1,
              // 1970, while `Date` offers its time interval in seconds.
              ucal_setMillis(calendar, before.timeIntervalSince1970 * 1000.0, &status)
      
              var result: UDate = 0
              guard ucal_getTimeZoneTransitionDate(calendar, UCAL_TZ_TRANSITION_PREVIOUS, &result, &status) != 0 else {
                  // Figure out some error handling here -- same as above (check status).
                  return nil
              }
      
              // Same transition but in reverse.
              return Date(timeIntervalSince1970: result / 1000.0)
          }
      }
      

所以,有了所有这些,我们可以填写一个粗略的方法来生成您需要的格式的字符串:

extension TimeZone {
    struct Transition {
        let abbreviation: String
        let offsetFromGMT: Int
        let date: Date
        let components: DateComponents

        init(for timeZone: TimeZone, on date: Date, using referenceCalendar: Calendar) {
            abbreviation = timeZone.abbreviation(for: date) ?? ""
            offsetFromGMT = timeZone.secondsFromGMT(for: date)
            self.date = date
            components = referenceCalendar.dateComponents([.month, .weekOfMonth, .weekdayOrdinal, .hour, .minute, .second], from: date)
        }
    }

    func approximateTZEntryRule(on date: Date = Date(), using calendar: Calendar? = nil) -> String? {
        var referenceCalendar = calendar ?? Calendar(identifier: .gregorian)
        referenceCalendar.timeZone = self

        guard let year = referenceCalendar.dateInterval(of: .year, for: date) else {
            return nil
        }

        // If no prior DST transition has ever occurred, we're likely in a time zone which is either
        // standard or daylight year-round. We'll cap the definition here to the very start of the
        // year.
        let previousDSTTransition = Transition(for: self, on: previousDaylightSavingTimeTransition(before: date) ?? year.start, using: referenceCalendar)

        // Same with the following DST transition -- if no following DST transition will ever come,
        // we'll cap it to the end of the year.
        let nextDSTTransition = Transition(for: self, on: nextDaylightSavingTimeTransition(after: date) ?? year.end, using: referenceCalendar)

        let standardToDaylightTransition: Transition
        let daylightToStandardTransition: Transition
        if isDaylightSavingTime(for: date) {
            standardToDaylightTransition = previousDSTTransition
            daylightToStandardTransition = nextDSTTransition
        } else {
            standardToDaylightTransition = nextDSTTransition
            daylightToStandardTransition = previousDSTTransition
        }

        let standardAbbreviation = daylightToStandardTransition.abbreviation
        let standardOffset = formatOffset(daylightToStandardTransition.offsetFromGMT)
        let daylightAbbreviation = standardToDaylightTransition.abbreviation
        let startDate = formatDate(components: standardToDaylightTransition.components)
        let endDate = formatDate(components: daylightToStandardTransition.components)
        return "\(standardAbbreviation)\(standardOffset)\(daylightAbbreviation),\(startDate),\(endDate)"
    }

    /* These formatting functions can be way better. You'll also want to actually cache the
       DateComponentsFormatter somewhere.
     */

    func formatOffset(_ dateComponents: DateComponents) -> String {
        let formatter = DateComponentsFormatter()
        formatter.allowedUnits = [.hour, .minute, .second]
        formatter.zeroFormattingBehavior = .dropTrailing
        return formatter.string(from: dateComponents) ?? ""
    }

    func formatOffset(_ seconds: Int) -> String {
        return formatOffset(DateComponents(second: seconds))
    }

    func formatDate(components: DateComponents) -> String {
        let month = components.month ?? 0
        let week = components.weekOfMonth ?? 0
        let day = components.weekdayOrdinal ?? 0
        let offset = formatOffset(DateComponents(hour: components.hour, minute: components.minute, second: components.second))
        return "M\(month).\(week).\(day)/\(offset)"
    }
}

请注意,这里有很多需要改进的地方,尤其是在清晰度和性能方面。 (格式化程序是出了名的昂贵,所以你肯定会想要缓存它们。)这目前也只产生扩展形式的日期"Mm.w.d" 而不是儒略日,但可以用螺栓固定。该代码还假设将无限规则限制在当前日历年“足够好”,因为这就是 GNU C 库文档似乎暗示的内容,例如始终采用标准/夏令时的时区。 (这也不能识别众所周知的时区,如 GMT/UTC,这可能足以写成“GMT”。)

我没有针对不同时区对这段代码进行广泛的测试,上面的代码应该被认为是额外迭代的基础。对于我的America/New_York 时区,这会产生"EST-5EDT,M3.3.2/3,M11.2.1/1",乍一看对我来说似乎是正确的,但许多其他边缘情况可能值得探索:

  • 年初/年末的边界条件
  • 给出与 DST 转换完全匹配的日期(考虑 TRANSITION_PREVIOUSTRANSITION_PREVIOUS_INCLUSIVE
  • 始终为标准/夏令时的时区
  • 非标准日光/时区偏移

这还有很多,一般来说,我建议尝试找到一种在此设备上设置时间的替代方法(最好使用 named 时区),但这可能有希望至少让你开始。

【讨论】:

  • 感谢您的详细回答。所以您建议创建一个对“年份”有效的 TZ 字符串,并将“WART4WARST,J1/0,J365/25”样式转换为 M1.1.0。需要每年更新一次时钟上的 TZ str 以保持正确。 RE: TRANSITION_PREVIOUS/ICU lib: 不能用过去的日期(例如今年 1 月 1 日)连续调用 nextDaylightSavingTimeTransition(after:) 并获取上一个和下一个转换吗?总的来说,我会说这种方法比解析 TZfile 更好,因为它依赖 iOS 来保持最新的 TZdb 并且需要每年更新 TZ 作为折衷方案。
  • @MandoMando 是的,这将在“J1/0”上产生“M1.1.0”,但您可以轻松调整(您可以检查开始日期是否为 == year.start 并写出“J1/0”,虽然调整开始时间有点烦人[想想 1/1 的 DST,比如说,凌晨 4:00])。
  • @MandoMando 回复:TRANSITION_PREVIOUS——这是个好问题。最初,我沿着 ICU 路线走,因为我考虑过在最后一次 DST 转换 > 1 年前表达行为并将其编码到规则中,但在意识到规则只需要适用于这个日历年之后没有适应。因此,您可以通过在year.start - 1 之后搜索“下一个转换”来大大简化。要记住的一件事是,有些年份可能有多个转换,因此您可能需要向前搜索直到transitionAfter(previous) == transitionAfter(inputDate)
  • @MandoMando 一般来说,你必须小心,因为 TZ 规则在很大程度上是政治性的。 (如果他们切换到/从 DST 或完全切换 TZ 定义,有些年份看起来会很奇怪。)我主要建议缓存最新生成的字符串并在每次启动时重新生成一次(或类似的)——如果你检测到差异,更新时钟。
  • 顺便说一句,我向 Foundation 提交了反馈,以便在本机提供 TimeZone.previousDaylightSavingTimeTransition (FB9659430)。
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