时间尽头

众所周知, 时间有多种存储方式, 其一是字符串形式, 例如在 HTTP 协议中使用的 RFC1123 格式, 时间就被保存为形如 Thu, 01 Jan 1970 08:00:00 CST 的字符串. 其二是使用二进制形式保存, 例如在比特币协议中就使用 4 字节(即 uint32) 保存时间. 使用二进制形式保存时间能极大降低占用空间并加快解析速度, 缺点则是对人类不友好. 但使用二进制形式保存时间有一个重要的问题: 4 字节(uint32) 或 8 字节(uint64) 能保存的时间范围是有限的.

开始探索

在开始探讨时间的尽头之前, 先来了解一下整数到二进制的转换. 我们以最大的 uint32 数字 4294967295 举例, 可以通过如下的简单计算过程将之转换为 4 字节 bytes([255, 255, 255, 255]), 其 go 代码如下:

package main

import "fmt"

func main() {
    max := 2<<31 - 1
    buf := make([]byte, 4)
    buf[0] = byte(max >> 24 % 256)
    buf[1] = byte(max >> 16 % 256)
    buf[2] = byte(max >> 8 % 256)
    buf[3] = byte(max % 256)
    fmt.Println(buf)
    // [255 255 255 255]
}

可以使用 encoding/binary 包简化上述计算:

package main

import (
    "encoding/binary"
    "fmt"
)

func main() {
    var max uint32 = 2<<31 - 1
    buf := make([]byte, 4)

    // uint32 到 4 字节
    binary.BigEndian.PutUint32(buf, max)
    fmt.Println("bin:", buf)

    // 4 字节到 uint32
    r := binary.BigEndian.Uint32([]byte{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF})
    fmt.Println("int:", r)
}

这里要提一下的是 binary.BigEndian 表示的是 大端序, 即高位字节在地址低位. 与之相反的还有一个 小端序. 目前来说大端序应用较为广泛. 可见本节参考.

终点

现在我们已经知道了 4 字节所能存储的最大整数是 4294967295, 同时该整数所代表的日期是:

end := time.Unix(int64(2<<31-1), 0)
// 2106-02-07 14:28:15 +0800 CST

没错, 记得在 2106-02-07 14:28:15 +0800 CST 之前抛掉你手中的所有比特币(手动滑稽). 由于时间溢出引发的 BUG 最知名的应该是千年虫事件了, 虽然该事件已经过去, 但未来必定会再次发生, 有很大可能就是在 2106 年, 因为我们不知道除了比特币之外, 还有哪些软件也使用了 4 字节时间. 本次探索给我的教训是: 不要使用 uint32 保存时间.

参考