Agent Runtime 状态机：让 AI 推理每一步都可暂停、可回放、可审计

MVP 的 Agent 是一条直线：请求进来 → LLM 推理 → 返回。生产级的 Agent 是一个状态机：每一步都是离散的、可观测的、可中断的。

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一、从"一条直线"到"一个状态机"

MVP 时期的 DeviceAgent.chat() 就是这样一条直线：

public String chat(String userMessage) {
    log.info("[Agent] User message: {}", userMessage);
    String reply = buildAssistant().chat(userMessage);  // ← 一个黑盒调用
    costTracker.recordRequest(userMessage, reply);
    return reply;
}

这一行 buildAssistant().chat(userMessage) 里发生了什么？你可能调用了 LLM 3 轮、执行了 5 个工具、其中一次工具调用超时后 LLM 编造了数据------但你对这些一无所知。

生产级不是让你看到更多的细节，而是让你控制整个过程。这就是 Runtime 状态机的价值。

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二、8 个状态的显式状态机

把 Agent 的一次推理拆成 8 个离散状态：

每一个状态下，你都知道：

• 系统正在做什么（在等 LLM 还是在等工具）
• 已经消耗了多少时间（还有多少时间可用）
• 已经调用了几次 LLM 和工具（还剩多少次预算）
• 下一步应该做什么（是继续推理还是熔断）

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三、RuntimeContext：单次请求的"护照"

状态机的核心不是状态枚举，而是携带状态的上下文对象。

// runtime/RuntimeContext.java
public class RuntimeContext {
    private final String traceId;          // 全链路追踪 ID
    private final String sessionId;        // 会话 ID
    private final String tenantId;         // 租户 ID（多租户隔离）
    private final String userId;           // 用户 ID
    private final long startedAtMs;        // 请求开始时间
    private final long deadlineMs;         // 超时熔断线
    private final List<ToolCallRecord> toolCallHistory; // 已调工具记录
    private AgentState currentState;       // 当前状态
    private String executionPlan;          // 当前执行计划
}

RuntimeContext 就是单次请求的"护照"------它跟着请求走完整个生命周期，每一个状态节点都可以在上面盖章（记录信息），每一个检查点都可以查它的签证是否过期（超时检测）。

为什么不用 ThreadLocal？因为 ThreadLocal 在异步场景下会丢失上下文。RuntimeContext 作为显式对象传递，在同步和异步场景下都有效。

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四、AgentRuntime 状态机引擎

// runtime/AgentRuntime.java
@Component
public class AgentRuntime {

    public <T> T execute(RuntimeContext ctx, Supplier<T> action) {
        // 1. 熔断检查
        if (!circuitBreaker.isAllowed()) {
            ctx.transition(FAILED);
            throw new RuntimeExceededException("Circuit breaker open");
        }

        // 2. 状态流转
        ctx.transition(SESSION_READY);
        tracer.stateTransition(ctx, RECEIVED, SESSION_READY);

        ctx.transition(CONTEXT_READY);
        tracer.stateTransition(ctx, SESSION_READY, CONTEXT_READY);

        // 3. 超时预检
        if (ctx.isExpired()) {
            ctx.transition(FAILED);
            throw new RuntimeExceededException("Deadline exceeded");
        }

        try {
            ctx.transition(MODEL_THINKING);
            T result = action.get();   // ← 实际的 LLM + 工具调用在这里

            ctx.transition(POST_PROCESSING);
            ctx.transition(COMPLETED);
            metrics.recordRequest(COMPLETED, ctx.elapsedMs());
            return result;
        } catch (ToolException e) {
            ctx.transition(FAILED);
            circuitBreaker.recordFailure();
            throw e;
        } catch (Exception e) {
            ctx.transition(FAILED);
            circuitBreaker.recordFailure();
            throw new RuntimeException("Agent execution failed", e);
        }
    }
}

这个引擎做了几件 MVP 代码没做的事：

• 每一次状态变更都被追踪，不是事后翻日志，而是实时的结构化事件
• 超时和熔断是硬约束，不是 warning 日志，而是直接抛异常终止执行
• 成功和失败都被统计，Micrometer 指标实时可观测

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五、DeviceAgent 的改造：从裸调到大管家的转变

改造后的 DeviceAgent：

// 改造前
public String chat(String userMessage) {
    return buildAssistant().chat(userMessage);
}

// 改造后
public String chat(RuntimeContext ctx, String userMessage) {
    return runtime.execute(ctx, () -> {
        String reply = buildAssistant().chat(userMessage);
        costTracker.recordRequest(userMessage, reply);
        return reply;
    });
}

变化只有一行包装 runtime.execute(ctx, () -> {...})，但这一行带来的能力是：

• 这个请求有了 trace_id
• 这个请求被状态机追踪
• 这个请求有 10 秒超时保护
• 这个请求的每一步都被结构化日志记录

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六、Controller 的配合：给每个请求发"护照"

// AgentController.java
@PostMapping("/chat")
public ResponseEntity<Map<String, Object>> chat(@RequestBody Map<String, String> request) {
    String message = request.getOrDefault("message", "");

    // 为每次请求创建独立的上下文
    RuntimeContext ctx = runtime.createContext(
            request.getOrDefault("sessionId", "default"),
            request.getOrDefault("tenantId", "default"),
            request.getOrDefault("userId", "anonymous"));

    String reply = deviceAgent.chat(ctx, message);

    // 返回 traceId 给客户端，方便排查
    Map<String, Object> response = new LinkedHashMap<>();
    response.put("reply", reply);
    response.put("traceId", ctx.getTraceId());    // ← 客户端可以拿这个 ID 报障
    response.put("elapsedMs", ctx.elapsedMs());   // ← 客户端感知延迟
    return ResponseEntity.ok(response);
}

现在每次请求返回的 JSON 都带上 traceId，用户投诉时可以直接说「traceId 是 a1b2c3d4」，你就能在日志中完整回放这次请求。

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七、与 CircuitBreaker 的集成

AgentRuntime 在 execute 入口处和异常处理中都集成了 CircuitBreaker：

• 连续 3 次 FAILED → CircuitBreaker 跳闸（OPEN）
• OPEN 状态下所有新请求直接拒绝，不消耗 LLM 资源
• 一段时间后半开（HALF_OPEN），允许探测请求通过
• 探测成功 → 恢复（CLOSED）

这意味着：当底层 LLM API 出问题（超时、500、限流），系统不会傻傻地不断重试直到耗尽线程池，而是快速失败、保护上游。

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八、P0 Runtime 的边界

能力	状态
8 状态显式状态机	✅
RuntimeContext 统一上下文	✅
硬超时熔断（deadlineMs）	✅
与 CircuitBreaker 集成	✅
暂停/恢复（AWAITING_APPROVAL）	⏳ P1
断点续传（从任意状态恢复）	⏳ P1
异步执行（非阻塞状态机）	⏳ P1

P0 的策略是先让状态机跑起来------有状态追踪、有超时保护、有熔断集成、有可观测事件。暂停和恢复在 P1 配合 Memory 层和人工审批一起做。

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九、一句话总结

把「一个黑盒方法调用」升级为「一个有 8 个离散状态、每一步都被追踪、有不合理就主动掐断的确定性调度器」------状态机是生产级 Agent 的中枢神经系统。

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项目地址：github.com/LaoLiang-ag...

下一篇预告：「Agent 可观测性实战：全链路追踪 + JSON 结构化日志」

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本文由 LaoLiang 原创，首发于掘金/知乎/微信公众号。转载请联系作者。