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原文标题:Making PDFs Portable: Integrating PDF and Java Technology
原文日期:2005年3月24日
原文作者:Ben Litchfield

摘要


  自从Adobe公司1993年第一次发布公共PDF参考以来,支持各种语言和平台的PDF工具和类库就如雨后春笋般涌现。然而,Java应用开发中Adobe技术的支持相对滞后了。


  自从Adobe公司1993年第一次发布公共PDF参考以来,支持各种语言和平台的PDF工具和类库就如雨后春笋般涌现。然而,Java应用开发中Adobe技术的支持相对滞后了。这是个奇怪的现象,因为PDF文档是企业信息系统存储和交换信息的大势所趋,而Java技术特别适合这种应用。然而,Java开发人员似乎直到最近才获得成熟可用的PDF支持。

  PDFBox(一个BSD许可下的源码开放项目)是一个为开发人员读取和创建PDF文档而准备的纯Java类库。它提供如下特性:

  • 提取文本,包括Unicode字符。
  • 和Jakarta Lucene等文本搜索引擎的整合过程十分简单。
  • 加密/解密PDF文档。
  • 从PDF和XFDF格式中导入或导出表单数据。
  • 向已有PDF文档中追加内容。
  • 将一个PDF文档切分为多个文档。
  • 覆盖PDF文档。



  

PDFBox API


  PDFBox设计时采用面向对象的方式来描述PDF文档。PDF文档的数据是一系列基本对象的集合:数组,布尔型,字典,数字,字符串和二进制流。PDFBox在org.pdfbox.cos包(COS模型)中定义这些基本对象类型。你可以使用这些对象与PDF文档进行任何交互,但你应该先对PDF文档内部结构以及高层概念作一些深入的了解。例如,页面和字体都是带有特殊属性的字典对象;PDF参考手册提供这些特殊属性的含义和类型的说明,但这是一个枯燥的文档查阅过程。

  于是,org.pdfbox.pdfmodel包(PD模型)应运而生,它的基础是COS模型,但提供了以一种熟悉的方式访问PDF文档对象的高层API(如图1)。对底层COS模型进行了封装的PDPage和PDFont等类就在这个包中。



  注意,虽然PD模型提供了一些优秀的功能,但它依然是一个开发中的模型。在有些实例中,你可能需要借助于COS模型才能访问PDF的特定功能性。所有的PD模型对象都提供返回相应的COS模型对象的方法。所以,在一般情况下,你都会使用PD模型,但PD模型鞭长莫及时你可以直接操作底层的COS模型。

  上文对PDFBox作了大体上的介绍,现在是举一些例子的时候了。我们从如何读已存在的PDF文档开始:

  1. PDDocument document =
  2. PDDocument.load( "./test.pdf" );



  上面的语句解析指定的PDF文件并在内存中创建其文档对象。考虑到处理大文档时的效率问题,PDFBox只在内存中存储文档结构,图像、内嵌字体和页面内容等对象将被缓存在一个临时文件中。

  注意:PDDocument对象使用完毕时需要调用其close()方法来释放创建时使用的资源。

  

文本提取和Lucene整合


  这是一个信息展现时代(an information retrieval age),不管信息存放在哪种媒体中,应用程序都应该支持检索和索引。对信息进行组织和分类从而形成可检索的格式是很关键的。这对于文本文档和HTML文档来说是很简单的,但PDF文档包含大量的结构和元信息,提取文档内容决不是一件简单的事情。PDF语言和Postscript相似,二者中的对象都是作为矢量绘制在页面的某些位置。例如:

  1. /Helv 12 Tf
  2. 0 13.0847 Td
  3. (Hello World) Tj



  上面的指令将字体设为12号的Helvetica,移到下一行然后打印“Hello World”。这些命令流通常是经过压缩的,文字在屏幕上的显示顺序并不一定是文件中的字符出现顺序。因此,你有时无法直接从原始PDF文档中提取字符串。然而,PDFBox成熟的文本提取算法使得开发人员可以提取文档内容,就像在阅读器中呈现的那样。

  Lucene是Apache Jakarta项目的子项目,它是一个流行的源代码开放的搜索引擎库。开发人员可以使用Lucene来创建索引,并基于该索引对大量的文本内容进行复杂的检索。Lucene只支持文本内容的检索,所以开发人员需要将其他形式的数据转换为文本形式才能使用Lucene。例如,Microsoft Word和StarOffice文档都必须先转换为文本形式才能添加到Lucene索引中。

  PDF文件也不例外,但PDFBox提供一个特殊的整合对象,这让在Lucene索引中包含PDF文档变得非常容易。将一个基本PDF文档转换为Lucene文档只需要一条语句:

  1. Document doc = LucenePDFDocument.getDocument( file );



  这条语句解析指定的PDF文档,提取其内容并创建一个Lucene文档对象。然后你就可以将该对象添加到Lucene索引中了。如上文所述,PDF文档中也包含作者信息和关键词等元数据,在索引PDF文档时对这些元数据进行跟踪时很重要的。表1列出了创建Lucene文档时PDFBox将填写(populate)的字段。



  这种整合使得开发人员可以轻松地使用Lucene来支持PDF文档的检索和索引。当然,有些应用程序要求更成熟的文本提取方法。此时可以直接使用PDFTextStripper类,或继承该类来满足这种复杂的需求。

  通过继承PDFTextStripper并覆盖showCharacter()方法,你可以从许多方面对文本提取进行控制。例如,使用x、y位置信息进行限制以提取特定文本块。你可以有效地忽略所有的y坐标大于某个值的文本,这样文档头部内容就会被排除。

  另一个例子。常常有这种情况:从表单创建了一组PDF文档,但这些原始数据被丢失了。也就是说,这些文档都包含一些你感兴趣的文本,而且这些文本都在相似的位置上,但填充文档的表单数据丢失了。例如,你有一些信封,在相同的位置上都有名字和地址信息。这时,你就可以使用PDFTextStripper的派生类来提取期望的字段,这个类就像一种截取屏幕区域的设备。

  

加密/解密


  PDF的一个流行特性是允许对文档内容进行加密、对访问进行控制,限制只能阅读未加密文档。PDF文档加密时采用一个主密码和一个可选的用户密码。如果设定了用户密码,那么PDF阅读器(如Acrobat)将在显示文档之前提示输入密码。而主密码则用于授权修改文档内容。

  PDF规范允许PDF文档的创建者对用户使用Acrobat阅读器查看文档时的某些操作进行限制。这些限制包括:

  • 打印
  • 修改内容
  • 提取内容



  PDF文档安全的讨论不在本文范畴之内,有兴趣的读者可以参考PDF规范的相关部分。PDF文档的安全模型是可插拔式的(pluggable),你可以在加密文档时使用不同的安全处理器(security handler)。对本文而言,PDFBox支持标准的安全处理器,它是大多数PDF文档所使用的。

  加密文档时必须先指定一个安全处理器,然后使用一个主密码和用户密码进行加密。在下面的代码中,文档被加密,用户不需要敲入就可以在Acrobat中打开它(没有设置用户密码),但是该文档不可被打印。

  1. //load the document
  2. PDDocument pdf =
  3. PDDocument.load( "test.pdf" );
  4. //create the encryption options
  5. PDStandardEncryption encryptionOptions =
  6. new PDStandardEncryption();
  7. encryptionOptions.setCanPrint( false );
  8. pdf.setEncryptionDictionary(
  9. encryptionOptions );
  10. //encrypt the document
  11. pdf.encrypt( "master", null );
  12. //save the encrypted document
  13. //to the file system
  14. pdf.save( "test-output.pdf");



  更详细的示例参见PDFBox发布版中包含的加密工具类源代码:org.pdfbox.Encrypt。

  许多应用程序可以生成PDF文档,但不支持控制文档的安全选项。这时PDFBox就可以用来在发送给用户之前截获并加密PDF文档。

  

表单整合


  当应用程序的输出是一系列表单域的值时,提供将表单保存成文件的功能是很必要的。这时PDF技术将是一个很好的选择。开发人员可以手动编写PDF指令来绘制图形、表格和文本。或者将数据存成XML形式并使用XSL-FO模版来创建PDF文档。然而,这些办法都是比较耗时,容易出错,而且灵活性也比较差。对于简单的表单而言,一个更好的办法是创建模版,然后将给定的输入数据填入该模版,从而生成文档。

  Employment Eligibility Verification是一个大多数人都熟悉的表单,它又叫做“I-9表单”,参见:http://uscis.gov/graphics/formsfee/forms/files/i-9.pdf

  你可以使用PDFBox发布版中的一个示例程序列出表单域名单:

  1. java org.pdfbox.examples.fdf.PrintFields i-9.pdf



  还有一个示例程序用于向指定的域中插入文本形式的数据:

  1. java org.pdfbox.examples.fdf.SetField i-9.pdf NAME1 Smith



  在Acrobat中打开这个PDF文档你就会看到"Last Name"域已被填写了。你也可以使用以下代码来完成相同的操作:

  1. PDDocument pdf =
  2. PDDocument.load( "i-9.pdf" );
  3. PDDocumentCatalog docCatalog =
  4. pdf.getDocumentCatalog();
  5. PDAcroForm acroForm =
  6. docCatalog.getAcroForm();
  7. PDField field =
  8. acroForm.getField( "NAME1" );
  9. field.setValue( "Smith" );
  10. pdf.save( "i-9-copy.pdf" );



  下面的代码可用于提取刚才填写的表单域的值:

  1. PDField field =
  2. acroForm.getField( "NAME1" );
  3. System .out.println(
  4. "First Name=" field.getValue() );



  Acrobat支持将表单数据导入或导出到一个特定的文件格式“表单数据格式”(Forms Data Format)。这种文件有两类:FDF和XFDF。FDF文件存放表单数据的格式与PDF相同,而XFDF则以XML格式存放表单数据。PDFBox在一个类中处理FDF和XFDF:FDFDocument。下面的代码片断演示了如何从上面的I-9表单导出FDF数据:

  1. PDDocument pdf =
  2. PDDocument.load( "i-9.pdf" );
  3. PDDocumentCatalog docCatalog =
  4. pdf.getDocumentCatalog();
  5. PDAcroForm acroForm =
  6. docCatalog.getAcroForm();
  7. FDFDocument fdf = acroForm.exportFDF();
  8. fdf.save( "exportedData.fdf" );



  PDFBox表单整合步骤:

  1. 使用Acrobat或其他可视化工具创建PDF表单模版
  2. 记下每个需要的(desirable)表单域的名称
  3. 将模版存放在应用程序可以访问到的地方
  4. 当PDF被请求时,使用PDFBox解析PDF模版
  5. 填充指定的表单域
  6. 将填充结果(PDF)返回给用户



  

工具


  除了上文介绍的API之外,PDFBox还提供一系列命令行工具。表2列出了这些工具类并作简短介绍。



  

备注


  PDF规范共有1172页之多,其实现的确是一浩大工程。同样,PDFBox发布版中说它“正在进行中”,新的功能会慢慢地添加上去。它的主要弱点是从零开始创建PDF文档。然而,有一些源码开放的Java项目可用于填补这个缺口。例如,Apache FOP项目支持从特殊的XML文档生成PDF,这个XML文档描述了要生成的PDF文档。此外,iText提供一个高层API用于创建表格和列表。

  PDFBox的下一个版本将支持新的PDF 1.5 对象流和交叉引用流。然后将提供内嵌字体和图像的支持。在PDFBox的努力下,Java应用程序中的PDF技术有望得到充分的支持。

  

参考资源


  PDFBox: www.pdfbox.org
  Apache FOP: http://xml.apache.org/fop/
  iText: www.lowagie.com/iText/
  PDF Reference: http://partners.adobe.com/asn/tech/pdf/specifications.jsp
  Jakarta Lucene: http://jakarta.spache.org/lucene/

  

关于作者


  Ben Litchfield是一位拥有LPA Systems开发和整合经验的商业系统顾问。在过去的两年中,他领导着PDFBox开发组。Ben拥有Rochester技术研究院的软件工程方面的学士学位。在过去的5年中,他一直在提供企业应用程序的解决方案。(更多

(译注:原文中没有下图的说明,但给出其链接)

posted on 2008-12-22 16:14 JasonChou 阅读(4313) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: Tec.other

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