Agent Loop 深度解析：理解、规划、行动、观察与纠错

一、引言

AI Agent 的关键能力来自一个持续运行的反馈循环：系统先理解任务和约束，再选择下一步行动；如果行动需要外部能力，就调用工具并读取环境返回的结果；如果结果不符合预期，就修正计划或操作；直到任务完成、达到停止条件，或者需要把决策权交还给用户。

本文将这个过程抽象为六个阶段：

lua 复制代码

输入理解 → 任务规划 → 工具执行 → 结果观察 → 错误修正 → 最终响应
               ↑                         |
               +-------------------------+

这个六阶段模型不一定对应六次模型调用，一个模型响应可能同时完成输入理解、局部规划和工具选择；一个框架节点也可能把观察与纠错合并。这里划分的是逻辑职责，而不是固定的代码模块。

它是一种工程抽象，不是行业统一标准。它的价值在于提供共同语言：无论系统采用 OpenAI Agents SDK、LangGraph、Google ADK，还是自研 Runtime，都可以用同一组问题分析其执行链路。

二、输入理解：把自然语言转成可执行任务

用户输入通常只描述期望，没有完整描述执行条件。例如：

复制代码

帮我分析线上支付失败的原因，并给出修复建议。

Agent 在执行前至少需要提取以下信息：

arduino 复制代码

Task
├── Goal：定位支付失败原因并提出修复建议
├── Scope：线上支付链路
├── Constraints：不能直接修改生产环境
├── Required evidence：日志、指标、发布记录、错误栈
├── Completion criteria：原因有证据支持，建议能对应原因
└── Missing information：时间范围、服务名称、环境权限

1.输入理解不是关键词分类

可靠的输入理解至少包含四个维度：

维度	需要识别的内容	识别错误的后果
目标	用户最终希望得到什么	完成了步骤，却没有完成任务
对象	操作哪个文件、服务或数据集	工具作用于错误对象
约束	权限、时间、格式和安全边界	产生越权或不可逆操作
完成标准	什么证据可以说明任务完成	Agent 过早停止或持续循环

2.事实与假设需要分开

可以把 Agent 初始状态表示为：

yaml 复制代码

State = {
  observations: 已知事实,
  assumptions: 当前假设,
  constraints: 操作边界,
  open_questions: 尚未解决的问题,
  artifacts: 已获取的外部结果
}

"支付失败发生在数据库层"在读取错误栈之前只能算假设。如果 Agent 把假设当作事实，后续规划会沿错误方向持续展开。

3.歧义处理也是一种行动

遇到关键信息缺失时，Agent 有三个选择：

rust 复制代码

低风险、可撤销      -> 采用显式假设后继续
可通过只读工具获得  -> 调用工具补充信息
高风险或不可推断    -> 请求用户澄清或批准

请求澄清并不意味着 Agent 失败。对于删除数据、发送消息、部署生产环境等高影响操作，把控制权交还给用户是正确的运行时决策。

三、任务规划：规划的是下一步，不一定是完整路线

任务规划容易被理解成"一开始生成一份完整步骤列表"。这种做法只适合环境稳定、路径可预测的任务。

真实环境会持续暴露新信息。Agent 更适合使用滚动规划：

yaml 复制代码

初始目标
   |
   v
规划当前最合理的一步
   |
   v
执行并获取新信息
   |
   v
更新状态和剩余任务
   |
   +----> 规划下一步

1.三种常见规划粒度

反应式规划：每轮只确定下一步。

rust 复制代码

观察日志为空
    -> 检查日志时间范围
发现时区错误
    -> 修正查询参数
发现数据库超时
    -> 查询数据库指标

优点是能适应环境变化，缺点是容易短视或重复探索。

分层规划：先生成里程碑，再动态选择每个里程碑内的行动。

目标：定位支付失败
├── 1. 确认故障窗口
├── 2. 定位异常服务
├── 3. 验证候选原因
└── 4. 形成修复建议

分层规划兼顾方向稳定和局部灵活性，适合多数工程 Agent。

固定工作流：由程序预先定义执行路径。

rust 复制代码

输入分类 -> 参数校验 -> 查询数据库 -> 生成报告

它的行为容易测试，适合步骤明确的业务流程。路径已知时应优先考虑 workflow；无法预知步骤、需要模型动态决策时才使用 agent。

2.好计划需要包含验证动作

弱计划只描述"做什么"：

markdown 复制代码

1. 搜索代码
2. 修改代码
3. 返回结果

可验证计划同时描述"如何知道做对了"：

markdown 复制代码

1. 搜索错误码的定义和调用路径
   验证：找到错误码的产生位置和传播链路

2. 根据失败条件修改最小范围代码
   验证：变更只影响目标分支

3. 运行相关测试
   验证：原失败用例通过，相关回归用例未失败

缺少验证步骤时，Agent 很容易把"工具调用成功"误判为"任务成功"。

四、工具执行：模型提出调用，运行时负责落地

模型通常不会直接执行外部操作。它生成结构化的工具调用请求，由 Runtime 校验并分派。

json 复制代码

LLM 输出
{
  "tool": "search_logs",
  "arguments": {
    "service": "payment-api",
    "start_time": "2026-10-26T09:00:00+08:00",
    "query": "status:error"
  }
}
        |
        v
Runtime 校验
├── 工具是否存在
├── 参数是否符合 Schema
├── 当前身份是否有权限
├── 是否需要人工批准
└── 是否达到调用预算
        |
        v
工具适配器
        |
        v
日志平台 / 数据库 / 浏览器 / Shell / 内部 API

1.工具接口是 Agent 的行动空间

对 Agent 来说，工具名称、描述和参数 Schema 共同定义了它可以采取哪些行动。下面两个接口实际能力相近，但对模型的可用性不同：

php 复制代码

//第一种
run(command: string)

//第二种
search_logs(
    service: string,
    start_time: datetime,
    end_time: datetime,
    query: string
)

后者明确表达了参数边界，运行时也能进行结构化校验。工具接口也称为 Agent-Computer Interface，其工具文档与测试会直接影响 Agent 表现。

2.工具错误需要机器可读

只有一段模糊文本：

javascript 复制代码

Error: operation failed

模型很难决定下一步。结构化错误更有利于恢复：

json 复制代码

{
  "status": "error",
  "code": "TIME_RANGE_TOO_LARGE",
  "message": "单次查询最多支持 24 小时",
  "retryable": true,
  "suggestion": "缩小时间范围或拆分查询"
}

其中最关键的是：

code ：稳定的错误分类；
retryable ：是否值得重试；
suggestion ：允许怎样调整；
details ：供诊断使用的原始信息；
side_effect ：失败前是否已经产生部分副作用。

3.有副作用的工具需要不同控制

工具可以按风险分层：

复制代码

L0 纯计算：格式转换、数学计算
L1 只读访问：搜索、读取文件、查询日志
L2 可撤销写入：创建草稿、修改工作区文件
L3 外部副作用：发消息、创建工单、调用付费服务
L4 高影响操作：删除数据、生产部署、资金操作

风险越高，越需要参数约束、幂等键、权限隔离、审批和审计记录。Agent 的智能水平不能替代这些系统控制。

五、结果观察：工具返回值还不是结论

ReAct 的核心贡献之一，是让模型交错地产生推理和行动，并将环境观察用于后续决策。在工程实现中，"观察"是把工具原始返回转成可以更新 Agent 状态的信息。

yaml 复制代码

工具原始结果
   |
   v
语法检查：返回格式是否完整
   |
   v
语义检查：结果是否回答当前子问题
   |
   v
状态更新：新增了哪些事实和证据
   |
   v
进度判断：目标是否更接近完成

假设日志工具返回了 200 条记录。Agent 不应只记录"查询成功"，而应提取：

erlang 复制代码

Observation
├── 事实：09:31 后失败率由 0.2% 升至 18.4%
├── 事实：错误集中为 DB_CONNECTION_TIMEOUT
├── 关联：09:28 有数据库配置变更
├── 缺口：尚未证明配置变更导致连接超时
└── 下一验证：对照连接池指标和变更内容

工具成功描述的是调用状态，任务成功描述的是目标状态。两者必须分开。

另外，观察信息需要进入共享状态。LangGraph 把 state 描述为所有节点都能访问的共享记忆，用来保存跨步骤仍需保留的信息；其图节点读取状态并返回状态更新，这种设计可以防止执行逻辑依赖零散字符串拼接。

一个实用状态结构可以包含：

css 复制代码

AgentState
├── user_goal
├── constraints
├── plan
├── observations[]
├── tool_calls[]
├── verified_facts[]
├── hypotheses[]
├── unresolved_questions[]
├── retry_budget
└── status

状态不应无限增长。长任务需要摘要、裁剪或外部存储，否则上下文成本会持续增加，旧信息也可能干扰当前判断。

六、错误修正：从失败中获得可用信号

Agent 的错误修正可以分成四层。

调用级错误：包括参数缺失、类型错误、超时、限流和权限不足，这类错误通常不需要重新规划整个任务。

rust 复制代码

参数错误      -> 修正参数后重试
临时超时      -> 有上限地退避重试
权限不足      -> 请求授权或更换只读路径
工具不存在    -> 选择可用工具

结果级错误：工具正常返回，但结果不可用，这要求 Agent 检查结果语义，而不是只看 HTTP 状态码或进程退出码。

搜索结果为空
测试命令退出码为 0，但没有运行任何测试
网页请求成功，但内容是登录页
数据库查询成功，但使用了错误时间范围
计划级错误：连续几个步骤都没有减少不确定性，说明当前路线可能错误，有效修正需要改变假设、工具、查询范围或任务分解。如果 Agent 使用相同参数机械重试，它只是在消耗预算。

css 复制代码

假设 H1
  |
  +-> 查询 A：无证据
  |
  +-> 查询 B：无证据
  |
  +-> 查询 C：仍无证据
  |
  v
放弃或降低 H1 优先级，生成 H2/H3

目标级错误：Agent 发现原目标无法在当前条件下完成，例如：用户要求访问未授权系统、数据源缺失而无法得出确定结论、两个约束互相冲突、执行风险超过允许范围等，此时正确行为是停止，说明证据、缺口与可选路径，而不是编造结果。

反思并不等于重新训练模型，错误修正可以发生在推理时状态和记忆层，通过语言形式的反馈，让 Agent 总结错误并把反思文本保存在情景记忆中，以影响后续尝试，而不需要更新模型权重。

不过，自我反思不能代替外部验证。模型可能生成听起来合理、实际错误的批评。工程系统应优先使用测试结果、API 响应、规则校验器和人工反馈等外部信号。

七、最终响应：用证据证明任务结束

Agent 不应因为"感觉已经完成"而停止。停止条件通常来自四类信号：

复制代码

┌─────────────────┬──────────────────────────────────────┐
│ 停止类型        │ 条件                                 │
├─────────────────┼──────────────────────────────────────┤
│ 成功结束        │ 完成标准满足，必要证据已获得         │
│ 受控失败        │ 关键条件缺失，继续执行无法推进       │
│ 等待用户        │ 需要澄清、授权、审批或主观判断       │
│ 预算终止        │ 达到最大轮数、时间、费用或调用上限   │
└─────────────────┴──────────────────────────────────────┘

一个可靠的最终响应通常包括：

完成了什么；
关键结论是什么；
使用了哪些证据；
哪些内容尚未确认；
是否产生了外部副作用；
用户接下来是否需要做决定。

diff 复制代码

结论：
支付失败由连接池上限配置错误引起。

证据：
- 09:28 发布将 max_connections 从 200 调整为 20；
- 09:31 起连接等待时间和支付失败率同步上升；
- 回滚配置后，测试环境的失败用例恢复通过。

已执行：
- 修改测试环境配置；
- 运行支付服务集成测试，42 个用例全部通过。

未执行：
- 未修改生产环境，生产回滚仍需审批。

这种响应保留了结果、证据和操作边界，比一句"问题已经修复"更适合审计。

八、把六阶段闭环写成最小 Runtime

下面的伪代码省略了模型供应商和工具协议细节，保留 Agent Runtime 的核心结构：

ini 复制代码

def run_agent(user_input, tools, limits):
    state = initialize_state(user_input)
    turns = 0

    while turns < limits.max_turns:
        turns += 1

        model_input = build_context(
            goal=state.goal,
            constraints=state.constraints,
            plan=state.plan,
            observations=state.observations,
            available_tools=tools.schemas(),
        )

        decision = call_model(model_input)

        if decision.type == "final":
            if completion_check(decision.output, state):
                return success(decision.output, state)

            state.observations.append({
                "type": "validation_error",
                "message": "最终输出尚未满足完成标准",
            })
            continue

        if decision.type == "ask_user":
            return waiting_for_user(
                question=decision.question,
                resumable_state=state,
            )

        if decision.type == "tool_call":
            validation = validate_tool_call(decision, tools, state)

            if not validation.ok:
                state.observations.append(validation.error)
                state = revise_plan(state)
                continue

            result = tools.execute(
                name=decision.tool_name,
                arguments=decision.arguments,
            )

            observation = normalize_tool_result(result)
            state.observations.append(observation)

            if observation.indicates_failure:
                state = repair_or_replan(state, observation)
            else:
                state = update_progress(state, observation)

    return stopped(
        reason="max_turns_exceeded",
        state=state,
    )

这个循环包含几个不可省略的控制点：

复制代码

模型调用前：构建受控上下文
工具执行前：校验工具、参数、权限和审批
工具执行后：规范化结果并更新状态
最终回答前：检查完成条件
每轮结束后：检查预算和停止条件

真实系统还需要增加持久化、并发控制、幂等性、事件流、可观测性和人工介入机制。它们不会改变闭环本身，只会让闭环在生产环境中更可靠。

九、用统一模型分析不同 Agent 框架

统一阶段	OpenAI Agents SDK	LangGraph	Google ADK
输入理解	Agent instructions、input、context	初始 state、node	user message、session
任务规划	模型输出下一行动	Agent node、条件边	Agent/LLM 产生 event
工具执行	Runner 执行 tool calls	ToolNode 或自定义 node	Runner 处理 FunctionCall
结果观察	工具结果追加到输入	节点更新共享 state	FunctionResponse/event 写入 session
错误修正	再次运行 loop、工具错误策略	条件边、重试、interrupt	callback、event loop
最终响应	final output / RunResult	到达 END	final response event
控制机制	max_turns、guardrails、approval	persistence、interrupt、HITL	session、callbacks、plugins

十、分析一个 Agent 系统的七个问题

面对一个新的 Agent 框架或产品，可以沿以下顺序分析：

markdown 复制代码

1. Goal
   用户目标怎样进入系统？

2. State
   哪些信息会跨步骤保存？

3. Policy
   谁决定下一步，模型、规则还是两者共同决定？

4. Action
   Agent 可以调用哪些工具，工具怎样描述？

5. Observation
   工具结果怎样返回并更新状态？

6. Recovery
   参数错误、工具失败和计划失败分别怎样处理？

7. Termination
   谁判断任务完成，最大预算是多少？

进一步可以增加两个生产问题：

markdown 复制代码

8. Control
   哪些操作需要审批、隔离或人工接管？

9. Observability
   能否追踪模型输入、工具参数、结果、状态变化和停止原因？

如果一个系统只能回答 Action，却无法清楚解释 State、Recovery 和 Termination，它通常只是"支持工具调用的聊天应用"，还没有形成可靠的 Agent Runtime。