Python中timedelta处理夏令时(DST)时段的异常问题咨询

我编写了一个接收定期ping请求的脚本，当距离最后一次ping超过10分钟时会触发错误并进入应急模式，简化示例如下：

from datetime import datetime
import time
from random import randint


class Checker:
    def __init__(self):
        self.last_ping = datetime.now()

    def ping(self):
        self.last_ping = datetime.now()

    def panic_if_stale(self):
        if (datetime.now() - self.last_ping).total_seconds() > 600:
            # no ping for longer than 10 minutes, we panic
            raise Exception('PANIC')


if __name__ == '__main__':
    checker = Checker()
    while True:
        if randint(0, 10) == 5:
            # this is not actually random, just simulating
            checker.ping()

        checker.panic_if_stale()
        time.sleep(60)

上周日当地切换夏令时(DST)后，我遇到了一个Bug（原本代码中使用.seconds而非.total_seconds()，导致误触发应急，但即便修正后仍存在异常行为）。经测试发现如下现象：

from datetime import datetime, timedelta

if __name__ == '__main__':
    first_date = datetime(2022, 10, 30, 2, 30)
    # this should be 50 minutes later, but after the time change:
    second_date = datetime(2022, 10, 30, 2, 20, fold=1)
    # this prints out -600 seconds:
    print((second_date - first_date).total_seconds())
    # this prints out 3000 seconds(the correct answer in my opinion):
    print(second_date.timestamp() - first_date.timestamp())
    # this prints out 85800 seconds, but I used the wrong function so that's kind of whatever:
    print((second_date - first_date).seconds)
    # this prints out "False", even though it should be True:
    print((second_date - first_date) > timedelta(minutes=5))

疑问：

• 为何timedelta不考虑夏令时(DST)，而datetime的timestamp却能正确处理？
• 是否不应优先使用timedelta，转而使用timestamp（但我觉得这种方式不够优雅）？
• 希望不引入pytz这类外部依赖解决该问题。

1. 核心差异原因 #

Python的无时区信息datetime（naive datetime）本质只是记录年、月、日、时分秒的数值组合，不关联任何时区或DST规则。计算两个naive datetime的timedelta时，Python只会做纯数值减法——比如你例子里的2:20（fold=1）和2:30，数值上前者分钟数更小，所以差值是-10分钟，完全不会考虑这两个时间点在DST切换后的实际先后顺序。

而timestamp()方法会把naive datetime当作本地时间，根据系统时区和DST规则转换成线性的Unix时间戳（从1970-01-01 UTC开始的秒数）。Unix时间戳不受DST切换影响，所以差值能准确反映实际流逝的时间——你例子里的second_date是DST切换后的“第二个2:20”，对应的时间戳比切换前的2:30大50分钟，因此差值是3000秒。

2. 方案选择 #

如果你的需求是判断实际时间是否流逝了X分钟，用timestamp计算差值是可靠的，虽然直观性不如timedelta，但能彻底规避DST坑。同时也有更优雅的无依赖方案。

3. 无外部依赖的解决方法 #

方案一：用Unix时间戳记录时间 #

直接用time.time()记录最后一次ping的时间戳，计算差值时完全不受DST影响：

from datetime import datetime
import time
from random import randint


class Checker:
    def __init__(self):
        self.last_ping_ts = time.time()  # 记录Unix时间戳

    def ping(self):
        self.last_ping_ts = time.time()

    def panic_if_stale(self):
        if time.time() - self.last_ping_ts > 600:
            raise Exception('PANIC')


if __name__ == '__main__':
    checker = Checker()
    while True:
        if randint(0, 10) == 5:
            checker.ping()

        checker.panic_if_stale()
        time.sleep(60)

方案二：用UTC时间记录 #

UTC没有DST切换，用带时区的UTC时间计算timedelta是安全的（Python 3.6+支持）：

from datetime import datetime, timezone
import time
from random import randint


class Checker:
    def __init__(self):
        self.last_ping = datetime.now(timezone.utc)

    def ping(self):
        self.last_ping = datetime.now(timezone.utc)

    def panic_if_stale(self):
        if (datetime.now(timezone.utc) - self.last_ping).total_seconds() > 600:
            raise Exception('PANIC')


if __name__ == '__main__':
    checker = Checker()
    while True:
        if randint(0, 10) == 5:
            checker.ping()

        checker.panic_if_stale()
        time.sleep(60)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者teuneboon