otlinx-datetime 官方 KMP 日期时间库的 OpenHarmony 鸿蒙化适配实战

翼辉cto

1495人浏览 · 2026-10-01 00:54:48

翼辉cto · 2026-10-01 00:54:48 发布

kotlinx-datetime 官方 KMP 日期时间库的 OpenHarmony 鸿蒙化适配实战（上游 8b7616d + 注入式时区数据库 + TZif 纯 Kotlin 解析 + DevEco 模拟器四页签实测）

库版本：Kotlin/kotlinx-datetime 8b7616d（master 线，Apache 2.0）｜验证环境：Kotlin 2.2.21-1.0.0（鸿蒙定制版）｜kotlinx-serialization 1.9.1-1.0.0｜DevEco Studio 26.0.0｜DevEco 模拟器｜HarmonyOS 7.0.0（API 26）

做完序列化、调色板、图标、图表、图片缓存这一串之后，这次啃一块每个业务都绕不开的硬骨头：日期时间。Kotlin/kotlinx-datetime 是 JetBrains 官方的 KMP 日期时间库，Instant/LocalDate/TimeZone/periodUntil 这一套 API 早已是 Kotlin 生态的事实标准。查 CPF-KMP-CMP 官方清单和 AtomGit，鸿蒙上没有它——而且它是这个系列里第一个真正的"上游官方库"（前面几篇都是社区库），于是做。
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先说结论：上游纯逻辑源码零修改搬入（core/common + core/commonKotlin 两个源集原样保留），Kotlin/Native 编出 ohosArm64/ohosX64 双 ABI .so，DevEco 模拟器四页签实测跑通——实时时钟、上海/纽约时区转换（含夏令时）、日期运算、固定偏移、格式化全部正确；12 个单测全绿（8 个适配冒烟 + 4 个 TZif 解析）。这个库在鸿蒙上的难点不在逻辑（上游纯 Kotlin 部分本来就干净），而在一个结构性矛盾：鸿蒙 Native 侧没有 /usr/share/zoneinfo——时区数据从哪来？答案是注入式时区数据库，下文详述。

*先睹为快：DevEco 模拟器实测。左：时区转换页，UTC 2024-01-15T12:00 转上海 `2024-01-15T20:00`/+08:00；右：同一时刻转纽约夏季 `2024-07-15T08:00`/**−04:00**——夏令时规则由注入的 IANA TZif 字节经上游纯 Kotlin 解析器算出*

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一、先看清楚：kotlinx-datetime 的源码是怎么分层的

照例先翻上游源码分布。这个库的结构比前面几篇更有意思——它把"平台无关的纯逻辑"和"平台时间源"切得非常干净：

上游源集	内容	对平台的依赖
`core/common`	`Instant`/`LocalDate`/`LocalDateTime`/`LocalTime`/`UtcOffset`/`TimeZone`/`DatePeriod` 全部 expect 声明 + ISO 解析/格式化/日期运算 + 序列化	纯 Kotlin
`core/commonKotlin`	上述 expect 的"纯 Kotlin actual"——基于 `kotlin.time.Instant`（Kotlin 2.2 标准库内置）实现	仅依赖 kotlin.time
`core/jvm` / `core/linux` / `core/darwin` / `core/androidNative`	平台 actual：JVM 走 `java.time`，linux/darwin 从 `/usr/share/zoneinfo` 读 TZif 文件，androidNative 读系统属性	重度平台耦合
`tzfile/`	`readTzFile`：IANA TZif 二进制的纯 Kotlin 解析器（commonMain）	纯 Kotlin

两个关键观察：

commonKotlin 是官方预留的"逃生舱"。Kotlin 2.2 把 kotlin.time.Instant 收进标准库后，上游顺势提供了一套不依赖 java.time 的纯 Kotlin actual——本来是为 wasmJs 准备的，鸿蒙 Kotlin/Native 直接白嫖。LocalDate 的闰年判断、daysUntil 的儒略日换算、periodUntil 的年月日分解，全部是纯整数运算，一行平台代码没有。
TZif 解析器是独立的纯 Kotlin 模块。上游 readTzFile 不读文件、不碰系统——它只吃 ByteArray。"数据从哪来"和"数据怎么解析"被干净地分开了，这正是鸿蒙适配的切入点：解析器原样复用，数据源换掉。

二、鸿蒙的结构性矛盾：没有 zoneinfo 文件系统

上游各平台拿时区数据的路子：

linux/darwin：遍历 /usr/share/zoneinfo、/var/db/timezone/zoneinfo 等目录，按 zoneId 读文件字节喂 readTzFile；
androidNative：读 persist.sys.timezone 系统属性拿默认时区 ID，时区数据靠 Android 运行时；
JVM：ZoneId.systemDefault() 一条龙。

鸿蒙 Native 侧实测：模拟器里没有 /usr/share/zoneinfo，也没有 persist.sys.timezone 属性——两条路都断了。但鸿蒙并不是没有时区能力，只是能力在另一层：

系统时区 ID 在 ArkTS 侧：@ohos.i18n.getTimeZone().getID() 返回 "Asia/Shanghai"；
TZif 字节可以打包进应用：IANA tzdata 的 Asia/Shanghai、America/New_York 等文件各 1-4KB，作为 rawfile 资源随 HAP 分发。

所以鸿蒙的正确姿势不是"Native 侧找文件"，而是注入式时区数据库：

ArkTS 侧（有系统能力）
  ├─ @ohos.i18n.getTimeZone().getID()  ──→ 注入系统时区 ID
  └─ resourceManager.getRawFileContent("tzdata/America/New_York")
        │  rawfile → Uint8Array → base64
        ▼  ──→ 注入 TZif 字节
OhosTimeZoneBridge（Kotlin/Native 进程内单例，HashMap<zoneId, ByteArray>）
        ▼
TzdbInMemory : RuleBasedTimeZoneDatabase
        │  rulesForIdOrNull(id) = readTzFile(字节).toTimeZoneRules()
        ▼
上游 TimeZone.of("America/New_York") / offsetAt(instant) 全链路打通

时区注入的两个 actual 是鸿蒙侧唯一的适配代码（ohosMain，约 80 行）：

// 鸿蒙时区数据库：内存 tzdata + 上游 readTzFile 解析
internal class TzdbInMemory : RuleBasedTimeZoneDatabase {
    override fun rulesForIdOrNull(id: String): TimeZoneRulesCommon? {
        if (id.length <= 1 || id.startsWith("/") || id.split('/').any { it == ".." }) return null
        val bytes = OhosTimeZoneBridge.zoneBytes(id) ?: return null
        return readTzFile(bytes).toTimeZoneRules()
    }
    override fun availableZoneIds(): Set<String> = OhosTimeZoneBridge.allZoneIds()
}

internal actual val timeZoneDatabaseImpl: TimeZoneDatabase =
    tryInitializeTimezoneDatabase { TzdbInMemory() }

internal actual fun currentSystemDefaultTimeZone(): TimeZone {
    // 未注入系统时区时回退 UTC，保证 Clock/Instant 等纯逻辑路径永不抛错
    val id = OhosTimeZoneBridge.systemZoneId ?: return TimeZone.UTC
    return systemTimezoneDatabase.getOrNull(id) ?: TimeZone.UTC
}

三个设计决策值得说：

未注入时回退 UTC 而不是抛错。Clock.System.now()、Instant.parse 这些纯逻辑 API 不该因为时区没注入就挂掉——它们是"时间戳数学"，跟时区无关。只有显式查系统时区（TimeZoneContext.System.currentTimeZone()）才需要注入，未注入回退 UTC 并允许业务降级。这个语义用单测锁死（systemZoneFallsBackToUtcWhenNotInstalled，JVM 上拿真系统时区、ohos 上拿 UTC，两端都接受）。

注入走 JSON 桥而不是文件。TZif 字节经 rawfile → Uint8Array → base64 → JSON → Kotlin 侧 Base64.decode。一条时区 1-4KB，base64 膨胀 1/3 后也就几 KB，NAPI 字符串桥毫无压力。好处是注入时机完全由 ArkTS 控制（应用启动时注入 6 个常用时区），且不需要在 Native 侧引入任何文件系统假设——HAP 沙箱里 rawfile 的路径规则交给 ArkTS 的 resourceManager 处理最稳。

zoneId 校验沿用上游语义。TzdbInMemory.rulesForIdOrNull 里的 ../绝对路径拦截来自上游 TzdbOnFilesystem 的同款防御——即便数据源换了，恶意 zoneId（如 ../../etc/passwd）的拦截语义不能丢。抄防御代码和抄业务代码一样重要。

在这里插入图片描述

三、整体链路

ArkTS (Index.ets / DatetimeApi.ets)
   │  import datetimeNative from 'libdatetime.so'
   ▼  datetimeNative.call('{"op":"toLocal","iso":"...","zone":"America/New_York"}')
libdatetime.so          ← C++ NAPI 薄层：字符串进、字符串出（82 行）
   │  extern "C" OhosDatetimeCall / OhosDatetimeFree
   ▼
libohoscmpdatetime.so   ← Kotlin/Native（ohosArm64 / ohosX64）
   │  DatetimeBridge：解析 op → 调用上游 API → JSON 序列化返回
   ▼
kotlinx-datetime 模块
   ├─ commonMain        ← 上游 core/common 原样（66 个 .kt：解析/格式化/运算/序列化）
   ├─ commonKotlinMain  ← 上游 core/commonKotlin 原样（12 个 .kt：纯 Kotlin actual）
   └─ ohosMain          ← 唯一新增：OhosTimeZoneContext.kt（注入式时区）

工程结构：

cmp-datetime-demo/
├── kotlinx-datetime/                  # 库模块（上游 vendored）
│   └── src/
│       ├── commonMain/kotlin/           ← 上游 core/common 原样
│       ├── commonKotlinMain/kotlin/     ← 上游 core/commonKotlin 原样
│       ├── ohosMain/kotlin/…/internal/OhosTimeZoneContext.kt  ← 唯一适配层
│       ├── jvmMain/kotlin/              ← 上游 core/jvm 原样（单测跑 JVM）
│       └── commonTest/                  ← 12 个单测 + TZif 测试资源
├── example/nativeApp/                 # DatetimeBridge + DatetimeExport → libohoscmpdatetime.so
├── example/ohosApp/                   # DevEco 工程（四页签 Demo）
│   └── entry/src/main/resources/rawfile/tzdata/  # 6 个 IANA TZif 文件
└── settings.gradle.kts                # 鸿蒙定制插件仓库

Gradle 源集依赖链是这个库的精髓：ohosArm64Main/ohosX64Main → ohosMain → commonKotlinMain → commonMain，JVM 单独吃 jvmMain（上游 java.time actual，避免与 commonKotlinMain 的 actual 冲突）。commonKotlinMain 需要 -opt-in=kotlin.time.ExperimentalTime（kotlin.time.Instant 在 Kotlin 2.2 仍是实验 API）和 -Xexpect-actual-classes。

四、桥协议：无状态单入口

与图表篇、缓存篇的"会话式协议"（create 拿 id → 带 id 操作 → free）不同，日期时间库天然无状态——没有需要跨调用保持的对象。所以协议退化成最简单的形式：单入口 call(requestJson)，op 字段区分 10 个操作，每个都是纯函数：

op	作用	关键参数 → 关键返回
`installSystemZone`	注入系统时区 ID	`id` → `installedSystemZone`
`installZoneData`	注入单时区 TZif 字节	`id`, `dataBase64` → `bytes`
`zoneDataStatus`	查注入状态	→ `systemZoneId`, `installedZones[]`
`systemZone`	系统默认时区	→ `id`, `isFixedOffset`
`now`	实时时钟	→ `iso`, `epochSeconds`, `nanos`
`toLocal`	Instant → 某时区本地时间	`iso`, `zone` → `local`, `offset`
`parseLocalDateTime`	解析本地日期时间	`value` → `date`, `time`
`dateArithmetic`	日期差运算	`from`, `to` → `days`, `months`, `periodDays`
`fixedOffset`	固定偏移换算	`iso`, `hours`, `minutes` → `totalSeconds`, `local`
`format`	自定义格式化	`value` → `formatted`

{"op":"toLocal","iso":"2024-07-15T12:00:00Z","zone":"America/New_York"}
→ {"ok":true,"local":"2024-07-15T08:00","offset":"-04:00","zone":"America/New_York"}

注意这个返回里的 -04:00——纽约标准时间是 −05:00，−04:00 说明夏令时（EDT）生效了。这是注入式链路最有说服力的验证：ArkTS 注入的 America/New_York TZif 字节（2299 字节）里含着 2024 年的 DST 转换表，上游 readTzFile 解析出规则，offsetAt(instant) 按时刻查表得到夏令时偏移。纯 Kotlin 解析器在鸿蒙 Native 侧把 IANA 官方数据读对了。

异常处理照例：Kotlin 侧 runCatching 兜全部 Throwable，包成 {"ok":false,"error":"类名: 消息"} 返回；未知 op 显式报错。

五、适配过程

5.1 上游搬入：零修改，源集映射是全部工作

这次适配最省心的部分：core/common 的 66 个文件和 core/commonKotlin 的 12 个文件一字节未动（连 import 都不用改——与 coil 那次还要替换 atomicfu import 不同，这个库的公共层不依赖任何第三方库，除了序列化器用的 kotlinx-serialization，而鸿蒙定制仓库里有现成的 1.9.1-1.0.0）。

全部工作是把上游源集映射到鸿蒙工程的 Gradle 源集：

// kotlinx-datetime/build.gradle.kts
sourceSets {
    val commonMain = getByName("commonMain") {
        dependencies { implementation("org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-serialization-json:1.9.1-1.0.0") }
    }
    val commonKotlinMain = create("commonKotlinMain") { dependsOn(commonMain) }
    getByName("ohosMain") { dependsOn(commonKotlinMain) }
}

上游仓库的 core/commonKotlin/src 在 Gradle 里本来不对应标准源集名（上游用自定义 layout），鸿蒙侧显式 create("commonKotlinMain") 并挂到依赖链上即可。JVM target 吃上游 core/jvm（java.time actual），只为一个目的：让 12 个单测在 JVM 上跑——Kotlin/Native 跑测试要起模拟器，JVM 秒级反馈，语义完全一致（两边测的都是同一份 commonMain 逻辑）。

5.2 时区注入层：唯一的适配代码

全部鸿蒙特有代码就一个文件（ohosMain/kotlin/kotlinx/datetime/internal/OhosTimeZoneContext.kt，80 行），包含三个 actual：

上游 expect	鸿蒙 actual	语义
`timeZoneDatabaseImpl`	`TzdbInMemory()`	查库走注入的内存字节
`systemTimeZoneIdProvider`	读注入的 `systemZoneId`，未注入抛错（带指引消息）	严格语义
`currentSystemDefaultTimeZone()`	未注入回退 UTC	宽松语义（保纯逻辑可用）

OhosTimeZoneBridge 是进程内单例 HashMap<String, ByteArray>。不加锁：NAPI call 由 ArkTS JS 线程串行进入（与 coil 篇相同的线程模型论证），Kotlin/Native 新内存模型下没有 synchronized，也不需要。

5.3 TZif 解析验证：单测把 DST 锁死

注入式链路的正确性基石是"readTzFile 能读对真实 IANA 数据"。TzfileParseTest 用 Europe/Oslo（CET +01:00 / CEST +02:00，有 DST）作样本，4 个用例把要害全锁了：

@Test
fun osloDstTransitionDetected() {
    // 2024 年 Oslo 夏令时切换点：3月31日 01:00Z
    val rules = readTzFile(osloBytes()).toTimeZoneRules()
    val before = Instant.parse("2024-03-31T00:59:59Z")
    val after  = Instant.parse("2024-03-31T01:00:01Z")
    assertEquals(3600, rules.infoAtInstant(before).totalSeconds)  // 切换前 +01:00
    assertEquals(7200, rules.infoAtInstant(after).totalSeconds)   // 切换后 +02:00
}

跨越切换点前后各 2 秒，偏移必须精确翻转。这个断言如果过，说明 TZif 的 transition 表解析（变长整数、闰秒段、缩写段）全对——这是 IANA 数据解析里最易错的部分。加上魔数校验、冬季/夏季偏移各一测，4 个用例把解析器钉死了。

另有 8 个适配冒烟用例（OhosAdaptationSmokeTest）覆盖纯逻辑：ISO 解析往返、闰年 daysUntil、periodUntil 的年月分解（2024-01-31 → 2024-03-02 = 1月2天）、固定偏移、非法日期拒绝（LocalDate(2023, 2, 29) 必须抛）、未注入时区回退 UTC。有意不搬上游全量测试——上游测试套几千个用例且重度依赖 TimeZone.of 真实数据库，在"未注入"假设下跑不了；12 个针对性用例覆盖适配语义足够。

5.4 NAPI 层与编译部署

C++ 层是系列里第四次复用的 82 行薄层（OhosDatetimeCall/OhosDatetimeFree，“谁分配谁释放”，hilog 记录每次请求头 80 字符与响应长度）。Kotlin/Native 侧 DatetimeExport.kt 用 @CName 导出 C ABI，返回字符串在 nativeHeap 分配、调用方释放。

构建部署一键三连：

# 1. JVM 单测（12 个全绿）
.\gradlew :kotlinx-datetime:jvmTest :example:nativeApp:jvmTest

# 2. 双 ABI release .so（arm64 3.99 MB / x86_64 3.92 MB）
.\gradlew :example:nativeApp:linkReleaseSharedOhosArm64 :example:nativeApp:linkReleaseSharedOhosX64

# 3. hvigor 打 hap（7.9 MB），安装启动
powershell -File example\ohosApp\build-hap.ps1
powershell -File example\ohosApp\install-run.ps1

六、运行效果（DevEco 模拟器实测）

Demo 四页签，冷启动时 aboutToAppear 先跑注入流程：@ohos.i18n.getTimeZone().getID() 拿系统时区 ID → 6 个 rawfile TZif 逐个注入 → 读回注入状态。

6.1 时钟页：实时 Instant

*时钟页：`Clock.System.now()` 的 ISO 字符串（`2025-09-30T15:10:46Z`）、epochSeconds、纳秒字段实时刷新——全部经 NAPI 桥从 Kotlin/Native 侧取回*

6.2 时区转换页：上海与纽约夏令时

同一 UTC 时刻 2024-01-15T12:00:00Z 转上海：2024-01-15T20:00，偏移 +08:00。换成夏季时刻 2024-07-15T12:00:00Z 转纽约：2024-07-15T08:00，偏移 −04:00（EDT 夏令时，非标准时的 −05:00）：

*时区转换页：左为上海（无 DST，恒定 +08:00）；右为纽约夏季 −04:00——DST 规则来自注入的 IANA TZif，解析与查表全在 Kotlin/Native 侧由上游代码完成*

6.3 日期运算页：periodUntil 与固定偏移

2024-01-31 → 2024-03-02：daysUntil = 31天，periodUntil = 1月1天（月日分解语义与上游一致：先满月再算余日）；UTC+8 的 totalSeconds = 28800；LocalDateTime.Format{} DSL 自定义格式化：

*日期运算页：天数差、年月分解、固定偏移换算、格式化 DSL 四组结果同屏*

6.4 注入状态页：时区数据库自检

系统时区 Asia/Shanghai（isFixedOffset = false，即含历史偏移变化的真实时区），6 个时区全部注入成功并显示各自字节数：

*注入状态页：`zoneDataStatus` op 返回的 Kotlin 侧实时状态——系统时区 ID 与已注入时区列表（Asia/Shanghai 393B、America/New_York 2299B、Europe/London 2364B、Australia/Sydney 1442B、Asia/Tokyo 219B、UTC 111B）*

七、踩坑记

#	坑	现象	解法
1	鸿蒙无 `/usr/share/zoneinfo`	`TimeZone.of("Asia/Shanghai")` 拿不到数据	注入式时区数据库：ArkTS rawfile → base64 → JSON 桥 → 内存 `HashMap`，解析仍用上游 `readTzFile`
2	无 `persist.sys.timezone` 属性	系统默认时区 ID 无从读取	ArkTS `@ohos.i18n.getTimeZone().getID()` 注入；未注入回退 UTC 保纯逻辑可用
3	`kotlin.time.Instant` 是实验 API	`commonKotlinMain` 编译报错	`freeCompilerArgs += "-opt-in=kotlin.time.ExperimentalTime"`
4	expect/actual class 警告	Kotlin 2.2 对 expect class 要显式开关	`-Xexpect-actual-classes`
5	JVM 与 ohos 的 actual 冲突	JVM 同时吃 `commonKotlinMain` 和 `core/jvm` 会重复 actual	JVM 只吃上游 `jvmMain`（java.time actual）；ohos 吃 `commonKotlinMain`；单测全挂 JVM 跑
6	上游全量测试跑不了	几千用例依赖真实时区数据库	12 个针对性用例（8 冒烟 + 4 TZif/DST）锁定适配语义，不追求全量
7	模拟器滑动手势方向	`uinput -T -m 100→1100` 左滑实际去了更早页签	滑动向量与页签方向相反，切页直接点 tabBar 文本更稳

八、FAQ

Q1：为什么不用鸿蒙系统的时区 API 直接做转换，非要注入给 Kotlin？
库的价值在于"业务代码用 kotlinx-datetime 写一次，Android/iOS/鸿蒙三端同构"。如果鸿蒙侧绕开库直接调 @ohos.i18n，共享层的 TimeZone.of(...)/toLocalDateTime(...) 调用就分叉了。注入式的意义是让上游 API 表面在鸿蒙上原样成立——业务无感知。

Q2：IANA tzdata 每年更新，打包进 rawfile 会不会过期？
会。生产方案有两种：一是随应用版本更新（tzdata 年更 2-3 次，与应用发版节奏兼容）；二是首启从服务端拉新版 TZif 走同一 installZoneData 通道热注入——协议本身不区分字节来源，rawfile 只是冷启动保底。中国业务常用的 Asia/Shanghai 自 1991 年后无 DST 变更，实际敏感度很低。

Q3：为什么系统时区查询分"严格"和"宽松"两个 actual？
systemTimeZoneIdProvider（严格，未注入抛错）服务的是"我就要系统时区"的显式调用，拿不到是配置错误，必须响亮地失败；currentSystemDefaultTimeZone（宽松，回退 UTC）会被 Clock/Instant 的某些便利路径间接触达，不能因为没注入就让纯时间戳数学挂掉。两个语义都写进了单测。

Q4：全部时区注入要多大？
IANA 完整 tzdata 约 400+ 个 zone 文件，总计 ~1MB（未压缩）。Demo 只打包 6 个（~7KB）。按需注入是设计上就支持的：installZoneData 随时可调，TimeZone.of 查不到再注入也来得及（惰性）。

Q5：这个适配和直接等官方支持 ohos target 比，价值在哪？
官方支持需要等上游接受 ohosArm64/ohosX64 target 与鸿蒙 CI——周期不可控。本适配是 vendored 路线：今天就能用，上游 API 演进时重新搬入即可（公共层零修改意味着搬入是纯机械操作）。且注入式时区数据库这个设计，即便官方支持了也仍然适用——鸿蒙没有 zoneinfo 文件系统这件事不会因为 target 合并而改变。

九、总结

kotlinx-datetime 适配给这套鸿蒙化方法论补了三块新拼图：

"数据源缺失"型适配有了标准解法。前面几篇处理的是"依赖缺失"（atomicfu/Poko 换掉），这次是"系统设施缺失"——鸿蒙 Native 侧没有 zoneinfo。注入式数据库（ArkTS 供数据、Kotlin 供解析）把"平台能力在哪一层"的问题收敛为一个 80 行的 actual 文件，对日历、ICU、任何依赖系统数据库的库都通用。
上游"逃生舱"源集的红利。commonKotlinMain 这类官方预留的纯 Kotlin actual 是 KMP 库鸿蒙化的最短路——它本来为 wasmJs 准备，鸿蒙 Kotlin/Native 直接复用，78 个文件零修改。选库时先看有没有这种源集，比看 star 数更能预测适配成本。
验收标准回到数据本身。DST 验证不赌 UI 表现，而是单测里"切换点前后 2 秒偏移精确翻转"这种数据级断言 + 模拟器上纽约夏季 −04:00 的实测截图，双重锁定。
验收闭环：12 个单测全绿 + DevEco 模拟器四页签实测（5 张截图）+ hilog 全链路可追溯 + 双 ABI .so（3.99/3.92 MB）+ HAP（7.9 MB）安装运行。

OpenHarmony 三方库社区地址：https://atomgit.com/oh-tpc
github 三方库地址：https://github.com/Kotlin/kotlinx-datetime
官方文档地址：https://kotlinlang.org/api/kotlinx-datetime/
鸿蒙定制仓库地址：https://maven.eazytec-cloud.com/nexus/repository/maven-public/
适配地址：https://atomgit.com/oh-tpc/datetime