如何仅使用标准库将UTC时间转为本地时间？

Question

我有一个用 datetime.utcnow() 创建的 Python datetime 实例，并且这个实例已经存储在数据库里。

现在我想把从数据库里取出的 datetime 实例转换成本地时间，也就是像用 datetime.now() 创建的那种时间。

我该怎么用 Python 自带的库（也就是不使用 pytz 这个库）把 UTC 时间转换成本地时间呢？

看起来一个解决办法是使用 datetime.astimezone(tz)，但是我该怎么获取默认的本地时区呢？

Answer 1

从Python 3.9开始，你可以使用zoneinfo模块。

首先，我们用utcnow()来获取当前的时间：

>>> from datetime import datetime
>>> database_time = datetime.utcnow()
>>> database_time
datetime.datetime(2021, 9, 24, 4, 18, 27, 706532)

接下来，创建时区：

>>> from zoneinfo import ZoneInfo
>>> utc = ZoneInfo('UTC')
>>> localtz = ZoneInfo('localtime')

然后进行时间转换。要在不同的时区之间转换，datetime对象必须知道自己当前处于哪个时区，然后我们只需使用astimezone()来完成转换：

>>> utctime = database_time.replace(tzinfo=utc)
>>> localtime = utctime.astimezone(localtz)
>>> localtime
datetime.datetime(2021, 9, 24, 6, 18, 27, 706532, tzinfo=zoneinfo.ZoneInfo(key='localtime'))

如果你使用的是Python 3.6到3.8版本，你需要使用backports.zoneinfo模块：

>>> try:
>>>     from zoneinfo import ZoneInfo
>>> except ImportError:
>>>     from backports.zoneinfo import ZoneInfo

其他的操作是一样的。

对于更早的版本，你需要使用pytz或者dateutil。dateutil的工作方式和zoneinfo类似：

>>> from dateutil import tz
>>> utc = tz.gettz('UTC')
>>> localtz = tz.tzlocal()

The Conversion:
>>> utctime = now.replace(tzinfo=UTC)
>>> localtime = utctime.astimezone(localtz)
>>> localtime
datetime.datetime(2010, 12, 30, 15, 51, 22, 114668, tzinfo=tzlocal())

pytz的接口有所不同，这是因为Python的时区处理不支持模糊时间：

>>> import pytz
>>> utc = pytz.timezone('UTC')
# There is no local timezone support, you need to know your timezone
>>> localtz = pytz.timezone('Europe/Paris')

>>> utctime = utc.localize(database_time)
>>> localtime = localtz.normalize(utctime.astimezone(localtz))
>>> localtime

Answer 2

在 Python 3.3 及以上版本中：

from datetime import datetime, timezone

def utc_to_local(utc_dt):
    return utc_dt.replace(tzinfo=timezone.utc).astimezone(tz=None)

在 Python 2 和 3 中：

import calendar
from datetime import datetime, timedelta

def utc_to_local(utc_dt):
    # get integer timestamp to avoid precision lost
    timestamp = calendar.timegm(utc_dt.timetuple())
    local_dt = datetime.fromtimestamp(timestamp)
    assert utc_dt.resolution >= timedelta(microseconds=1)
    return local_dt.replace(microsecond=utc_dt.microsecond)

使用 pytz（适用于 Python 2 和 3）：

import pytz

local_tz = pytz.timezone('Europe/Moscow') # use your local timezone name here
# NOTE: pytz.reference.LocalTimezone() would produce wrong result here

## You could use `tzlocal` module to get local timezone on Unix and Win32
# from tzlocal import get_localzone # $ pip install tzlocal

# # get local timezone    
# local_tz = get_localzone()

def utc_to_local(utc_dt):
    local_dt = utc_dt.replace(tzinfo=pytz.utc).astimezone(local_tz)
    return local_tz.normalize(local_dt) # .normalize might be unnecessary

示例

def aslocaltimestr(utc_dt):
    return utc_to_local(utc_dt).strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f %Z%z')

print(aslocaltimestr(datetime(2010,  6, 6, 17, 29, 7, 730000)))
print(aslocaltimestr(datetime(2010, 12, 6, 17, 29, 7, 730000)))
print(aslocaltimestr(datetime.utcnow()))

输出

Python 3.3

2010-06-06 21:29:07.730000 MSD+0400
2010-12-06 20:29:07.730000 MSK+0300
2012-11-08 14:19:50.093745 MSK+0400

Python 2

2010-06-06 21:29:07.730000 
2010-12-06 20:29:07.730000 
2012-11-08 14:19:50.093911 

pytz

2010-06-06 21:29:07.730000 MSD+0400
2010-12-06 20:29:07.730000 MSK+0300
2012-11-08 14:19:50.146917 MSK+0400

注意：这个方法考虑了夏令时（DST）和莫斯科时区最近的 UTC 偏移变化。

我不确定非 pytz 的解决方案在 Windows 上是否有效。

Answer 3

我想我明白了：它计算自1970年1月1日以来的秒数，然后使用time.localtime将其转换为本地时区的时间，最后再把这个时间结构转换回日期时间...

EPOCH_DATETIME = datetime.datetime(1970,1,1)
SECONDS_PER_DAY = 24*60*60

def utc_to_local_datetime( utc_datetime ):
    delta = utc_datetime - EPOCH_DATETIME
    utc_epoch = SECONDS_PER_DAY * delta.days + delta.seconds
    time_struct = time.localtime( utc_epoch )
    dt_args = time_struct[:6] + (delta.microseconds,)
    return datetime.datetime( *dt_args )

它正确处理了夏令时和冬令时：

>>> utc_to_local_datetime( datetime.datetime(2010, 6, 6, 17, 29, 7, 730000) )
datetime.datetime(2010, 6, 6, 19, 29, 7, 730000)
>>> utc_to_local_datetime( datetime.datetime(2010, 12, 6, 17, 29, 7, 730000) )
datetime.datetime(2010, 12, 6, 18, 29, 7, 730000)