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@sdkei

【Android】ローカルDBに日時を保存する方法と注意点

Last updated at Posted at 2022-10-09

SQLite と日時型

Android 標準のローカルデータベースは SQLite です。
Room ライブラリを使った場合も内部では SQLite が使用されます。

SQLite には日時型がありません。
　→Datatypes In SQLite
日時を保存するには、SQLite で使えるいずれかの型に変換してやる必要があります。

SQLite の datetime 関数は YYYY-MM-DD HH:MM:SS 形式の TEXT 型の値を返します。
　→Date And Time Functions
SQL で datetime 関数との比較などを行えるようにするため、
ローカル DB に保存するのはこれと同じ形式にするのがよいでしょう。

Room と日時型

Room の Entity に日時型のプロパティを持たせることを考えます。

日時型としては Instant クラスを使うのがよいでしょう1。
LocalDateTime, OffsetDateTime, ZonedDateTime などでもよいのですが、
それらだと時差やタイムゾーンなどを考える必要があります。
Entity には最もシンプルな型である Instant で持っておいて、それを使う所で必要な型に変換する方が、多くの場合は適切です。

日時型のプロパティを持つ Entity
@Entity
data class DateTimeEntity(
    @PrimaryKey(autoGenerate = true)
    val id: Int = 0,
    val dateTime: Instant,
)

型コンバーター

Entity に日時型を持たせただけでは、それをどのような型・値で DB に保存すればよいか決定できないため、ビルドエラーになります。
日時型と YYYY-MM-DD HH:MM:SS 形式の String 型とを相互変換するコンバーターを実装する必要があります。
　→Room を使用して複雑なデータを参照する  |  Android デベロッパー  |  Android Developers

型コンバーター
object DateTimeConverter {
    @TypeConverter
    fun stringToInstant(value: String): Instant =
        formatter.parse(value, Instant::from)
    @TypeConverter
    fun instantToString(value: Instant): String =
        formatter.format(value)
    
    private val formatter: DateTimeFormatter =
        DateTimeFormatter.ofPattern("uuuu-MM-dd HH:mm:ss") // このままでは問題がある。詳細は後述。
}

実装した型コンバーターは @TypeConverters アノテーションを用いて、その変換を必要とする Entity を持つ RoomDatabase 派生クラスにセットします。

型コンバーターを RoomDatabase 派生クラスにセットする
@Database(
    // ...
    entities = [
        DateTimeEntity::class,
    ],
)
@TypeConverters(
    DateTimeConverter::class,
)
abstract class DateTimeDatabase : RoomDatabase() {
    // ...
}

DAO のクエリメソッドと型コンバーター

DAO のクエリメソッドでは Java/Kotlin で定義された型の引数を SQL クエリで使うことができます。

@Dao
interface DateTimeDao {
    @Query("SELECT count(*) FROM DateTimeEntity WHERE DateTimeEntity.dateTime > :dateTime")
    suspend fun countDateTimeEntitiesAfter(dateTime: Instant): Int
}

このとき引数は前述の型コンバーターによって変換してから SQL 内で使用されます。
今回の例だと DateTimeEntity.dateTime > :dateTime の比較は TEXT 型に変換してから行われます。

タイムゾーン

datetime 関数の返値が表す日時のタイムゾーンは UTC（協定世界時）です。
ローカル DB に保存する値も UTC にしましょう。
UTC を JST（日本標準時）に変換するには、9時間を足します。
UTC で 0 時であれば、JST では 9 時です。

DateTimeFormatter にタイムゾーンを指定する

日時型と String 型との相互変換に DateTimeFormatter クラス を使用している場合、 withZone メンバ関数を使ってタイムゾーンを指定できます。

DateTimeFormatter にタイムゾーンを指定する
    private val formatter: DateTimeFormatter =
        DateTimeFormatter.ofPattern("uuuu-MM-dd HH:mm:ss") // このままでは問題がある。詳細は後述。
            .withZone(ZoneOffset.UTC) // タイムゾーンを UTC にする。

日時の有効範囲

datetime 関数は 0 年未満に対しては負号で始まる値を返します。
また 10,000 年以上に対しては null を返します。

SELECT datetime('0000-01-01 00:00:00', '-1 seconds'); -- > -001-12-31 23:59:59
SELECT datetime('0000-01-01 00:00:00');               -- > 0000-01-01 00:00:00
SELECT datetime('9999-12-31 23:59:59');               -- > 9999-12-31 23:59:59
SELECT datetime('9999-12-31 23:59:59', '+1 seconds'); -- > null

SQL 上での日時の比較は TEXT 型として行われるため、
これらの値との比較は正しく行われないことになります。
ですのでこれらの値は SQL より前の段階で除く必要があります。

DateTimeFormatter で有効範囲外の日時を除く

Room を使う場合は、型コンバーターで日時を String 型に変換するときに、日時が有効範囲外であれば例外をスローするようにするのがよいでしょう。

DateTimeFormatter.ofPattern メンバ関数で生成した DateTimeFormatter では有効範囲外でもエラーになりません。
型コンバーター内で、日時型から String 型に変換する前にチェックするという手もありますが、
DateTimeFormatter で変換する際にエラーになる方が美しいですよね。
DateTimeFormatterBuilder クラスを使えば DateTimeFormatter.ofPattern よりも細かい指定ができ、年が 4 桁を超えたときや負のときに例外がスローされるようにできます。
（DateTimeFormatter.ofPattern も内部で DateTkmeFormatterBuilder を使っているようです。）

DateTimeFormatterBuilder で DateTimeFormatter を生成する
    private val formatter: DateTimeFormatter =
    // DateTimeFormatter.ofPattern で生成したものだと
    // 0 年未満や 10,000 年以上でもエラーにならないため、
        // DateTimeFormatterBuilder で生成する。
        DateTimeFormatterBuilder()
            .appendValue(ChronoField.YEAR, 4, 4, SignStyle.NOT_NEGATIVE)
            // ^ 4 桁を超える場合や負の場合はエラーとする。
            .appendLiteral('-')
            .appendValue(ChronoField.MONTH_OF_YEAR, 2)
            .appendLiteral('-')
            .appendValue(ChronoField.DAY_OF_MONTH, 2)
            .appendLiteral(' ')
            .appendValue(ChronoField.HOUR_OF_DAY, 2)
            .appendLiteral(':')
            .appendValue(ChronoField.MINUTE_OF_HOUR, 2)
            .appendLiteral(':')
            .appendValue(ChronoField.SECOND_OF_MINUTE, 2)
            .toFormatter()
            .withZone(ZoneOffset.UTC) // タイムゾーンを UTC にする。
}

精度

YYYY-MM-DD HH:MM:SS 形式の精度は秒です。
Instant の精度はナノ秒2ですので、YYYY-MM-DD HH:MM:SS 形式に変換して DB に保存すると精度が落ちることになります。

ちなみに、日時の丸めは端数切り捨てにすべきです。
そうでないと、秒が切り上がった場合に、分が、時が、日が、月が、年が切り上がることがあり、影響が非常に大きくなります。
（日が変わったらこれをする、月が変わったらそれをする、年が変わったらあれをする、とかありますよね。丸め程度でそんなことが起こると、対処が大変です。）
DateTimeFormatter は切り捨てになっているようです。（API ドキュメントに記述は見つけられませんでしたが。）
以下では切り捨てを前提に話を進めます。

さて、YYYY-MM-DD HH:MM:SS 形式で DB に保存された日時やそこから取り出した Entity が持つ日時は秒単位に丸められています。
SQL で日時を比較するときや、取り出した Entity が持つ日時との比較を行うときには、注意が必要です。

注意1: 元は異なる日時が同じ日時になる

元の日時が 2000-01-01 00:00:00.1 であったレコード A と、
元の日時が 2000-01-01 00:00:00.2 であったレコード B を考えます。
元の日時は A < B ですが、DB に保存される日時はいずれも 2000-01-01 00:00:00 になります。

A より後のレコードを取得するとき、
元の日時で考えると B も結果に含まれますが、
実際に処理すると B は結果に含まれません。

また B と同じもしくはより後のレコードを取得するとき、
元の日時で考えると A は結果に含まれませんが、
実際に処理すると A も結果に含まれます。

注意2: 日時が前になる

日時が 2000-01-01 00:00:00.1 である Entity のインスタンス A を生成して DB に保存することを考えます。
DB には 2000-01-01 00:00:00 として保存されます。

DB から全てのインスタンスを取り出し、そこから A が持つ日時より前のものを絞り込むとき、
日時の丸めがなければ A と同じ主キーを持つ Entity は含まれませんが、
実際には丸めがあるため A と同じ主キーを持つ Entity も結果に含まれます。

まとめ

日時を Android のローカル DB に保存する場合は、

  • YYYY-MM-DD HH:MM:SS 形式の TEXT 型にしましょう。
  • 保存する日時のタイムゾーンを UTC にしましょう。
  • 有効範囲外（0 年未満、10,000 年以上）を除外しましょう。
  • 精度が秒であることに注意しましょう。
型コンバーターの実装（完全版）
import androidx.room.TypeConverter
import java.time.DateTimeException
import java.time.Instant
import java.time.ZoneOffset
import java.time.format.DateTimeFormatter
import java.time.format.DateTimeFormatterBuilder
import java.time.format.SignStyle
import java.time.temporal.ChronoField

/**
 * Room で日時を扱うためのコンバーター。
 *
 * Room が使用する SQLite には日時型がない（[Datatypes In SQLite](https://www.sqlite.org/datatype3.html)）ため、
 * SQLite の `datetime` 関数（[Date And Time Functions](https://www.sqlite.org/lang_datefunc.html)）と同じ
 * `YYYY-MM-DD HH:MM:SS` 形式の文字列として扱う。
 *
 * 文字列での日時の精度が秒であることに注意。
 */
object DateTimeConverter {
    /**
     * [String] を [Instant] に変換する。
     */
    @TypeConverter
    fun stringToInstant(value: String): Instant =
        formatter.parse(value, Instant::from)

    /**
     * [Instant] を [String] に変換する。
     *
     * 秒未満の値は切り捨てられる。
     *
     * @throws DateTimeException 0 年未満や 10,000 年以上の場合。
     */
    @TypeConverter
    fun instantToString(value: Instant): String =
        formatter.format(value)

    /**
     * `YYYY-MM-DD HH:MM:SS` 形式の日時フォーマッター。
     *
     * 0 年未満や 10,000 年以上はエラーになる。
     */
    private val formatter: DateTimeFormatter =
    // DateTimeFormatter.ofPattern で生成したものだと
    // 0 年未満や 10,000 年以上でもエラーにならないため、
        // DateTimeFormatterBuilder で生成する。
        DateTimeFormatterBuilder()
            .appendValue(ChronoField.YEAR, 4, 4, SignStyle.NOT_NEGATIVE)
            // ^ 4 桁を超える場合や負の場合はエラーとする。
            .appendLiteral('-')
            .appendValue(ChronoField.MONTH_OF_YEAR, 2)
            .appendLiteral('-')
            .appendValue(ChronoField.DAY_OF_MONTH, 2)
            .appendLiteral(' ')
            .appendValue(ChronoField.HOUR_OF_DAY, 2)
            .appendLiteral(':')
            .appendValue(ChronoField.MINUTE_OF_HOUR, 2)
            .appendLiteral(':')
            .appendValue(ChronoField.SECOND_OF_MINUTE, 2)
            .toFormatter()
            .withZone(ZoneOffset.UTC) // タイムゾーンを UTC にする。
}

コード全文

動作確認のため実装したコード全文を GitHub に上げました。
JUnit テストで動作確認しました。

／以上

  1. Date クラスはもう古いです。 ↩

  2. Date の精度はミリ秒です。 ↩

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