[Ai Agent] 04 一文吃透LangChain：Prompt、LLM、Chain、Memory 全流程实战

前言：

经过基础篇--前三章的学习后，我们已经能靠自己造轮子 来搭建agent。但很明显这样存在这样那样的问题：比如封装方式不统一，接口五花八门，健壮性差...等等。这时，Langchain就登场了。在Langchain里它帮我们干完了造轮子 的活，并统一接口 ，提高代码的复用性等。

它就是眼下最知名的的agent框架，在我们以后构建各种智能体会非常频繁的见到它。了解并学会使用这个框架非常重要。

一、了解Langchain

LangChain：Language Chain 语言链。

是的，LangChain作为一个模块，它的其中一个核心就是链：把不同的重要模块用链连接起来，作为一个统一的接口一起输出。

而LangChain作为一个非常庞大，内容量极其丰富的框架。想把里面知识点与文档全部啃完确实有点不太现实。所以本文会着重于最重要的知识点，一切讲解均以做出一个基于Langchain的智能体为目标，帮助读者尽快了解并学会使用Langchain 。如果想要更深入的了解Langchain，推荐访问官方文档：docs.langchain.com/oss/python/... ，做进一步的学习。

二、六大核心模块概述

LangChain 的很多核心模块，其实我们在前三章就已经接触过了。现在的它们只不过是"换了个马甲"，把这层包装剥掉，你会发现：

底下的东西，还是你熟悉的老朋友。

下面我们逐一看清它们的"真面目"。

1. Models：就是 LLM，只是更规范了

它就是我们之前直接调用的大模型（如 GPT、通义千问）。
调用方式几乎一致，主要变化是：
- 导入路径变了（from langchain_openai import ChatOpenAI）
- 接口更统一（所有模型都支持 .invoke()）
本质没变：输入消息 → 返回回复。

📌 小结：Models 是"标准化的 LLM 调用方式" 。

2. Prompt：名字没变，能力升级了

名字还是 PromptTemplate，用法也基本一样。
变化在于：
- 支持更多格式（如 ChatPromptTemplate 适配对话模型）
- 可以直接与 Messages 集成
- 和 Chain 无缝组合
它不再是字符串拼接工具，而是"可执行的模板" 。

📌 小结：Prompt 是"会说话的输入" 。

3. Chain：新概念，但思想很老

表面作用：把 Prompt、LLM、Parser 等模块"串起来"形成流水线。
真正核心 ：统一接口，实现"可组合编程" 。
- 所有模块都实现 .invoke()、.stream() 等方法
- 用 | 操作符自由连接，像搭积木一样构建应用
它是 LangChain 的 核心设计思想 ：一切皆为 Runnable。

📌 小结：Chain 不是"功能"，而是"通信协议"------让 AI 组件能"即插即用" 。

4. Memory：记忆的"工业级"版本

功能还是"记住上下文"，但不再靠手动 messages.append({}) 。
LangChain 提供了：
- 标准化的记忆管理（如 ConversationBufferMemory）
- 自动注入 prompt
- 支持长期记忆、摘要、向量记忆等高级模式
使用方式从"脚本式"变为"声明式"。

📌 小结：Memory 是"可插拔的记忆系统" 。

5. Agents：Function Calling 的"自动挡"

本质就是我们之前写的 Function Calling ------ 让 AI 调用外部工具。
但我们自己写时：
- 要手动判断调用哪个函数
- 手动解析参数
- 控制流程
- 容错困难
LangChain 的 Agents：
- 把这些重复工作全封装了
- 引入 ReAct 框架（Thought → Action → Observation）
- 支持多步推理、自动循环、错误恢复
- 成为一个"自主决策系统"

🎯 所以：

Agents 是 LangChain 最复杂的模块 ，也是最接近"智能体"概念的部分。

📌 小结：Agents 是"会自己做决定的 AI"------从"程序员控制"到"AI 自主决策" 。

⚠️ 因其复杂度高，我们将放在《LangChain 进阶》篇详细讲解。

6. RAG：让 AI "查着资料答题"

一句话理解：AI 在回答前，先从你的资料库中"找答案"，然后"看着找到的内容"来回答，确保不瞎编。
技术上：
- 把文档切片 → 向量化 → 存入向量数据库
- 用户提问时，检索最相关的文本片段
- 拼入 prompt，让 LLM 基于此生成回答
它不是简单的"导入文件"，而是一套语义检索 + 上下文增强的系统。

📌 小结：RAG 是"开卷考试"模式，让 AI 基于你的数据回答问题。

⚠️ RAG 涉及向量检索、chunk 策略、rerank 等细节，复杂度不亚于 Agents，我们将单独开篇详解。

以上就是Langchain的六大核心模块。把这六大核心模块啃下来就能算基本掌握Langchain这个框架了。

其中Models、Prompt、Chain、Memory相对知识点较少，会一并在本文中讲解完毕。

而Agents较为复杂，会放在下篇 Langchain进阶中再做讲解。

Rag则需要我们单独另开新篇，它的知识点与具体使用方法细节等同样需要好好唠一唠，其复杂程度完全不输Agents。

三、Models（模型）

代码实现：

ini 复制代码

from langchain_openai import ChatOpenAI

# 初始化模型
llm = ChatOpenAI(
    model="deepseek-chat",
    api_key=api_key,
    base_url="https://api.deepseek.com"
)

# 调用模型
response = llm.invoke('你好喵')
print(response.content)

📌 说明：

llm 是一个"可调用对象"（Runnable）
.invoke() 是 LangChain 的统一接口

Langchain的价值：把不同厂商的LLM调用接口合并为.invoke()，方便后续组合。

四、Prompt（提示词）

代码实现：

ini 复制代码

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate

# 定义提示词模板(推荐写法)
prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
        ("system","你是一个猫娘，说完话后面都会带个喵"),
        ("human","{input}") # {query}:占位符
])
# 格式化输出
formatted_prompt = prompt.invoke({"input":"你好呀"})
print(formatted_prompt)

📌 说明：

ChatPromptTemplate.from_messages 是最通用、最推荐的写法
支持 system、human、ai 角色
{query} 是变量，后续可被 Chain 自动填充
返回的是 PromptValue，可直接传给 LLM

注意：此处prompt.invoke返回的并非是答案。

实际上，这里的作用可以理解为是把提示词写完。仅仅是写完，如果想使用该提示词，得再接入给llm。所以这里返回的答案自然也不会是ai的回复：

五、Chain（链）

逻辑构思：

这里的Chain就需要我们分为好几步，依次按照之前我们讲的模块顺序输出即可。

定义提示词模板

ini 复制代码

prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
    ("system", "你非常可爱，说话末尾会带个喵"),
    ("human", "{input}")  # {input}:占位符
])

初始化模型

ini 复制代码

llm = ChatOpenAI(
    model="deepseek-chat",
    api_key=api_key,
    base_url="https://api.deepseek.com"
)

定义解析器

ini 复制代码

parser = StrOutputParser()

这里解析器要稍微讲解下：

LLM返回格式一般是像我们之前所见的AIMessage[{xx}]..之类的看起来非常繁琐的格式。 parser这里确定好解析器，相当于直接对其.content，拿到其中最重要的东西。并指定一个想最终输出的格式类型。比如这里要求的是StrOutputParser，输出的就是Str类。
4.

组成chain并输出

ini 复制代码

# 组成Chain
chain = prompt|llm|parser

# 最终调用
result = chain.invoke({"input":"你好喵"})
print(result)

注：此处的chain内的|顺序不能调换，里面格式必须固定！

输出结果：

看起来是不是非常一目了然？顺序也十分优雅，从前到后依次排列完毕，这就是Chain的妙用。

六、Memory（记忆）

有了Chain的思路，这里你估计也能猜到我们打算怎么做了，上篇Chain的流程几乎不变，只需要再为其增加个 | Memory模块即可...吗？并非。

再看看这个chain：它的确能=llm|prompt|parser，但在memory这里可不适用。

chain的动作是线性的 ：prompt给ai写问题，llm让ai回答，parser确定输出格式。

而Memory的逻辑则不同，它是要独立出去，作为一种状态存在，持续记录上下文。

所以我们写法就得与chain独立开来：

ini 复制代码

# ...
prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
    ("system", "你非常可爱，说话末尾会带个喵"),
    MessagesPlaceholder(variable_name="history"),
    ("human", "{input}")  # {input}:占位符
])
# ...

这里注意下：

prompt的写法明显不一样了，我们在system与human的中间新增了个MessagePlacehoolder，叫做history的占位符。它的作用就是在其中加入以往的历史对话，让它拥有记忆的功能。

其他地方llm，parser等跟之前一样：

ini 复制代码

llm = ChatOpenAI(
    model="deepseek-chat",
    api_key=api_key,
    base_url="https://api.deepseek.com"
)
parser = StrOutputParser()

chain = prompt | llm | parser

再者，我们需要存储对应的会话历史，需要专门写个函数存储，同时还希望这个会话能隔离不同用户对话记录：

python 复制代码

# 存储所有会话历史(可用数据库替换)
# 此处用字典模拟，也可替换成Redis、SQL等
store = {}

def get_session_history(session_id:str):
    """根据session_id获取该用户的聊天历史"""
    if session_id not in store:
        store[session_id] = ChatMessageHistory() # 创建新的历史记录
    return store[session_id]

这里store可以自主改成某个数据库链接。get_session_histroy是目前较基础的记录聊天历史功能。后续你想扩展比如长期存储，或者对接数据库存储，都可以再做延伸。

最后我们将其包装成一个带记忆的Runnable：

ini 复制代码

# 包装成带记忆的Runnable
runnable_with_memory = RunnableWithMessageHistory(
    runnable=chain,
    get_session_history=get_session_history,
    input_messages_key="input",
    history_messages_key="history"
)

runnbale：我们之前做好的chain（链）；

get_session_history：获取历史聊天记录的函数；

input_messages_key：当初用户提问的占位符；

history_messages_key：当初提示词中间的聊天历史记录占位符。

全部写完后我们就可以来个while 1函数测试下是否成功：

假设好某个用户的session_id：

ini 复制代码

session_id = 'user_123'
while 1:
    user_input = input("\n你:")
    if user_input=="quit":
        print('拜拜喵!')
        break
    response = runnable_with_memory.invoke(
        {"input":user_input},
        config={"configurable":{"session_id":session_id}}
    )
    print(f'AI:{response}')

测试成功。

七、Agent实战

我们已经完全掌握了以上这些知识点：Models、Prompt、Chain、Memory。

此时我们的工具已经齐全，趁热打铁，赶紧来试试用Langchain自主搭建一个Agent。

假设：有固定人设、能记住用户对话内容、可以多轮对话、不调用工具与查阅资料、基于Langchain框架完成的Agent。

读者可以试试自己来完成上述要求，完成后或者有所阻碍再参照下方代码修改一下。

以下是完成对应要求的Agent代码：（将llm与prompt作为参数，重复功能封装了下）

ini 复制代码

def create_bot(llm,sys_prompt):
    """
    :param sys_prompt: 系统提示词
    :param llm: 已配置好的语言模型实例
    :return:
    """
    prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
        ("system",sys_prompt),
        MessagesPlaceholder(variable_name="history"),
        ("human","{input}")
    ])
    parser = StrOutputParser()
    chain = prompt | llm | parser
    store = {}

    def get_session_history(session_id):
        return store.setdefault(session_id,ChatMessageHistory())

    return RunnableWithMessageHistory(
        runnable=chain,
        get_session_history=get_session_history,
        input_messages_key="input",
        history_messages_key="history"
    )

def main():
    # 此处集中配置LLM
    llm = ChatOpenAI(
        model="deepseek-chat",
        api_key=create_client(),
        base_url="https://api.deepseek.com"
    )
    prompt = """你是'小智'，一位专业、耐心且记忆力出色的 AI 助手。
    你善于倾听，能记住用户之前提到的信息，并在后续对话中自然提及。
    回答时简洁明了，避免冗余。"""
    bot = create_bot(llm,prompt)
    session_id = '123'
    while 1:
        user_input = input('\n你:')
        if user_input == "quit":
            print('拜拜')
            break
        response = bot.invoke({"input":user_input},config={"configurable":{"session_id":session_id}})
        print("AI:",response)


if __name__ == '__main__':
    main()

成功。它的确拥有了记忆。

但...似乎它有点傻？今天咋会是2023年。这就是它不能联网的弊端了。

所以在下篇文章的Langchain进阶中，我们会继续为它加入至关重要的Agents模块 ，为其赋予调用外部工具函数的功能，让它真正变得智能起来。

八、总结

知识点概括 ：LLM 调用｜Prompt 设计｜Chain 构建｜Memory 记忆｜实战练习

怎么样，把Langchain拆分成这六个模块逐个击破后，是不是立刻就感觉清晰明了了？基础的四大模块我们已经啃掉了，后面的Agents模块和Rag模块也是俩硬骨头。但别怕，我们慢慢啃，啃掉一块是一块。

下篇内容我们会开始学习Langchain的进阶部分。主要开始对Agents的学习与理解。同时还会涉及Langchain的一些高阶用法，让Agent更聪明。

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