PDF annotations thread safety

PDF annotationsのスレッドセーフティとは、複数のスレッドやプロセスがPDF annotationsの読み取り、書き込み、または変更を同時に試みる際に必要となる技術的な実践と考慮事項を指します。PDF仕様 ( Citation: N.A., 2020 (N.A.). (2020). Document management — Portable document format — Part 2: PDF 2.0 .  International Organization for Standardization Retrieved from https://www.iso.org/standard/75839.html ) はannotationsの構造と構文を定義していますが、特定のスレッドセーフティ機構を義務付けていないため、実装の詳細はPDF処理ライブラリやアプリケーションに委ねられています。スレッドセーフティは、コメント、ハイライト、フォームフィールドなどのインタラクティブな要素を含むPDF文書を操作するマルチスレッドアプリケーションを構築する際に重要となります。

PDF annotationsのスレッドセーフティには、複数のスレッドがPDF annotationオブジェクトと同時にやり取りする際に、競合状態、データ破損、不整合な状態を防ぐために使用される同期戦略、ロック機構、データアクセスパターンが含まれます。文書全体を保護するファイルレベルのロックとは異なり、annotationレベルのスレッドセーフティは、並行操作中に個々のannotation辞書、アピアランスストリーム、および関連リソースを保護することに焦点を当てています。これは一般的なPDFのスレッドセーフティとは異なり、annotationsはページコンテンツとは独立して変更されることが多く、位置決めのための座標変換が必要であり、 ( Citation: N.A., 2020 (N.A.). (2020). Document management — Portable document format — Part 2: PDF 2.0 .  International Organization for Standardization Retrieved from https://www.iso.org/standard/75839.html ) で定義されているPDF構造内の複数のオブジェクトにわたる状態変化を伴う複雑なインタラクティブ動作を持つ可能性があります。

PDFアプリケーションを構築する開発者にとって、annotationsの適切なスレッドセーフティは、文書の破損を防ぎ、マルチユーザーやマルチスレッド環境での信頼性の高い動作を保証するために不可欠です。複数のユーザーが同時に文書にannotationを追加できるWebアプリケーション、複数のPDFに並行してannotationを追加するバッチ処理システム、非同期でannotationをレンダリングするデスクトップアプリケーションなど、いずれも堅牢なスレッドセーフティ機構を必要とします。適切な同期がなければ、並行した変更によってPDF構造の不正化、annotationの損失、レンダリングアーティファクト、またはアプリケーションのクラッシュが発生する可能性があります。さらに、annotationsとタグ付きコンテンツ構造を組み合わせたアクセシブルなPDFワークフローでは、複数のPDFオブジェクト間で協調的な更新が必要になる場合があり、文書の整合性を維持するためにスレッドセーフティがさらに重要になります。

PDF annotationsのスレッドセーフティの実装には、通常、複数の保護層が含まれます。オブジェクトレベルでは、PDFライブラリはmutexまたは読み取り/書き込みロックを使用してannotation辞書とそのプロパティへのアクセスを制御し、一度に1つのスレッドのみがannotationを変更できるようにしながら、並行読み取りアクセスを許可します。ページレベルでは、annotationの位置決めのための座標空間変換を同期して、annotationが追加または移動される際のレンダリングエラーを防ぐ必要があります。多くの実装では、変更時に既存のannotationオブジェクトを変更するのではなく新しいannotationオブジェクトを作成するコピーオンライト戦略を採用し、ロックの競合を減らしています。文書レベルの操作では、トランザクションベースのアプローチにより、関連するannotationの変更をアトミックな単位にグループ化し、すべての変更が成功するか、いずれも適用されないようにすることができます。 ( Citation: N.A., 2014 (N.A.). (2014). Document management applications — Electronic document file format enhancement for accessibility — Part 1: Use of ISO 32000-1 (PDF/UA-1) .  International Organization for Standardization Retrieved from https://www.iso.org/standard/64599.html ) などの標準に準拠したアクセシブルなPDFを扱う場合、annotation構造と論理的な文書構造の間の一貫性を維持するために、追加の同期が必要になる場合があります。一部のライブラリでは、バージョンベースの並行性制御を実装しており、各annotationが変更のたびに増加するバージョン番号を保持し、ライブラリが競合する更新を検出して解決できるようにしています。

• PDF annotations – 注釈、ハイライト、スタンプ、マークアップなど、PDF文書に追加されるインタラクティブな要素
• PDF incremental updates – 文書全体を書き直すことなく、PDFファイルに変更を追加する機構
• PDF structure tree – アクセシビリティのために使用される論理的な文書構造の階層表現
• Concurrent document modification – 複数のユーザーやプロセスによる文書への同時編集を可能にする一般的なパターンと戦略
• PDF object streams – スレッドセーフなアクセスのために特別な処理が必要となる可能性のある、圧縮されたPDFオブジェクトのコレクション