复盘我的第一个 大模型Agent：从核心循环到模块化架构的演进之路

松哥_ai_自动化2025-09-12 11:38

最近，我投入了一些时间学习和研究大语言模型（LLM）驱动的 Agent 技术。在对 LangChain、LlamaIndex 等主流框架进行了一番学习后，我决定自己动手，用 Go 语言编写一个 Agent Demo，以加深对底层原理的理解。本文便是我在完成这个 Demo 后，对 Agent 架构的一些复盘和思考，希望能为同样在探索这一领域的开发者提供一个清晰的视角。

摘要：本文将以我编写的一个 Go Agent Demo 为例，穿透各类框架的表层封装，回归其工程本质。我将首先分析其核心的 ReAct 循环，并展示这个看似简单的循环是如何通过模块化设计，演进为一个结构化、可扩展的软件系统。

一、Agent 的核心机制：一个状态驱动的循环

在动手编写代码前，我首先明确了 Agent 的核心运行机制：一个由 LLM 驱动、通过工具与外部交互的状态循环。这个模式通常被称为 ReAct (Reason-Act)。

其逻辑可以由以下伪代码概括：

go 复制代码 
// messages: 存储完整的对话上下文，包含系统提示
for {
    // 1. Reason (思考): 将上下文和可用工具列表提交给 LLM，获取行动计划
    thought := agent.Think(messages, available_tools)

    // 2. Decision (决策): 基于 LLM 的响应进行分支
    if thought.HasToolCalls() {
        // ... (行动、观察)
        continue
    } else {
        // ... (返回最终响应)
        return thought.Text // 终止循环
    }
}

这个循环是 Agent 工作流的基础：基于当前状态思考 -> 决策 -> 行动 -> 观察新状态 -> 进入下一轮思考 。在我的 Demo 项目中，我将该循环实现于 internal/controller/controller.go 的 ProcessInput 方法内。

二、技术选型思考：为什么选择 Go？

在项目初期，我曾考虑过 Node.js 和 Python。但一个关键的用户体验需求------允许用户在任何时候通过 ESC 键中断 Agent 的长时间思考或工具执行，并立即返回交互界面------让我最终选择了 Go。

  • Node.js/Python 的挑战 ：在单线程异步模型（如 Node.js 的事件循环或 Python 的 asyncio）中，处理这种抢占式中断相对复杂。一个长时间运行的同步I/O或CPU密集型任务可能会阻塞事件循环，使得监听用户输入（如 ESC 键）的响应变得不及时。
  • Go 的优势 ：Go 语言的 goroutine 和 channel 提供了原生的、轻量级的并发能力。我可以轻易地将 Agent 的核心 ReAct 循环放在一个独立的 goroutine 中运行，同时主 goroutine 负责监听用户输入。通过 context 包，可以优雅地实现超时和取消信号的传递。当用户按下 ESC 时，主 goroutine 可以通过 context.CancelFunc 向正在执行任务的 goroutine 发送一个取消信号，使其安全地中止当前操作并退出，从而实现即时响应。

在我的项目中，Controller 的 ProcessInput 方法就接收了一个 context.Context 参数，并在循环的开始处检查其状态，这正是 Go 并发优势的具体体现。

go 复制代码 
// internal/controller/controller.go
func (c *Controller) ProcessInput(ctx context.Context, input string) (string, error) {
    // ...
    for {
        select {
        case <-ctx.Done(): // 检查取消信号
            return "", errors.New("operation cancelled by user")
        default:
            // 继续执行
        }
        // ...
    }
}

三、从循环到架构：模块化的必要性

明确了核心机制和技术栈后，下一步就是工程化。若核心只是一个 for 循环，引入多组件（如 Controller, Agent, ToolKit）的目的在于实现关注点分离 (SoC) ，以保证系统的可维护性、可测试性和可扩展性。

我将我的项目结构映射为一套通用的 Agent 架构，其分层设计便一目了然：
graph TD subgraph "表示层 (Presentation Layer)" A["main.go / UI"] end subgraph "编排层 (Orchestration Layer)" B["Controller (controller.go)"] end subgraph "思考层 (Cognitive Layer)" C["Agent (agent.go)"] end subgraph "能力层 (Capability Layer)" D["LLMProvider (llm/provider.go)"] E["ToolKit (toolkit.go)"] end subgraph "数据与状态 (Data & State)" F["History (controller.go/messages)"] G["Models (pkg/common/models)"] end A --> B; B --> C; B --> E; B --> F; C --> D; C --> E;

四、代码分析：核心模块的职责与实现

以下我将分析自己编写的各模块是如何协同工作以驱动核心循环的。

1. 编排层：Controller - ReAct 循环的驱动者

Controller 负责驱动流程，不处理具体思考或执行细节。它实现了核心的 for 循环，并在循环的每个阶段调用其他组件。

go 复制代码 
// internal/controller/controller.go
func (c *Controller) ProcessInput(ctx context.Context, input string) (string, error) {
    c.messages = append(c.messages, models.Message{Role: "user", Content: input})
    for {
        // ... (上下文检查)
        
        // 调用思考层
        thought, err := c.agent.Think(ctx, c.messages)
        if err != nil {
            return "", fmt.Errorf("agent failed to think: %w", err)
        }

        if len(thought.ToolCalls) > 0 {
            c.messages = append(c.messages, models.Message{Role: "assistant", Content: thought.Text, ToolCalls: thought.ToolCalls})
            
            // 调用能力层
            for _, toolCall := range thought.ToolCalls {
                result, err := c.toolKit.ExecuteTool(toolCall.Name, toolCall.Arguments)
                // ... (处理工具执行结果)
                c.messages = append(c.messages, models.Message{Role: "tool", Content: result, ToolCallID: toolCall.ID})
            }
            continue // 驱动循环继续
        }

        c.messages = append(c.messages, models.Message{Role: "assistant", Content: thought.Text})
        return thought.Text, nil // 结束循环
    }
}

2. 思考层：Agent - 决策逻辑的封装

Agent 模块的核心职责是"思考"，即封装与 LLM 交互以获取行动计划的逻辑。

go 复制代码 
// internal/agent/agent.go
func (a *Agent) Think(ctx context.Context, messages []models.Message) (*models.Thought, error) {
    // 1. 从能力层获取工具定义
    tools := a.toolKit.GetTools()

    // 2. 调用 LLM 提供者，传入上下文和工具
    llmResponse, err := a.llmProvider.CallLLM(ctx, messages, tools)
    if err != nil { return nil, err }

    // 3. 将 LLM 返回的 JSON 解析为结构化的 Thought 对象
    var thought models.Thought
    err = json.Unmarshal([]byte(llmResponse), &thought)
    if err != nil {
        return &models.Thought{Text: llmResponse}, nil // 若解析失败，作为纯文本响应
    }
    return &thought, nil
}

我让这个模块依赖 interfaces.IToolKit 和 interfaces.ILLMProvider 接口，遵循了依赖注入（DI）原则，使底层能力可被替换。

3. 能力层：LLMProvider 和 ToolKit - 外部交互的接口

  • LLMProvider (llm/provider.go)：作为适配器，它隔离了与具体 LLM（本项目中为 OpenAI）的 API 调用细节。更换 LLM 服务时，理论上只需修改此模块。

    go 复制代码 
    // internal/agent/llm/provider.go
func (p *LLMProvider) CallLLM(...) (string, error) {
    // 1. 转换内部模型到 OpenAI SDK 的模型
    apiMessages := toOpenAIChatMessages(messages)
    apiTools := toOpenAITools(tools)

    // 2. 创建并发送请求
    req := openai.ChatCompletionRequest{ Model: p.cfg.Model, Messages: apiMessages, Tools: apiTools }
    resp, err := p.client.CreateChatCompletion(ctx, req)
    
    // 3. 将 OpenAI 的响应转换回内部的 Thought JSON 字符串
    // ...
    return string(thoughtBytes), nil
}

  • ToolKit (toolkit.go) ：作为工具的统一管理器，它聚合了本地（LocalClient）和远程（MCPClient）工具，并提供统一的 ExecuteTool 接口，为系统提供扩展性。

    go 复制代码 
    // internal/toolkit/toolkit.go
func (tk *ToolKit) ExecuteTool(name string, args map[string]interface{}) (string, error) {
    // 优先尝试作为本地工具执行
    if tool, ok := tk.localClient.GetTool(name); ok {
        return tool.Execute(args)
    }
    // 否则，作为 MCP 远程工具执行
    return tk.mcpClient.ExecuteTool(name, args)
}

五、结论

通过动手实现这个 Agent Demo，我总结出以下几点：

  1. Agent 的核心运行机制是基于 ReAct 模式的状态循环。
  2. 在需要处理并发和抢占式中断的场景下，Go 语言展现出了其独特的工程优势。
  3. 模块化架构通过关注点分离和依赖注入，将简单的循环逻辑解构为一个结构化的软件系统，提高了代码的可维护性和扩展性。
  4. 接口定义了组件间的契约，是实现系统灵活性的基础。

这次实践让我深刻体会到：Agent 的核心逻辑可以被精炼为一个 for 循环，但将其从一个简单的循环变为一个健壮、可扩展的工程产品，则需要依赖系统化的软件工程实践来解决并发、解耦、错误处理等一系列复杂问题。

源码：jinhan1414/go-agent: 这是一个基于Go语言构建的智能代理（Agent）框架。它利用大语言模型（LLM）的强大能力，结合可扩展的工具集，以交互或非交互的方式完成复杂任务。

写在最后

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上期回顾：（跨平台自动化框架的OCR点击操作实现详解与思考）

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