AI实战之LangChain开发(prompt;tools;memory)

angChain是智能体开发平台,包含一套各种帮助开发、测试、评估智能体的框架。核心包括:

  • LangChain:用于快速构建智能体,可兼容任何模型提供商。

  • LangGraph:从底层一步步控制智能体的构建,包括记忆(Memory)、人机协同(HITL)等

  • Deep Agents:用于构建复杂的、处理多步骤的任务的智能体

  • LangSmith:用于测试、观察、评估、部署智能体

本次学习主要会探究agent中的prompt;tools;memory

Prompt 是大脑指令,Tools 是手脚工具,Memory 是大脑记忆 ,三者拼起来 = 完整智能体

提示词(Prompts)

发送给大模型的所有消息都可以称为**提示词(Prompt)**,它直接影响模型的输出结果。

系统提示词

在所有发送给LLM的消息中,System Message最为重要,它设定了模型的角色和聊天的背景。会影响到后续所有的对话。我们将其称之为**系统提示词(System Prompt)**。

在创建智能体时,就可以直接指定系统提示词。

example

复制代码
from langchain.agents import create_agent
from langchain.messages import HumanMessage
from langchain.chat_models import init_chat_model


model = init_chat_model(
    model="qwen-max",
    model_provider="openai")
# 创建智能体
agent = create_agent(
    model = model,
    system_prompt="你是一个师长,请回答用户问题。"
)

# 调用智能体
for token, metadata in agent.stream(
    {"messages": [HumanMessage(content="你是谁?")]},
    stream_mode="messages"
):
    print(token.content, end="", flush=True)

tools

一个完整的Agent至少要包含两个关键的部分:

  • **模型**:是Agent的大脑,负责推理、分析,规划任务步骤

  • **工具**:是Agent的手脚,负责执行任务,与外界交互

因此,定义带有工具的Agent的基本流程如下:

  • 定义工具

  • 初始化模型

  • 初始化Agent,绑定模型和工具

    1.使用tool装饰器定义工具

    from langchain.tools import tool

    @tool
    def get_weather(location: str) -> str:
    """
    Get the weather in a given location.
    Args:
    location: city name or coordinates
    """
    return f"Current weather in {location} is sunny"

绑定工具(在agent中)

复制代码
from langchain.agents import create_agent
from langchain_core.messages import HumanMessage

# 2.创建智能体,并绑定工具
agent = create_agent(
    model="deepseek-chat",
    tools=[get_weather]
)

# 3.调用Agent
response = agent.invoke(
    {"messages": [HumanMessage(content="杭州今天天气如何?")]},
)

for message in response['messages']:
    message.pretty_print()

定义多个工具,LLM会自动根据tools去选择,所以tools一定要写好注解用英文

2.预定义Tool

LangChain中提供了很多预定义的Tool,方便我们使用。例如:

  • tavily:就是一个用来做web搜索的工具

它的使用步骤是这样的:

  • 注册账号,创建API_KEY

  • 配置环境变量: TAVILY_API_KEY

  • 安装依赖:`uv add langchain-tavily`

还有LangChain自带的预定义的工具例如搜索工具tavily

官网注册Tavily

复制代码
# 使用uv的环境
uv add langchain-tavily

# 使用tavily作为web搜索工具
from langchain_tavily import TavilySearch

# 初始化工具,并设置参数,具体参数设置参考官网
tool = TavilySearch(
    max_results=5,
    topic="general",
    # include_answer=False,
    # include_raw_content=False,
    # include_images=False,
    # include_image_descriptions=False,
    # search_depth="basic",
    # time_range="day",
    # include_domains=None,
    # exclude_domains=None
)

tool.invoke("杭州今天天气如何?")

# 创建智能体,使用预定义工具tavily
agent = create_agent(
    model="deepseek-chat",
    tools=[tool],
    system_prompt="你是一个智能助手,你使用工具来解决用户问题。"
)

# 调用工具
for chunk in agent.stream(
    {"messages": [HumanMessage(content="北京接下来5天天气如何?")]},
    stream_mode="updates"
):
    for step, data in chunk.items():
        print(f"step: {step}")
        print(f"content: {data['messages'][-1].content_blocks}")
        print()

Memory(记忆)------ 智能体的「短期 + 长期记忆」

  • 短期记忆:当前任务或会话的上下文(Working Memory 或 Session Memory)

  • 长期记忆 :跨任务或会话的经验与知识(Persistent Memory

短期记忆

由于短期记忆 通常生命周期是当前会话,所以我们也可以称为会话记忆。Agent的会话记忆通常包含三部分:

  • 对话历史

  • 查询结果

  • 任务状态

对于简单的Agent来说,任务没有做拆分,也就不需要记录任务状态,只用考虑会话历史查询结果就可以了。后续我们会学习如何自定义更复杂的Agent会话记忆。

LangChain提供了自动化的记忆管理方案:

  • 首先,LangChain把会话记忆(也就是Messages列表)记录为AgentState的一部分

  • AgentState通过Checkpointer对象来保存,每一次与AI的交互都会生成一个快照,记录为一个checkpoint,把同一会话的所有checkpoint组合在一起,就是完整的会话历史了。

  • 为了区分不同的会话记忆,不同会话需要设定各自的thread_id,相同会话则使用相同thread_id

  • 向Agent发起会话时必须指定自己的thread_id以唤起对应的会话记忆

复制代码
Memory持久化存储(这是数据库存表的)

这里我们选择使用Sqlite作为存储方案,首先需要按照langgraph-checkpoint-sqlite依赖:
```
uv add langgraph-checkpoint-sqlite
```
接着,按照以下步骤使用:
- 导入依赖
- 初始化checkpointer
- 自动建表
- 创建Agent,指定checkpointer

用法类似

看到建表了

记忆管理策略(修剪,删除,总结)

总结是summarizationmiddleware

复制代码
from langchain.agents import create_agent
from langchain.agents.middleware import SummarizationMiddleware
from langgraph.checkpoint.memory import InMemorySaver
from langchain_core.runnables import RunnableConfig
from langchain.chat_models import init_chat_model

model1 = init_chat_model(
    model="qwen-max",
    model_provider="openai"
)
# 初始化checkpointer
checkpointer = InMemorySaver()
# 初始化中间件
middleware = SummarizationMiddleware(
    model=model,
    trigger=("messages", 3), #  触发时机,当消息数超过3时,进行总结
    keep=("messages", 1) #  保留的会话数,超过2条
)
# 创建agent
model1 = init_chat_model(
    model="qwen3-max",
    model_provider="openai"
)
agent = create_agent(
    model=model1,
    middleware=[middleware],
    checkpointer=checkpointer,
)

config: RunnableConfig = {"configurable": {"thread_id": "thread_3"}}
# 制造长会话历史
agent.invoke({"messages": [HumanMessage(content="你好,我是小白.")]}, config)
agent.invoke({"messages": [HumanMessage(content="我最喜欢的运动是乒乓")]}, config)
agent.invoke({"messages": [HumanMessage(content="我最喜欢的动物是狗")]}, config)
# 测试效果
final_response = agent.invoke({"messages": HumanMessage(content="你还记得我吗?")}, config)
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