LangChain自动化工作流实战教程:从任务编排到智能决策

LangChain自动化工作流实战教程:从任务编排到智能决策

一、LangChain工作流引擎核心概念

1.1 工作流自动化设计模式

条件1 条件2 触发事件 条件判断 执行任务链1 执行任务链2 结果处理 输出交付

1.2 核心组件介绍

python 复制代码
from langchain_core.runnables import (
    RunnableLambda,
    RunnableParallel,
    RunnableBranch
)
from langchain.agents import AgentExecutor, Tool
from langchain.memory import ConversationBufferWindowMemory

二、环境配置与基础搭建

2.1 快速安装

bash 复制代码
pip install langchain langchain-openai langchain-experimental 
pip install duckduckgo-search  # 用于网络搜索工具

2.2 最小化工作流示例

python 复制代码
from langchain_core.runnables import RunnablePassthrough

# 定义处理节点
def step1(input):
    return {"output1": input["input"] + " processed"}

def step2(input):
    return {"final": input["output1"].upper()}

# 构建工作流
workflow = (
    RunnablePassthrough.assign(output1=step1)
    | step2
)

# 执行工作流
workflow.invoke({"input": "test"})

三、复杂工作流编排实战

3.1 条件分支工作流

python 复制代码
from langchain_core.runnables import RunnableBranch

# 定义分支条件
def route_condition(data):
    if data["type"] == "A":
        return "path_a"
    return "path_b"

# 定义各分支处理
def path_a(data):
    return {"result": "Handled by A"}

def path_b(data):
    return {"result": "Handled by B"}

# 构建分支工作流
branch = RunnableBranch(
    (lambda x: route_condition(x) == "path_a", path_a),
    path_b
)

# 执行分支工作流
branch.invoke({"type": "B"})

3.2 并行执行工作流

python 复制代码
# 定义并行任务
def fetch_news(data):
    return {"news": "最新AI动态..."}

def fetch_weather(data):
    return {"weather": "晴,25℃"}

# 构建并行流
parallel_workflow = RunnableParallel(
    news=fetch_news,
    weather=fetch_weather
)

# 执行并行流
parallel_workflow.invoke({})

四、集成外部工具与Agent

4.1 工具集成示例

python 复制代码
from langchain.agents import Tool
from langchain.tools import DuckDuckGoSearchResults

# 创建工具集
search = DuckDuckGoSearchResults()
tools = [
    Tool(
        name="web_search",
        func=search.run,
        description="用于查询实时信息"
    ),
    Tool(
        name="calculator",
        func=lambda x: str(eval(x)),
        description="用于数学计算"
    )
]

# 创建代理工作流
from langchain.agents import create_react_agent

agent = create_react_agent(
    llm=ChatOpenAI(model="gpt-3.5-turbo"),
    tools=tools,
    prompt=prompt
)

4.2 自动化审批流程案例

python 复制代码
def approval_workflow(doc):
    # 文档分类
    classifier = RunnableLambda(classify_document)
    
    # 并行执行检查
    checks = RunnableParallel(
        legal_review=legal_check,
        finance_review=finance_check
    )
    
    # 最终决策
    decision = RunnableLambda(make_decision)
    
    return (
        {"document": doc}
        | classifier
        | checks
        | decision
    )

# 执行审批流
result = approval_workflow.invoke(contract_doc)

五、状态管理与错误处理

5.1 工作流状态跟踪

python 复制代码
from langchain_core.runnables import RunnableConfig

def log_step(data, config):
    print(f"Step {config.get('step')} executed")
    return data

workflow_with_log = (
    RunnableLambda(log_step).with_config({"step": 1})
    | RunnableLambda(process_data).with_config({"step": 2})
)

5.2 异常处理机制

python 复制代码
from langchain_core.runnables import RunnableLambda

def safe_operation(data):
    try:
        return risky_operation(data)
    except Exception as e:
        return {"error": str(e)}

workflow = RunnableLambda(safe_operation)

六、生产级部署方案

6.1 工作流服务化部署

python 复制代码
from fastapi import FastAPI
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor

app = FastAPI()
executor = ThreadPoolExecutor(max_workers=4)

@app.post("/run-workflow")
async def run_workflow(input_data: dict):
    future = executor.submit(workflow.invoke, input_data)
    return {"status": "started", "task_id": future.task_id}

6.2 性能优化技巧

python 复制代码
# 异步执行工作流
async def async_workflow(data):
    return await workflow.ainvoke(data)

# 缓存中间结果
from langchain.cache import InMemoryCache
langchain.llm_cache = InMemoryCache()

七、典型应用场景案例

7.1 智能客服工单系统

技术问题 账单问题 用户提问 问题分类 知识库检索 财务系统查询 生成解决方案 用户确认

7.2 自动化数据分析流程

python 复制代码
def analysis_workflow():
    return (
        load_data
        | clean_data
        | RunnableParallel(
            stats=calculate_statistics,
            trends=identify_trends
        )
        | generate_report
    )

最佳实践与常见问题

8.1 调试建议

python 复制代码
# 可视化工作流
print(workflow.get_graph().draw_mermaid())

# 分步调试
for step in workflow.stream(input_data):
    print("Intermediate:", step)

8.2 性能优化矩阵

优化方向 实施方法 预期提升
并行化 使用RunnableParallel 30-50%
缓存 实现LLM结果缓存 40-70%
批处理 使用batch_invoke方法 3-5x
异步执行 使用ainvoke替代invoke 2-3x

完整项目示例

bash 复制代码
git clone https://github.com/example/langchain-automation-demo
cd langchain-automation-demo
python finance_approval_workflow.py

提示:本教程基于LangChain 0.1.x版本,实际开发时请参考官方文档获取最新API变更。对于企业级应用,建议结合Airflow或Prefect等调度系统实现复杂工作流管理。

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