RandomAccessBufferedFileInputStream

RandomAccessBufferedFileInputStreamは、Apache PDFBoxライブラリにおける特殊な入力ストリームクラスで、バッファリング機能を維持しながらPDFファイルデータへの効率的なランダムアクセスを提供するように設計されています。このクラスは、有効なPDFファイルの構造と要件を定義する ( 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 ) 仕様に準拠したPDFドキュメントの読み取りと処理において基本的な役割を果たします。PDFBoxは、このストリーム実装を使用して、オブジェクトやクロスリファレンステーブルがファイル内のどこにでも配置される可能性があるPDFドキュメントの複雑で非順次的な構造をナビゲートします。

RandomAccessBufferedFileInputStreamは、標準的な入力ストリーム機能を拡張し、バッファリング機能を持つ順次およびランダムアクセス読み取りパターンの両方をサポートするJavaクラスです。先頭から末尾へのみデータを読み取る従来の順次入力ストリームとは異なり、このクラスはPDFファイル内の任意の位置へのシークを可能にします。これは、PDFファイルがクロスリファレンステーブルとトレーラーディクショナリをファイルの末尾に格納する一方で、実際のコンテンツがファイル全体に散在している可能性があるため、重要な要件となります。バッファリングメカニズムは、頻繁にアクセスされるファイル部分をメモリにキャッシュすることでディスクI/O操作の回数を削減し、PDF構造の解析時のパフォーマンスを大幅に向上させます。このクラスは、PDFBoxのRandomAccessReadインターフェースを実装し、PDFファイル構造のナビゲーションに不可欠なseek()、read()、peek()などのメソッドを提供します。

JavaアプリケーションでPDF処理を行う開発者にとって、RandomAccessBufferedFileInputStreamは不可欠です。なぜなら、PDFファイルは標準的なファイルストリームでは効率的に処理できない非線形の読み取りパターンを必要とするためです。PDFリーダー、バリデーター、または操作ツールを実装する際、開発者はPDFの異なるセクション間を頻繁に移動する必要があります。トレーラーからクロスリファレンステーブルへ、そしてバイトオフセットで参照される個々のオブジェクトへと移動します。ランダムアクセス機能がなければ、これらの操作にはファイルの繰り返しの再オープンやドキュメント全体のメモリへの読み込みが必要となり、大きなPDFファイルでは実用的ではなくなります。このストリームのバッファリング特性により、 ( 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 ) アクセシビリティ標準で要求されるタグ付きコンテンツツリーのような複雑な構造を含むPDFを扱う場合でも、小さなデータチャンクの読み取りや近接するバイト範囲への繰り返しアクセスなどの一般的な操作のパフォーマンスが維持されます。

RandomAccessBufferedFileInputStreamは、内部バッファ（通常は数キロバイト）を維持し、基盤となるファイル内の現在位置を追跡します。読み取り操作が要求されると、クラスはまず必要なデータが既にバッファに存在するかどうかを確認します。存在する場合は、ディスクにアクセスすることなく即座にデータを返します。要求された位置がバッファ範囲外にある場合、クラスは基盤となるファイルハンドルに対してシーク操作を実行し、新しい位置からバッファを再充填します。ファイルポインタが非連続の場所に移動するシーク操作が行われた場合、クラスは自動的にバッファの無効化を管理します。PDF解析では、この設計は、PDFBoxがトレーラーを読み取り、特定のバイトオフセットへのオブジェクト参照をたどり、その後オブジェクトデータを順次読み取るという一般的なパターンを最適化します。実装は前方および後方のシークを効率的に処理し、これは ( 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ドキュメント構造の基礎を形成するクロスリファレンスストリームと間接オブジェクト参照を解析する際に必要です。このクラスは、マルチスレッドPDF処理シナリオ向けのスレッドセーフなメソッドも提供し、同時読み取り操作がバッファ状態を破損しないことを保証します。

• Apache PDFBox – PDFドキュメントの作成、操作、コンテンツ抽出を行うためのオープンソースJavaライブラリ
• RandomAccessRead – PDFデータソースに対するランダムアクセス読み取り操作の契約を定義するPDFBoxインターフェース
• COSDocument – PDFBoxにおける低レベルPDFドキュメント構造をモデル化するCore Object Structure表現
• PDFParser – ランダムアクセスストリームを使用してPDF構文を解析し、ドキュメントオブジェクトモデルを構築するPDFBoxクラス
• Cross-Reference Table – オブジェクト番号をファイル内のバイトオフセットにマップするPDF構造で、効率的な読み取りにはランダムアクセスが必要