Spring Boot 集成 Spring AI OpenAI Starter 教程

Rysxt_2025-09-14 17:44

前言

随着人工智能技术的快速发展，将AI能力集成到企业级应用中变得越来越重要。Spring AI作为Spring生态系统中的新成员，为Java开发者提供了标准化、开箱即用的AI集成方案。本教程将详细介绍如何使用Spring Boot集成Spring AI OpenAI Starter，快速为您的应用添加智能对话功能。

一、环境准备

1. 技术要求

  • ​JDK​: 17 或更高版本
  • ​构建工具​: Maven 3.6+ 或 Gradle
  • ​Spring Boot​: 3.2+ (推荐最新稳定版)
  • ​OpenAI账号​ : 需要在OpenAI平台注册并获取API Key

2. 创建Spring Boot项目

您可以通过以下两种方式之一创建项目：

​​方式一：使用start.spring.io​​

  1. 访问 start.spring.io
  2. 选择以下依赖：
    • Spring Web
    • Spring AI (选择对应版本)
    • 其他您可能需要的依赖（如Spring Security等）

​​方式二：手动添加依赖​ ​

如果您已有Spring Boot项目，直接在pom.xml中添加以下依赖：

XML 复制代码 
<!-- Spring AI OpenAI Starter -->
<dependency>
    <groupId>io.springboot.ai</groupId>
    <artifactId>spring-ai-openai-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.0.0</version> <!-- 请使用最新版本 -->
</dependency>

<!-- Spring Boot Web Starter (如果尚未添加) -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

二、配置OpenAI API

1. 获取OpenAI API Key

  1. 登录OpenAI平台
  2. 进入"API Keys"页面
  3. 创建新的API Key并妥善保存

2. 配置application.yml

在src/main/resources/application.yml文件中添加以下配置：

javascript 复制代码 
spring:
  ai:
    openai:
      api-key: "sk-your-openai-api-key-here"  # 替换为您的实际OpenAI API Key
      base-url: "https://api.openai.com/v1"    # 默认值，通常无需修改
      chat:
        options:
          model: "gpt-4-turbo"                 # 您想使用的模型，如gpt-3.5-turbo, gpt-4等
          temperature: 0.7                     # 控制生成文本的随机性(0-2)
          max-tokens: 500                      # 生成的最大token数

​​安全建议​ ​：

为了安全起见，建议不要将API Key直接硬编码在配置文件中，而是使用环境变量：

javascript 复制代码 
spring:
  ai:
    openai:
      api-key: ${OPENAI_API_KEY}  # 从环境变量读取

然后，在运行应用前设置环境变量：

javascript 复制代码 
export OPENAI_API_KEY=sk-your-openai-api-key-here

或者在Windows命令提示符中：

javascript 复制代码 
set OPENAI_API_KEY=sk-your-openai-api-key-here

三、核心功能实现

1. 基础对话功能

创建AI控制器

创建一个REST控制器来处理AI对话请求：

java 复制代码 
import org.springframework.ai.chat.ChatClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping("/ai")
public class AIController {

    private final ChatClient chatClient;

    @Autowired
    public AIController(ChatClient chatClient) {
        this.chatClient = chatClient;
    }

    /**
     * 基础对话接口
     * @param message 用户输入的消息
     * @return AI的回复
     */
    @GetMapping("/chat")
    public String chat(@RequestParam String message) {
        return chatClient.call(message);
    }

    /**
     * 基础对话接口(POST方式)
     * @param userInput 用户输入
     * @return AI的回复
     */
    @PostMapping("/chat")
    public String generateText(@RequestBody String userInput) {
        return chatClient.call(userInput);
    }
}
测试基础对话

启动Spring Boot应用后，您可以通过以下方式测试：

​​方式一：浏览器访问​​

javascript 复制代码 
http://localhost:8080/ai/chat?message=你好，请介绍一下你自己

​​方式二：使用cURL测试​​

javascript 复制代码 
curl -X GET "http://localhost:8080/ai/chat?message=请写一个简单的Java Hello World程序"

​​方式三：使用Postman等工具发送POST请求​​

  • URL: http://localhost:8080/ai/chat
  • Method: POST
  • Body: raw, text/plain
  • 内容: "请解释Spring Boot的核心特性"

2. 带上下文的对话

为了让对话更有连续性，我们可以实现带上下文的对话功能：

java 复制代码 
import org.springframework.ai.chat.ChatClient;
import org.springframework.ai.chat.message.Message;
import org.springframework.ai.chat.message.SystemMessage;
import org.springframework.ai.chat.message.UserMessage;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@RestController
@RequestMapping("/ai")
public class AIContextController {

    private final ChatClient chatClient;
    
    // 简单的上下文存储（生产环境应使用更可靠的存储方案）
    private List<Message> conversationHistory = new ArrayList<>();

    @Autowired
    public AIContextController(ChatClient chatClient) {
        this.chatClient = chatClient;
        // 初始化系统消息
        conversationHistory.add(new SystemMessage("你是一个专业的技术助手，擅长Java开发和人工智能相关知识。"));
    }

    /**
     * 带上下文的对话
     * @param userInput 用户输入
     * @return AI的回复
     */
    @PostMapping("/chat/context")
    public String chatWithContext(@RequestBody String userInput) {
        // 添加用户消息到历史记录
        conversationHistory.add(new UserMessage(userInput));
        
        // 创建包含历史记录的Prompt
        Prompt prompt = new Prompt(conversationHistory);
        
        // 调用AI服务
        String response = chatClient.call(prompt).getResult().getOutput().getContent();
        
        // 添加AI回复到历史记录
        conversationHistory.add(new UserMessage(response)); // 注意：这里应该是AssistantMessage，但Spring AI可能没有这个类
        
        return response;
    }

    /**
     * 清除对话上下文
     */
    @PostMapping("/chat/context/clear")
    public String clearContext() {
        conversationHistory.clear();
        conversationHistory.add(new SystemMessage("你是一个专业的技术助手，擅长Java开发和人工智能相关知识。"));
        return "对话上下文已清除";
    }
}

​​注意​ ​：上面的代码中使用了UserMessage来表示AI的回复，这在实际情况中可能不太准确。Spring AI可能提供了专门的AssistantMessage类，如果没有，您可能需要自己创建或考虑使用其他方式管理上下文。

3. 高级参数控制

您可以通过自定义OpenAiChatOptions来更精细地控制AI的行为：

java 复制代码 
import org.springframework.ai.chat.ChatClient;
import org.springframework.ai.chat.prompt.Prompt;
import org.springframework.ai.openai.OpenAiChatOptions;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping("/ai")
public class AIAdvancedController {

    private final ChatClient chatClient;

    @Autowired
    public AIAdvancedController(ChatClient chatClient) {
        this.chatClient = chatClient;
    }

    /**
     * 高级参数控制的对话
     * @param message 用户输入
     * @return AI的回复
     */
    @PostMapping("/chat/advanced")
    public String advancedChat(@RequestBody String message) {
        // 自定义参数
        OpenAiChatOptions options = OpenAiChatOptions.builder()
                .withModel("gpt-4")                    // 指定模型
                .withTemperature(0.3)                  // 较低的随机性，回复更确定
                .withMaxTokens(1000)                   // 最大生成token数
                // 可以添加更多选项，如topP, frequencyPenalty, presencePenalty等
                .build();

        // 构建 Prompt
        Prompt request = new Prompt(message, options);
        
        return chatClient.call(request).getResult().getOutput().getContent();
    }

    /**
     * 使用不同模型的对话
     * @param message 用户输入
     * @param modelName 模型名称
     * @return AI的回复
     */
    @PostMapping("/chat/model/{modelName}")
    public String chatWithSpecificModel(@RequestBody String message, @PathVariable String modelName) {
        OpenAiChatOptions options = OpenAiChatOptions.builder()
                .withModel(modelName)  // 动态指定模型
                .withTemperature(0.7)
                .withMaxTokens(800)
                .build();

        Prompt request = new Prompt(message, options);
        return chatClient.call(request).getResult().getOutput().getContent();
    }
}

4. 流式响应（Server-Sent Events）

对于长时间运行的请求，流式响应可以提供更好的用户体验：

java 复制代码 
import org.springframework.ai.chat.StreamingChatClient;
import org.springframework.ai.chat.message.UserMessage;
import org.springframework.ai.chat.prompt.Prompt;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import reactor.core.publisher.Flux;

@RestController
@RequestMapping("/ai")
public class AIStreamingController {

    private final StreamingChatClient streamingChatClient;

    @Autowired
    public AIStreamingController(StreamingChatClient streamingChatClient) {
        this.streamingChatClient = streamingChatClient;
    }

    /**
     * 流式对话接口
     * @param message 用户输入的消息
     * @return 流式的AI回复
     */
    @GetMapping(value = "/chat/stream", produces = MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE)
    public Flux<String> streamChat(@RequestParam String message) {
        Prompt prompt = new Prompt(new UserMessage(message));
        return streamingChatClient.stream(prompt)
                .map(content -> content.toString());
    }

    /**
     * 流式对话接口(POST方式)
     * @param message 用户输入
     * @return 流式的AI回复
     */
    @PostMapping(value = "/chat/stream", produces = MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE)
    public Flux<String> streamChatPost(@RequestBody String message) {
        Prompt prompt = new Prompt(new UserMessage(message));
        return streamingChatClient.stream(prompt)
                .map(content -> content.toString());
    }
}

​​测试流式响应​ ​：

您可以使用支持SSE的客户端（如Postman或专门的SSE客户端）来测试流式接口，或者创建一个简单的前端页面来展示流式效果。

四、进阶功能：提示词工程

提示词工程(Prompt Engineering)是通过精心设计提示词来引导AI生成更准确、更有用内容的技术。

1. 创建自定义提示词模板

java 复制代码 
import org.springframework.ai.chat.ChatClient;
import org.springframework.ai.chat.prompt.PromptTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

// 假设有一个DTO类用于封装翻译请求
record TranslationRequest(String sourceLang, String targetLang, String text) {}

@RestController
@RequestMapping("/ai")
public class AIPromptTemplateController {

    private final ChatClient chatClient;

    @Autowired
    public AIPromptTemplateController(ChatClient chatClient) {
        this.chatClient = chatClient;
    }

    /**
     * 翻译功能 - 使用提示词模板
     * @param request 翻译请求
     * @return 翻译结果
     */
    @PostMapping("/translate")
    public String translate(@RequestBody TranslationRequest request) {
        // 创建提示词模板
        PromptTemplate promptTemplate = new PromptTemplate("""
            将以下{sourceLang}文本翻译成{targetLang}:
            {text}
            翻译结果:
            """);
        
        // 设置模板变量
        promptTemplate.add("sourceLang", request.sourceLang());
        promptTemplate.add("targetLang", request.targetLang());
        promptTemplate.add("text", request.text());
        
        // 渲染提示词并调用AI
        return chatClient.call(promptTemplate.render()).getResult().getOutput().getContent();
    }

    /**
     * 代码生成 - 使用提示词模板
     * @param language 编程语言
     * @param description 功能描述
     * @return 生成的代码
     */
    @PostMapping("/generate-code")
    public String generateCode(@RequestParam String language, @RequestParam String description) {
        PromptTemplate promptTemplate = new PromptTemplate("""
            用{language}编写一个程序，实现以下功能: {description}
            请提供完整的可运行代码，包括必要的导入语句和主函数。
            代码应该有良好的注释和结构。
            
            生成的代码:
            """);
        
        promptTemplate.add("language", language);
        promptTemplate.add("description", description);
        
        return chatClient.call(promptTemplate.render()).getResult().getOutput().getContent();
    }
}

2. 测试提示词模板

​​测试翻译功能​​：

javascript 复制代码 
curl -X POST -H "Content-Type: application/json" \
-d '{"sourceLang":"English","targetLang":"Chinese","text":"Hello, how are you today?"}' \
http://localhost:8080/ai/translate

​​测试代码生成功能​​：

javascript 复制代码 
curl -X POST "http://localhost:8080/ai/generate-code?language=Java&description=一个简单的计算器，能够进行加减乘除运算" \
-H "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded"

五、完整示例项目结构

javascript 复制代码 
src/
├── main/
│   ├── java/
│   │   └── com/
│   │       └── example/
│   │           └── aiintegration/
│   │               ├── AiIntegrationApplication.java
│   │               ├── controller/
│   │               │   ├── AIController.java
│   │               │   ├── AIContextController.java
│   │               │   ├── AIAdvancedController.java
│   │               │   └── AIStreamingController.java
│   │               └── dto/
│   │                   └── TranslationRequest.java
│   └── resources/
│       ├── application.yml
│       └── static/          # 可选：前端文件
└── test/
    └── java/
        └── com/
            └── example/
                └── aiintegration/
                    └── AiIntegrationApplicationTests.java

主应用类

java 复制代码 
package com.example.aiintegration;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class AiIntegrationApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(AiIntegrationApplication.class, args);
    }
}

六、测试与验证

1. 启动应用

使用您的IDE或命令行启动Spring Boot应用：

bash 复制代码 
mvn spring-boot:run
# 或
gradle bootRun

2. 测试接口

​​基础对话测试​​：

  • GET请求: http://localhost:8080/ai/chat?message=你好，介绍一下Spring Boot
  • 或POST请求到 http://localhost:8080/ai/chat，body为 "你好，介绍一下Spring Boot"

​​高级参数测试​​：

  • POST请求到 http://localhost:8080/ai/chat/advanced，body为 "解释微服务架构的优缺点"

​​流式响应测试​​：

  • GET请求: http://localhost:8080/ai/chat/stream?message=给我讲一个笑话
  • 使用支持SSE的客户端查看流式效果

​​翻译功能测试​​：

复制代码 
curl -X POST -H "Content-Type: application/json" \
-d '{"sourceLang":"English","targetLang":"Chinese","text":"The quick brown fox jumps over the lazy dog."}' \
http://localhost:8080/ai/translate

3. 单元测试

创建测试类验证ChatClient的基本功能：

java 复制代码 
package com.example.aiintegration;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.ai.chat.ChatClient;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertNotNull;

@SpringBootTest
class AiIntegrationApplicationTests {

    @Autowired
    private ChatClient chatClient;

    @Test
    void contextLoads() {
    }

    @Test
    void testChatClient() {
        String response = chatClient.call("你好，你能做什么？");
        System.out.println("AI 回复: " + response);
        assertNotNull(response);
    }
}

七、生产环境建议

1. 安全最佳实践

  • ​API密钥管理​：永远不要将API密钥硬编码在代码中，使用环境变量或密钥管理服务
  • ​访问控制​：为AI接口添加适当的认证和授权
  • ​输入验证​：验证所有用户输入，防止滥用和注入攻击
  • ​速率限制​：实现API速率限制，防止滥用和超额费用

2. 性能优化

  • ​连接池​：配置适当的网络连接池参数
  • ​缓存​：对常见问题的AI响应实现缓存机制
  • ​异步处理​：对复杂的AI请求考虑使用异步处理
  • ​监控​：监控AI接口的性能和使用情况

3. 错误处理与重试

  • 实现健壮的错误处理机制
  • 对暂时性错误实现重试逻辑
  • 监控API使用配额和限制

八、总结

通过本教程，您已经学会了如何使用Spring Boot集成Spring AI OpenAI Starter，为您的应用添加强大的AI能力。从基础对话功能到高级的流式响应和提示词工程，Spring AI提供了丰富的功能来满足各种AI集成需求。

Spring AI的优势在于其标准化的API设计，使得您可以轻松切换不同的AI供应商而无需大幅修改业务代码。随着AI技术的不断发展，这种抽象层将为您的应用提供更大的灵活性和未来保障。

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