开源模型应用落地-工具使用篇-Spring AI-Function Call（八）

一、前言

通过"开源模型应用落地-工具使用篇-Spring AI（七）-CSDN博客"文章的学习，已经掌握了如何通过Spring AI集成OpenAI和Ollama系列的模型，现在将通过进一步的学习，让Spring AI集成大语言模型更高阶的用法，使得我们能完成更复杂的需求。

二、术语

2.1、Spring AI

是 Spring 生态系统的一个新项目，它简化了 Java 中 AI 应用程序的创建。它提供以下功能：

支持所有主要模型提供商，例如 OpenAI、Microsoft、Amazon、Google 和 Huggingface。
支持的模型类型包括"聊天"和"文本到图像"，还有更多模型类型正在开发中。
跨 AI 提供商的可移植 API，用于聊天和嵌入模型。
支持同步和流 API 选项。
支持下拉访问模型特定功能。
AI 模型输出到 POJO 的映射。

2.2、Function Call

是 GPT API 中的一项新功能。它可以让开发者在调用 GPT系列模型时，描述函数并让模型智能地输出一个包含调用这些函数所需参数的 JSON 对象。这种功能可以更可靠地将 GPT 的能力与外部工具和 API 进行连接。

简单来说就是开放了自定义插件的接口，通过接入外部工具，增强模型的能力。

Spring AI集成Function Call：

Function Calling :: Spring AI Reference

三、前置条件

3.1、JDK 17+

下载地址：https://www.oracle.com/java/technologies/downloads/#jdk17-windows

3.2、创建Maven项目

SpringBoot版本为3.2.3

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>3.2.3</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>

3.3、导入Maven依赖包

<dependency>
	<groupId>org.projectlombok</groupId>
	<artifactId>lombok</artifactId>
	<optional>true</optional>
</dependency>

<dependency>
	<groupId>ch.qos.logback</groupId>
	<artifactId>logback-core</artifactId>
</dependency>

<dependency>
	<groupId>ch.qos.logback</groupId>
	<artifactId>logback-classic</artifactId>
</dependency>

<dependency>
	<groupId>cn.hutool</groupId>
	<artifactId>hutool-core</artifactId>
	<version>5.8.24</version>
</dependency>

<dependency>
	<groupId>org.springframework.ai</groupId>
	<artifactId>spring-ai-openai-spring-boot-starter</artifactId>
	<version>0.8.0</version>
</dependency>

3.4、科学上网的软件

四、技术实现

4.1、新增配置

spring:
  ai:
    openai:
      api-key: sk-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
      chat:
        options:
          model: gpt-3.5-turbo
          temperature: 0.45
          max_tokens: 4096
          top-p: 0.9

PS:

openai要替换自己的api-key
模型参数根据实际情况调整

4.2、新增本地方法类（用于本地回调的function）

java 复制代码

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonClassDescription;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonInclude;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonProperty;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonPropertyDescription;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.function.Function;

@Slf4j
public class WeatherService implements Function<WeatherService.Request, WeatherService.Response> {

    /**
     * Weather Function request.
     */
    @JsonInclude(JsonInclude.Include.NON_NULL)
    @JsonClassDescription("Weather API request")
    public record Request(@JsonProperty(required = true,
            value = "location") @JsonPropertyDescription("The city and state e.g.广州") String location) {
    }


    /**
     * Weather Function response.
     */
    public record Response(String weather) {
    }

    @Override
    public WeatherService.Response apply(WeatherService.Request request) {
        log.info("location: {}", request.location);
        String weather = "";
        if (request.location().contains("广州")) {
            weather = "小雨转阴 13~19°C";
        } else if (request.location().contains("深圳")) {
            weather = "阴 15~26°C";
        } else {
            weather = "热到中暑 99~100°C";
        }

        return new WeatherService.Response(weather);
    }
}

4.3、新增配置类

java 复制代码

import org.springframework.ai.model.function.FunctionCallback;
import org.springframework.ai.model.function.FunctionCallbackWrapper;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.Description;

import java.util.function.Function;


@Configuration
public class FunctionConfig {


    @Bean
    public FunctionCallback weatherFunctionInfo() {
        return new FunctionCallbackWrapper<WeatherService.Request, WeatherService.Response>("currentWeather", // (1) function name
                "Get the weather in location", // (2) function description
                new WeatherService()); // function code
    }
}

4.4、新增Controller类

java 复制代码

import cn.hutool.core.collection.CollUtil;
import cn.hutool.core.map.MapUtil;
import jakarta.servlet.http.HttpServletResponse;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.ai.chat.Generation;
import org.springframework.ai.chat.messages.AssistantMessage;
import org.springframework.ai.chat.messages.Message;
import org.springframework.ai.chat.messages.UserMessage;
import org.springframework.ai.chat.prompt.Prompt;
import org.springframework.ai.chat.prompt.SystemPromptTemplate;
import org.springframework.ai.openai.OpenAiChatClient;
import org.springframework.ai.openai.OpenAiChatOptions;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.SseEmitter;

import java.util.List;

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/api")
public class OpenaiTestController {
    @Autowired
    private OpenAiChatClient openAiChatClient;


    @RequestMapping("/function_call")
    public String function_call(){
        String systemPrompt = "{prompt}";
        SystemPromptTemplate systemPromptTemplate = new SystemPromptTemplate(systemPrompt);

        String userPrompt = "广州的天气如何？";
        Message userMessage = new UserMessage(userPrompt);

        Message systemMessage = systemPromptTemplate.createMessage(MapUtil.of("prompt", "你是一个有用的人工智能助手"));

        Prompt prompt = new Prompt(List.of(userMessage, systemMessage), OpenAiChatOptions.builder().withFunction("currentWeather").build());

        List<Generation> response = openAiChatClient.call(prompt).getResults();

        String result = "";

        for (Generation generation : response){
            String content = generation.getOutput().getContent();
            result += content;
        }

        return result;

    }
}

五、测试

调用结果：

浏览器输出：

idea输出：

六、附带说明

6.1、流式模式不支持Function Call

6.2、更多的模型参数配置

OpenAI Chat :: Spring AI Reference

6.3、qwen系列模型如何支持function call

通过vllm启动兼容openai接口的api_server，命令如下：

java 复制代码

python -m vllm.entrypoints.openai.api_server --served-model-name Qwen1.5-7B-Chat --model Qwen/Qwen1.5-7B-Chat

详细教程参见：

使用以下代码进行测试：

java 复制代码

# Reference: https://openai.com/blog/function-calling-and-other-api-updates
import json
from pprint import pprint

import openai

# To start an OpenAI-like Qwen server, use the following commands:
#   git clone https://github.com/QwenLM/Qwen-7B;
#   cd Qwen-7B;
#   pip install fastapi uvicorn openai pydantic sse_starlette;
#   python openai_api.py;
#
# Then configure the api_base and api_key in your client:
openai.api_base = 'http://localhost:8000/v1'
openai.api_key = 'none'


def call_qwen(messages, functions=None):
    print('input:')
    pprint(messages, indent=2)
    if functions:
        response = openai.ChatCompletion.create(model='Qwen',
                                                messages=messages,
                                                functions=functions)
    else:
        response = openai.ChatCompletion.create(model='Qwen',
                                                messages=messages)
    response = response.choices[0]['message']
    response = json.loads(json.dumps(response,
                                     ensure_ascii=False))  # fix zh rendering
    print('output:')
    pprint(response, indent=2)
    print()
    return response


def test_1():
    messages = [{'role': 'user', 'content': '你好'}]
    call_qwen(messages)
    messages.append({'role': 'assistant', 'content': '你好！很高兴为你提供帮助。'})

    messages.append({
        'role': 'user',
        'content': '给我讲一个年轻人奋斗创业最终取得成功的故事。故事只能有一句话。'
    })
    call_qwen(messages)
    messages.append({
        'role':
        'assistant',
        'content':
        '故事的主人公叫李明，他来自一个普通的家庭，父母都是普通的工人。李明想要成为一名成功的企业家。......',
    })

    messages.append({'role': 'user', 'content': '给这个故事起一个标题'})
    call_qwen(messages)


def test_2():
    functions = [
        {
            'name_for_human':
            '谷歌搜索',
            'name_for_model':
            'google_search',
            'description_for_model':
            '谷歌搜索是一个通用搜索引擎，可用于访问互联网、查询百科知识、了解时事新闻等。' +
            ' Format the arguments as a JSON object.',
            'parameters': [{
                'name': 'search_query',
                'description': '搜索关键词或短语',
                'required': True,
                'schema': {
                    'type': 'string'
                },
            }],
        },
        {
            'name_for_human':
            '文生图',
            'name_for_model':
            'image_gen',
            'description_for_model':
            '文生图是一个AI绘画（图像生成）服务，输入文本描述，返回根据文本作画得到的图片的URL。' +
            ' Format the arguments as a JSON object.',
            'parameters': [{
                'name': 'prompt',
                'description': '英文关键词，描述了希望图像具有什么内容',
                'required': True,
                'schema': {
                    'type': 'string'
                },
            }],
        },
    ]

    messages = [{'role': 'user', 'content': '（请不要调用工具）\n\n你好'}]
    call_qwen(messages, functions)
    messages.append({
        'role': 'assistant',
        'content': '你好！很高兴见到你。有什么我可以帮忙的吗？'
    }, )

    messages.append({'role': 'user', 'content': '搜索一下谁是周杰伦'})
    call_qwen(messages, functions)
    messages.append({
        'role': 'assistant',
        'content': '我应该使用Google搜索查找相关信息。',
        'function_call': {
            'name': 'google_search',
            'arguments': '{"search_query": "周杰伦"}',
        },
    })

    messages.append({
        'role': 'function',
        'name': 'google_search',
        'content': 'Jay Chou is a Taiwanese singer.',
    })
    call_qwen(messages, functions)
    messages.append(
        {
            'role': 'assistant',
            'content': '周杰伦（Jay Chou）是一位来自台湾的歌手。',
        }, )

    messages.append({'role': 'user', 'content': '搜索一下他老婆是谁'})
    call_qwen(messages, functions)
    messages.append({
        'role': 'assistant',
        'content': '我应该使用Google搜索查找相关信息。',
        'function_call': {
            'name': 'google_search',
            'arguments': '{"search_query": "周杰伦 老婆"}',
        },
    })

    messages.append({
        'role': 'function',
        'name': 'google_search',
        'content': 'Hannah Quinlivan'
    })
    call_qwen(messages, functions)
    messages.append(
        {
            'role': 'assistant',
            'content': '周杰伦的老婆是Hannah Quinlivan。',
        }, )

    messages.append({'role': 'user', 'content': '用文生图工具画个可爱的小猫吧，最好是黑猫'})
    call_qwen(messages, functions)
    messages.append({
        'role': 'assistant',
        'content': '我应该使用文生图API来生成一张可爱的小猫图片。',
        'function_call': {
            'name': 'image_gen',
            'arguments': '{"prompt": "cute black cat"}',
        },
    })

    messages.append({
        'role':
        'function',
        'name':
        'image_gen',
        'content':
        '{"image_url": "https://image.pollinations.ai/prompt/cute%20black%20cat"}',
    })
    call_qwen(messages, functions)


def test_3():
    functions = [{
        'name': 'get_current_weather',
        'description': 'Get the current weather in a given location.',
        'parameters': {
            'type': 'object',
            'properties': {
                'location': {
                    'type': 'string',
                    'description':
                    'The city and state, e.g. San Francisco, CA',
                },
                'unit': {
                    'type': 'string',
                    'enum': ['celsius', 'fahrenheit']
                },
            },
            'required': ['location'],
        },
    }]

    messages = [{
        'role': 'user',
        # Note: The current version of Qwen-7B-Chat (as of 2023.08) performs okay with Chinese tool-use prompts,
        # but performs terribly when it comes to English tool-use prompts, due to a mistake in data collecting.
        'content': '波士顿天气如何？',
    }]
    call_qwen(messages, functions)
    messages.append(
        {
            'role': 'assistant',
            'content': None,
            'function_call': {
                'name': 'get_current_weather',
                'arguments': '{"location": "Boston, MA"}',
            },
        }, )

    messages.append({
        'role':
        'function',
        'name':
        'get_current_weather',
        'content':
        '{"temperature": "22", "unit": "celsius", "description": "Sunny"}',
    })
    call_qwen(messages, functions)


def test_4():
    from langchain.agents import AgentType, initialize_agent, load_tools
    from langchain.chat_models import ChatOpenAI

    llm = ChatOpenAI(
        model_name='Qwen',
        openai_api_base='http://localhost:8000/v1',
        openai_api_key='EMPTY',
        streaming=False,
    )
    tools = load_tools(['arxiv'], )
    agent_chain = initialize_agent(
        tools,
        llm,
        agent=AgentType.ZERO_SHOT_REACT_DESCRIPTION,
        verbose=True,
    )
    # TODO: The performance is okay with Chinese prompts, but not so good when it comes to English.
    agent_chain.run('查一下论文 1605.08386 的信息')


if __name__ == '__main__':
    print('### Test Case 1 - No Function Calling (普通问答、无函数调用) ###')
    test_1()
    print('### Test Case 2 - Use Qwen-Style Functions (函数调用，千问格式) ###')
    test_2()
    print('### Test Case 3 - Use GPT-Style Functions (函数调用，GPT格式) ###')
    test_3()
    print('### Test Case 4 - Use LangChain (接入Langchain) ###')
    test_4()