构建AI智能体系统时,你是否遇到过这样的问题:
单个提示词无法处理复杂任务?智能体无法动态决策?多个智能体之间如何协作?如何让智能体记住上下文?
这些问题在智能体开发中非常普遍。

Google最近开源了一份《Agentic Design Patterns》(智能体设计模式:构建智能系统实战指南),系统性地总结了21种设计模式,为构建可靠的AI智能体系统提供了完整的解决方案。
📚 书籍概览
作者:Antonio Gulli(Google 高级AI工程师)。
特点:每个模式都有代码示例,覆盖从基础到高级的智能体开发场景。
完整目录
第一部分:基础模式
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- 提示链 (Prompt Chaining) - 将复杂任务分解为顺序步骤
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- 路由 (Routing) - 根据输入分类分派给不同处理模块
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- 记忆 (Memory) - 上下文管理和长期记忆模式
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- 工具使用 (Tool Use) - LLM与外部工具集成
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- MMCP集成 - 模型上下文协议使用模式
第二部分:推理与规划
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- 思维链 (Chain-of-Thought) / 思维树 (Tree-of-Thought)
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- 反思与自我修正 (Reflection & Self-Correction)
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- 规划 (Planning) - 任务分解与执行规划
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- 检索增强生成 (RAG) - 知识检索模式
第三部分:多智能体模式
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- 顺序流水线 (Sequential Pipeline) - 装配线模式
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- 并行执行 (Parallel Execution) - 并发处理降低延迟
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- 协调者-工作者 (Orchestrator-Workers)
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- 群智模式 (Swarm Pattern) - 多智能体辩论收敛
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- 智能体间协作 (Agent-to-Agent Collaboration)
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- 人在回路中 (Human-in-the-Loop)
第四部分:安全与运维
-
- 安全护栏 (Safety & Guardrails)
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- 验证模式 (Validation Patterns)
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- 错误恢复 (Error Recovery)
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- 监控与日志 (Monitoring & Logging)
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- 可测试性设计 (Design for Testability)
涵盖了从基础到高级的21种智能体设计模式。每种模式都包含:
-
• 模式概述:核心概念和工作原理
-
• 实际应用:真实场景案例
-
• 代码示例:LangChain、Google ADK、CrewAI等框架实现
-
• 关键要点:最佳实践总结
🎯 21种设计模式全景
| 分类 | 模式名称 | 核心价值 |
|---|---|---|
| 基础模式 | 提示词链 | 分解复杂任务为顺序步骤 |
| 路由 | 动态决策和分支执行 | |
| 并行化 | 同时执行独立任务 | |
| 反思 | 自我评估和改进 | |
| 能力扩展 | 工具使用 | 调用外部API和工具 |
| 规划 | 任务分解和执行计划 | |
| 知识检索(RAG) | 检索外部知识库 | |
| 推理技术 | 增强逻辑推理能力 | |
| 协作模式 | 多智能体协作 | 多个智能体协同工作 |
| 智能体间通信(A2A) | 智能体之间的信息交换 | |
| 人机协同 | 人类与AI协作机制 | |
| 系统管理 | 记忆管理 | 维护对话状态和历史 |
| 目标设定与监控 | 设定目标并跟踪进度 | |
| 异常处理和恢复 | 错误处理和容错机制 | |
| 优先级排序 | 任务优先级管理 | |
| 优化模式 | 资源感知优化 | 动态调整资源使用 |
| 学习和适应 | 持续学习和改进 | |
| 探索和发现 | 主动探索新知识 | |
| 安全与质量 | Guardrails/安全模式 | 确保输出安全和合规 |
| 评估和监控 | 性能评估和监控 |
💡 核心模式详解
1. 提示词链:分解复杂任务
当任务过于复杂,单个提示词无法有效处理时,提示词链将任务分解为一系列顺序执行的子任务。
典型应用场景:
go
# 示例:文档分析工作流
# 步骤1:提取关键信息
# 步骤2:分析情感倾向
# 步骤3:生成摘要报告
# 步骤4:提取实体信息
# 步骤5:生成最终报告
核心价值:
-
• 降低单次LLM调用的复杂度
-
• 提高输出可靠性和可控性
-
• 便于调试和优化每个环节
2. 路由:动态决策机制
路由模式让智能体根据输入内容动态选择执行路径,实现灵活的决策能力。
实现方式:
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• 基于LLM的路由:让LLM分析输入并输出分类标签
-
• 基于嵌入的路由:使用向量相似度匹配最佳路径
-
• 基于规则的路由:使用预定义规则进行决策
-
• 基于ML模型的路由:训练专门的分类模型
应用示例:客户服务智能体根据问题类型路由到不同的处理流程。
3. 多智能体协作:团队协作模式
多个智能体协同工作,每个智能体负责特定任务,通过协作完成复杂目标。
协作结构:
-
• 层级结构:主智能体协调子智能体
-
• 对等结构:智能体之间平等协作
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• 混合结构:结合层级和对等模式
实际应用:
-
• 软件开发团队:需求分析、架构设计、编码、测试、部署
-
• 研究团队:文献检索、数据分析、报告撰写、审核
4. 记忆管理:状态维护
智能体需要记住对话历史、用户偏好和上下文信息。记忆管理提供了三种层次的记忆:
记忆层次:
-
• Session:跟踪单次对话
-
• State:维护会话状态
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• Memory:长期知识存储
实现框架:
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• Google ADK的MemoryService
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• LangChain的Memory模块
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• Vertex Memory Bank
5. 工具使用:能力扩展
智能体通过调用外部工具扩展能力边界,实现与真实世界的交互。
工具类型:
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• 搜索工具:Google搜索、知识库检索
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• 计算工具:数学计算、数据分析
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• API工具:调用外部服务
-
• 文件操作:读写文件、处理文档
🔧 技术亮点
上下文工程 vs 提示工程
书中提出了一个重要概念:上下文工程。
传统提示工程专注于优化用户查询的措辞,而上下文工程则构建完整的信息环境:
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• 系统提示词:定义AI操作参数
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• 检索文档:从知识库获取相关信息
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• 工具输出:获取实时数据
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• 隐式数据:用户身份、交互历史、环境状态
核心原则:模型输出的质量更多依赖于所提供上下文的丰富性,而非模型架构本身。
智能体推理技术
书中详细介绍了多种推理技术:
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• 思维链(CoT):逐步推理
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• 思维树(ToT):探索多个推理路径
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• 自我一致性:多次采样并选择最一致答案
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• 后退提示:从抽象到具体
安全与监控
Guardrails模式确保智能体输出安全合规:
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• 输入验证
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• 输出过滤
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• 行为约束
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• 异常检测
评估和监控:
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• 智能体轨迹追踪
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• 性能指标监控
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• 用户反馈收集
📖 实战价值
多框架支持
每种模式都提供了主流框架的代码示例:
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• LangChain:Python生态最流行的智能体框架
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• Google ADK:Google官方智能体开发工具包
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• CrewAI:多智能体协作框架
完整知识体系
从基础到高级的完整学习路径:
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- 基础模式:提示词链、路由、并行化
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- 能力扩展:工具使用、规划、RAG
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- 协作模式:多智能体、A2A、人机协同
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- 系统管理:记忆、监控、异常处理
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- 高级应用:学习适应、探索发现
附录资源
书中还包含丰富的附录内容:
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• 高级提示技术:零样本、少样本、思维链等
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• 智能体交互:GUI交互、环境交互
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• 框架概览:LangChain、ADK、CrewAI对比
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• AgentSpace:可视化构建智能体
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• 命令行AI:Claude CLI、Gemini CLI、Aider
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• 推理引擎:各大模型推理机制解析
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• 编码智能体:AI辅助开发实践
🚀 如何使用
下载地址
公众号后台回复:"谷歌智能体设计模式"
学习建议
初学者路径:
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- 从提示词链开始,理解任务分解
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- 学习路由模式,掌握动态决策
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- 实践工具使用,扩展智能体能力
进阶路径:
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- 深入多智能体协作
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- 掌握记忆管理和状态维护
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- 实现评估和监控机制
实践建议:
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• 选择一个熟悉的框架(推荐LangChain)
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• 从简单场景开始实践
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• 逐步增加复杂度
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• 关注异常处理和监控
📝 总结
这份指南的价值在于:它不是简单的概念罗列,而是从实战角度出发,提供了完整的解决方案。
每种模式都有清晰的应用场景、实现方法和代码示例。
对于AI开发者来说,这是构建可靠智能体系统的必备参考。
对于技术决策者,它能帮助你理解智能体系统的架构设计。
对于研究者,它提供了丰富的技术细节和前沿实践。
智能体开发就像搭积木,这21种设计模式就是你的积木块。
掌握它们,你就能构建出复杂而可靠的AI智能系统。
💬 讨论区
你正在开发什么样的智能体系统?在实践中遇到了哪些挑战?
欢迎在评论区分享:
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• 你最感兴趣的智能体设计模式
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• 开发过程中遇到的技术难题
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• 成功应用智能体技术的案例
-
• 对未来智能体发展的看法
-END-
中文版地址:
https://github.com/xindoo/agentic-design-patterns
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