LangChain 架构入门指南

一、LangChain 是什么

LangChain 是一个强大的框架,它能帮助开发者轻松地利用大型语言模型(LLMs)来构建各种智能应用。就好比搭积木,LangChain 把开发智能应用所需的各种功能模块都准备好了,你只要按照自己的想法把这些 "积木" 组合起来,就能搭建出独特的应用。它的官方 GitHub 地址为:https://github.com/langchain-ai/langchain ,在这个仓库里,你能找到丰富的代码示例、文档以及社区贡献的各种资源。

二、架构图概览

想象 LangChain 的架构图是一座智能城市的布局图,每个模块都是城市里不同功能的区域,它们相互协作,让这座 "智能城市" 高效运转。从用户输入信息开始,信息就像城市中的 "访客",在各个区域(模块)中穿梭,经过一系列处理,最终输出用户需要的结果。

三、核心模块详解

(一)Model I/O(模型输入输出)

这是智能城市的 "信息出入口",负责与大型语言模型进行沟通。

  • Language Models(语言模型):它是城市的 "超级大脑",像 GPT-4、通义千问等都可以是这个 "大脑" 的具体实例。例如,当你开发一个智能写作助手时,输入 "写一篇关于春天的散文",语言模型就会运用它从海量数据中学到的语言知识,输出一篇优美的春天散文。它能理解你的文本指令,并生成相应的文本回复。

  • Chat Models(对话模型):如果说语言模型是全能 "大脑",对话模型就是更擅长聊天的 "贴心朋友"。在聊天机器人应用里,它大显身手。比如你在和智能客服聊天时,问 "你们产品有优惠活动吗",对话模型就会参考产品信息,回复类似 "目前我们有满减优惠,满 100 减 20 哦" 这样的内容。它专门处理对话场景,能让交流更加自然流畅。

  • Output Parsers(输出解析器):当语言模型或对话模型输出结果后,输出解析器就开始工作了。它像是城市里的 "信息整理员",把模型输出的可能有点杂乱的信息,整理成清晰、规整的格式。假如模型输出了一篇旅游攻略,里面景点、交通、住宿信息混在一起,输出解析器会把它们分类整理好,让你能一目了然地看到:景点有哪些,怎么去,住哪里合适。

(二)Retrieval(检索)

这个模块如同城市的 "图书馆和情报中心",负责查找和获取信息。

  • Core Retrievers(核心检索器):它是 "图书馆" 里经验丰富的 "老管理员",对城市内部的知识宝库(内部知识库)了如指掌。当你开发一个智能问答应用,用户问 "苹果有哪些营养价值",核心检索器就会迅速在内部知识库(比如存储的营养科普资料)里查找相关信息,把苹果含有的维生素、矿物质等营养成分信息找出来,传递给其他模块进一步处理。

  • Community Retrievers(社区检索器):当核心检索器在内部 "图书馆" 找不到足够信息时,社区检索器就登场了。它像是城市里活跃的 "情报员",会去广阔的外部世界(互联网上的社区、专业网站等)搜罗资料。比如用户问 "最新款的智能手表有哪些独特功能",内部知识库可能更新不及时,社区检索器就会在科技论坛、电子产品评测网站上搜索,找到最新款智能手表的测评文章、产品介绍等资料,补充信息缺口。

(三)Agents(智能体)

智能体模块是智能城市的 "智能指挥官",负责规划和执行任务。

  • Core Agents(核心智能体):它是指挥官中的 "智囊团",负责制定整体策略。比如你要开发一个智能旅行规划应用,用户输入 "我想在暑假去海边城市旅游一周",核心智能体就会分析需求,制定出先找合适的海边城市、再查景点、接着安排住宿和交通的任务执行计划。它决定了完成任务的步骤和方法。

  • Implementation Agents(执行智能体):这些是听从核心智能体指挥的 "行动小组",负责具体干活。它们会按照核心智能体制定的计划,调用各种工具执行任务。比如调用地图工具确定城市位置,用酒店预订工具查找合适的住宿,就像 "行动小组" 拿着不同的工具,一步步完成指挥官下达的任务。

(四)Tools(工具)

工具模块是智能城市的 "工具仓库",提供各种实用工具来辅助完成任务。

  • Core Tools(核心工具):这是工具库里最常用、最基础的工具。像文本处理工具可以帮你把一大段文字进行整理、提取关键信息,就像一把锋利的剪刀,能精准裁剪文本。计算工具能进行简单的数学运算,在涉及数据处理的应用中很有用,比如在财务分析应用里计算收支数据。这些基础工具是解决通用问题的得力助手。

  • Community Tools(社区工具):这些是社区贡献的各种特色工具,能让城市的功能更加丰富多样。比如在一个艺术创作应用里,社区贡献的 AI 绘画工具可以根据用户描述生成精美的画作;在一个历史文化学习应用中,社区工具可能有专门的历史文献对比分析工具,帮助用户深入研究历史资料。这些特色工具为满足特定需求提供了更多可能性。

(五)Memory(记忆)

记忆模块就像是智能城市的 "记忆存储中心",负责记录和存储信息。

  • Core Memory(核心记忆):它主要记录短期的、当下的信息,像城市里的 "短期记忆笔记本"。在聊天应用中,它会记住你这一次对话的内容,比如你前面说喜欢红色,后面提到想买衣服,它能关联起来,在推荐衣服时考虑你对红色的喜好。它让应用能在当前交互中保持对相关信息的记忆。

  • Community Memory(社区记忆):社区记忆像是城市的 "大型历史档案馆",存储长期的、大量用户的信息。在一个音乐推荐应用中,它能记住众多用户的音乐偏好,当新用户注册,它可以根据其他有相似偏好用户的听歌记录,为新用户推荐可能喜欢的歌曲。它利用群体的历史数据来为个体提供更精准的服务。

(六)Callbacks(回调)

Callbacks 模块就像智能城市的 "实时播报员",在整个应用运行过程中,随时向你报告各个环节的进展。比如在文件处理应用中,它会告诉你 "文件正在读取""数据正在分析""结果即将生成",让你实时了解应用的工作状态,心里有底。它能让开发者或用户及时掌握应用内部的运行情况。

(七)Tracing(追踪)

Tracing 是智能城市的 "监控摄像头",详细记录应用运行的每一个操作步骤和数据传递过程。当应用出现问题,比如智能翻译应用翻译结果不准确,通过查看 Tracing 记录,就能知道是在理解原文时出错,还是在翻译算法执行中出了问题,方便快速定位和解决问题。它为排查应用故障提供了详细的线索。

(八)Runnables(可运行组件)

Runnables 可以理解为智能城市里标准化的 "生产流水线单元"。复杂的任务被拆分成一个个可独立运行的小任务,每个小任务就是一个 Runnable。例如在一个电商订单处理应用中,"检查库存""计算总价""生成订单详情" 等都可以是独立的 Runnables,它们可以像搭积木一样,根据不同业务流程灵活组合,提高生产效率。它使得任务的组织和执行更加灵活高效。

四、调用关系与数据流向

当你使用基于 LangChain 开发的应用时,数据就开始了它的 "奇妙之旅"。比如你在一个智能法律咨询应用中输入 "我签的合同有问题,怎么办"。

  1. 数据输入:你的问题通过 Model I/O 模块的入口进入系统,语言模型或对话模型尝试理解你的问题含义。这就像是 "访客" 进入了城市的 "信息处理中心","超级大脑" 开始分析访客的来意。

  2. 信息检索:Retrieval 模块启动,Core Retrievers 先在内部法律知识库查找相关合同问题的解决办法。若信息不足,Community Retrievers 去外部法律论坛、法规数据库搜索补充信息。就像城市里的 "图书馆管理员" 和 "情报员" 分别在内部图书馆和外部世界寻找相关资料,为解决问题提供依据。

  3. 任务规划与执行:Agents 模块的 Core Agents 根据检索到的信息,制定解决问题的步骤,如先分析合同条款、再对照相关法规、最后给出建议。Implementation Agents 则调用 Tools 模块的文本分析工具分析合同,法规查询工具查找对应法律条文。这如同 "智能指挥官" 制定作战计划,"行动小组" 拿着各种工具去执行任务。

  4. 结果生成与输出:处理结果回到 Model I/O 模块,Output Parsers 将其整理成清晰的文字,比如 "您的合同中 XX 条款可能存在问题,根据 XX 法规,建议您采取 XX 措施",然后呈现给你。此时,经过一系列处理的信息,被 "信息整理员" 包装好,传递给 "访客"。

  5. 过程记录:Callbacks 实时报告进度,如 "正在检索法规信息";Tracing 记录每一步操作;Memory 存储对话信息,以便后续交流能更好理解你的需求,比如你后续追问相关问题,它能结合之前的对话给出更准确回复。"实时播报员" 随时汇报进展,"监控摄像头" 记录一切,"记忆存储中心" 保存相关信息,为城市的持续高效运行提供保障。

通过这样的架构设计,LangChain 让开发基于语言模型的应用变得更加高效、灵活,不同模块各司其职又协同合作,就像一个运转有序的智能城市,源源不断地为用户提供各种强大的智能服务。希望通过这些通俗易懂的例子,你能轻松理解 LangChain 的架构啦!

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