码农翻身刘欣 2025-04-13 08:01 广东
为什么是1970年1月1日 00:00:00呢？是谁确定了这么一个古怪的日期呢？
1969年，贝尔实验室的大神Ken Thompson的老婆休假，带着儿子回娘家，时间长达三周。
趁这段时间，他决定开发一个操作系统：Unix。
正在如火如荼地敲代码的时候，Ken突然卡壳了，这是一件非同寻常的事情，之前的开发都是一帆风顺，行云流水的。
因为他意识到有个非常重大的问题，必须马上解决。
这个问题就是：如何在Unix中表示日期和时间？
这个问题非常重要，因为日期和时间管理对于任何操作系统来说都是关键功能，包括文件时间戳、程序调度、日志记录等。
最容易想到，也是最简单的办法就是用一个字符串来表示，例如：
1970-09-17 00:00:30.751
有年月日，时分秒，还有细粒度的微妙，并且可读性非常强。
但是这种方式明显不符合Unix的设计原则：简洁，一致性，易于使用。
原因很简单：
(1) 存储效率低下
字符串需要占用大量的空间，处理起来也更复杂
(2) 计算复杂性读比较高
比如要计算两个时间的差值，需要先解析字符串，然后进行更复杂的日期和时间计算。
一、解决办法
正当Ken一筹莫展之际，Dennis Ritchie端着咖啡走了过来：“兄台，遇到什么事情了？”
Ken把问题的来龙去脉讲了一遍。
Dennis沉吟道：“嗯，这确实是一个问题，得有一个简洁易用的，符合Unix设计原则的方案....”
突然，Dennis一拍大腿：“用一个整数来表示日期和时间怎么样？”
聪明异常的Ken立刻秒懂，眼睛发光：“对，先确定一个开始时间（纪元），然后这个整数表示从纪元开始到当前时间流逝的秒数！”
Dennis说：“这个纪元可以设定为：1970年1月1日00:00:00，那个时候Unix肯定发布了。”
如果这个整数是：1631280731，那就表示 2021-09-10 13:45:31 UTC
Ken Thompson决定把这种方式成为Unix Epoch Time（Unix 纪元时间）。
用一个整数来表示时间戳，有几个主要的优势：
(1) 简化
通过将日期和时间表示为一个单一的整数，可以大大简化日期和时间的计算。例如，计算两个日期之间的差异就只需要对两个整数进行减法运算。
(2) 便于存储和处理
整数易于存储（占用的空间较少）且便于在各种编程语言中处理。
(3) 兼容性
Unix时间戳可以在不同的操作系统和平台之间轻松地进行交换和比较。
(4) 全球统一
Unix时间戳是从同一时刻（1970年1月1日00:00:00 UTC）开始的，所以它提供了一种在全球范围内统一的时间表示方式。
二、问题出现
当然，Unix时间戳也有其限制。例如，它不能很好地处理闰秒，而且直接查看Unix时间戳并不能很好地理解当前的日期和时间。
在上世纪六七十年代，电脑主要还是16位的，Ken Thompson把Unix时间戳确定为32位整数，他觉得已经够大了，再说了谁会知道Unix操作系统能用多久呢？
让人想不到的是Unix一直存活了下来，它的很多概念对整个计算机科学和软件开发领域产生了深远的影响，包括时间和日期的处理方式。类Unix的开源操作系统Linux继承了Unix的衣钵，甚至统治了服务器端的OS市场。
开发Linux的时候，也是采用了32位的整数来记录时间戳。
现在一个大问题来了，32位的有符号整数最大值是2147483647 ，只能让我们用到2038年1月19号 03:14:07 UTC
下面这个动图展示了整数溢出以后的效果：
这被称为Y2K38问题。
解决方案也非常简单，就像IPV6一样，用128位IP，可以给地球上每一粒沙子都赋予一个IP地址，并且还有大量剩余。
Unix Epoch time 可以把32位的整数变成64位。
使用64位整数，可以表示到接近290亿年后的时间，不知道那个时候地球还是否存在？
大概是从Linux 5.6版本开始，Linux内核开始全面支持64位时间戳的系统调用，但是升级了内核以后，并不意味着完事大吉，应用程序和库在编写的时候如果使用了time_t类型（早期是32位的），现在需要改成64位整数，然后重新编译，要不然依然会产生溢出问题。
嵌入式系统最有可能受到Y2K38问题的影响，一般的服务器软件通常会定期进行升级，打补丁，但是嵌入式软件一旦随着硬件发布出去，就很少更改，很可能会运行到2038年。
三、尾声
在Unix Epoch Time确定下来30年后，一个准备转行Java程序员的年轻人打开了Java 的Date类。
Date内部实际上存储的就是一个长整型的数（long），它表示的是自1970年1月1日 00:00:00 （即Unix Epoch时间）以来的毫秒数。
他觉得非常奇怪：为什么是1970年1月1日 00:00:00呢？是谁确定了这么一个古怪的日期呢？
后记：Ken Thompson和Dennis Ritchie一起确定Unix纪元时间的故事是我杜撰的，大家了解下Unix纪元时间就好，不要当真。
本文作者
刘欣，著有畅销书《码农翻身》《半小时漫画计算机》，前IBM架构师，领导过多个企业应用架构设计和开发工作；洞察技术本质，擅长用故事去讲解复杂技术。
