【前端】LangChain.js学习

一、基础

LangChain.js用于构建基于大语言模型(LLM)的应用程序，让LLM不再局限于机器人，而是能读文档、查资料、调工具、做决策、执行任务的智能系统。

一套稳定、可组合、可观测的抽象：模型统一接口(agent)、工具(函数)、流程(LangGraph)、智能体(create_agent)。

"LangChain 1.0 + LangGraph + create_agent"：

LangChain 1.0 是核心框架（模型抽象、提示词、工具、RAG 组件）；

LangGraph 1.0 是官方编排运行时（把流程变成图，支持持久化、人工介入、流式）；

create_agent是智能体的标准入口；

LangSmith 是官方可观测与评测平台（追踪每一步、评测智能体轨迹）。

系统架构：

交互层：集成WebSocket实现实时通信，支持文本/语音双模态输入

处理层：包含对话引擎、知识库、上下文管理器三大模块

数据层：部署向量数据库（如Chroma）与关系型数据库混合存储方案

装包：需要node版本22+

npm install langchain @langchain/core // 核心包

npm install @langchain/openai // 使用特定LLM提供商

npm install @langchain/anthropic

按需安装：

eg: npm install langchain @langchain/openai @langchain/core zod

二、基本流程

提词板→解析器→向量存储，文档加载→构建RAG→创建Chain→创建Agent→部署运行

详细说就是：提词板根据上下文，输入问题 → 再通过解析器，解析成json或对象 → 加载文档并嵌入模型中，构建向量库→ 构建RAG检索器，在向量库进行查找最相关内容作为上下文，再连同问题输入给LLM → 创建一个链来组合提示词、模型、解析器 → 引入agent智能体来感知输入，LLM决策，调用工具(可选) → 执行，获取结果，输出回答

1、提词板

提示词模板：根据上下文，输入问题

javascript 复制代码

// 构建prompt
import { PromptTemplate } from "langchain/prompts";
const prompt = PromptTemplate.fromTemplate(`
  当前上下文: {context}
  用户问题: {question}
  请以中文简洁回答，不要编造信息。
`);

2、初始化模型

模型看到有好几种创建方式：
javascript 复制代码
// 第一种
// （1、配置环境key
export OPENAI_API_KEY="your-api-key"
// （2、config配置LLM
module.exports = {
  llmConfig: {
    apiKey: process.env.OPENAI_API_KEY,
    modelName: "gpt-3.5-turbo-16k"
  },
};
// （3、构建agent模型
const { ChatOpenAI } = require("langchain/chat_models/openai");
const llm = new ChatOpenAI(config.llmConfig);

// 第二种
import { ChatOpenAI} from "langchain/openai";
const model = new ChatOpenAI({model: 'gpt-4o'});

// 第三种（官网的）
import { initChatModel } from "langchain";
const model = await initChatModel('gpt-4o', {
    temperature: 0.5,
    timeout: 300,
    maxTokens: 30000,
});
new ChatOpenAI() ：

针对特定提供商（OpenAI）的传统初始化方式；

代码直接依赖 @langchain/openai包；

切换模型提供商换import，eg：Anthropic

initChatModel() ：

LangChain 推荐的、跨提供商的统一初始化接口；

通过字符串指定模型名称和提供商（如 "openai:gpt-4o" 或 "anthropic:claude-3-5-sonnet"），无需为每个提供商导入不同的类；

如果只传模型名（如 "gpt-4o"），它会自动推断提供商（前提是安装了相应的集成包）

3、解析器

将输入解析成json或对象

javascript 复制代码

// (1) json
import { JsonOutputParser } from "langchain/output_parsers";
const parser = new JsonOutputParser({
    schema: {
        type:'object',
        properties: {
            summary: {type: 'string'},
            keywords: {type: 'string', items: {type:'string'}}
            confidence: {type: 'number'}
        },
        required: ['summary','keywords']
    }

})

// (2)对象
import { StringOutputParser } from "langchain";
const chain = prompt.pipe(model).pipe(new StringOutputParser());

3、加载文档库，构建向量库

将加载的知识文档库嵌入到模型中，构建向量库

javascript 复制代码

import { PDFLoader} from "langchain/document_loaders/fs/pdf";
import { OpenAIEmbeddings} from "langchain/embeddings/openai";
import { MemoryVectorStore} from "langchain/vectorstores/memory";
// 1、加载文档
const loader = new PDFLoader('docs/technical-guide.pdf');    // 要加载的技术文档pdf
const docs = await loader.load();
// 2、创建嵌入模型
const embeddings = new OpenAIEmbeddings({oprnAIAPIKey: 'sk-...'})；
// 3、构建向量库
const vectorStore = await MemoryVectorStore.fromDucuments(docs, embeddings);

向量库：建议用Pinecone、Chroma、Weavite等

4、构建RAG检索器

在向量库中查找最相关内容，作为上下文输入给LLM

TypeScript 复制代码

// 1、构建rag
const retriever = vectorStore.asRetriever({
    seatchType: 'similarity',
    k: 3
})

// 2、自定义
import { Runnable } from 'langChain';
class RetrieverRunnable extends Runnable {
    async invoke(input: any, options?: any) {
        const docs = await this.retriever.invoke(input.question);
        return {
            question: input.question,
            context: docs.map(d: Document) => d.pageContent).join('\n'),
        }
    constructor(private retriever: any) {
        super();
    }
}
const retrieverRunnable = new RetrieverRunnable(retriever)

chain模式：检索器创建后嵌入链中，无分支逻辑；(必须)

agent模式：检索器作为工具传入，由模型决定调用（用不用可选）

5、创建链

链是组件的线性组合，通常使用管道符 | 连接提示词、模型和解析器。

chain模式：LCEL

全流程按顺序执行，不会跳过任何步骤：接收问题→调RAG检索→调LLM回答→输出结果

javascript 复制代码

// 1、创建链
const chain = prompt.pipe(model).pipe(new StringOutputParser());

// 2、创建链
const { LLMChain } = require("langchain/chains");
const chain = new LLMChain({
  llm,
  prompt,
  outputKey: "answer"
});


// 3、导入
import { RetrievalQAChain } from "langchain/chains";
const chain = RetrievalQAChain.fromLLM({
    new OpenAI({ openAIApiKey: 'sk-...', temperature: 0.3}),
    retriever,
    {
        prompt: promptTemplate,
        returnSourceDocuments: true, // 返回原始文档用于调试
    }
});

// 4、自定义rag链
const chain = RunnableSequence.from({
    retrieverRunnable,
    prompt,
    model,
    new StringOutputParser()
});

6、创建agent（可选）

agent让模型具备工具调用能力，结合工具列表进行动态决策。

调用模型方法：

javascript 复制代码

// 第一种
import { creatReactAgent} from "langchain/agents";
const agent = new creatReactAgent({
    llm: model,
    tools: [searchTool, calcullatorTool]    //参考下面的写工具
})

// 第二种（官网的）
import { createAgent, tool } from "langchain";
//如果按需安装了，这样导入
    // import { createAgent } from "langchain/agents";
    // import { tool } from "@langchain/core/tools";
import * as z from "zod";
// （1、写工具（执行的方法+接收的参数结构）
const getWeather = tool(
    (input)=> `It's always sunny in ${ input.city }`,
    {
        name: "get_weather",
        description: "Get the weather for a given city",
        schema: z.object({
          city: z.string().describe("The city to get the weather for"),
        }),
    }
);
// （2、构建agent
const agent = createAgent({
    model: "gpt-5.5",
    tools: [getWeather],
    systemPrompt: SYSTEM_PROMPT,
    checkpointer,
});

7、记忆

给agent加记忆，让它在多轮交互中记住对话内容及上下文。

（大模型本身是无状态的，每次请求都是独立事件，不额外做记忆管理的话，第二轮它就会忘了第一轮说过什么。‌‌）

记忆分：

短期记忆(会话级：存当前会话消息，受上下文窗口限制)；

长期记忆(跨会话：提炼用户偏好和关键词存入向量库，下次会话检索注入上下文)

方法：简单缓存、滑动窗口、摘要压缩、混合检索

简单缓冲‌：把历史消息拼进 prompt 发回去。eg: ConversationBufferMemory (长对话会爆 token)；

‌滑动窗口‌：只保留最近 K 条消息。（简单但会有"上下文悬崖"，重要信息被挤掉就永远忘了）；

‌摘要压缩‌：超限后让 LLM 把旧消息总结成摘要。（保留要点但损失细节，还多一次调用成本）；

‌混合检索（RAG 式）‌：短期用缓冲+摘要，长期用向量库存关键事实，按语义相似度检索相关记忆再注入。（目前比较扎实的架构）。
javascript 复制代码
import { MemorySaver } from '@langchain/langgraph';
const checkpointer = new MemorySaver()
作用：上下文连贯、跨会话个性化、多步任务状态执行

8、查询

链或agent：

javascript 复制代码

// 执行链
const result = await chain.invoke({input:'tell me why'})

// 执行agent
const result = await agent.invoke({
    message:[
        {
            role: ''user',
            content: '搜索最新资讯'
        }
    ]
})
console.log(result.message)

三、名词、方法、库解释

1、schema

描述工具"该接收什么参数"的结构化定义‌，通常以 JSON Schema 形式呈现。

通常包含name、description 和 parameters 三部分：
javascript 复制代码
{
  "type": "function",   
  "function": {
    "name": "get_weather",
    "description": "查询指定城市的实时天气。",
    "parameters": {
      "type": "object",
      "properties": {
        "city": { "type": "string", "description": "城市名称" },
        "unit": { "type": "string", "enum": ["celsius", "fahrenheit"] }
      },
      "required": ["city"]
    }
  }
}
type：参数对象类型，通常为 object；

properties‌：各参数定义，包括类型、描述、枚举值、默认值等；

‌required‌：必填参数列表；

2、zod

定义结构化输出 Schema 的首选方案。

核心作用：提前声明好字段名、类型、取值范围，让模型只能在这个框架里作答，避免返回格式漂移的 JSON。

运行时校验、类型推导、langchain原生支持
javascript 复制代码
import { z } from "zod";
// 1. 定义 Schema
const UserSchema = z.object({
  name: z.string().describe("用户姓名"),
  age: z.number().int().min(0).max(150).describe("用户年龄"),
  city: z.string().describe("所在城市"),
});
// 2. 绑定到模型
const structuredModel = model.withStructuredOutput(UserSchema);
.describe() ‌：字段描述会原样传给模型，相当于贴在字段上的"免费提示词"，写清楚模型输出更准。

常见问题：

400错误------Schema 里用了 \p{...} 或环视等高级正则，转成 JSON Schema 后会被服务端拒绝。排查思路：本地用 zodToJsonSchema 打印转换结果，把带正则的字段改成 .describe() 或 .min().max() 长度约束。‌‌

3、chain和agent区别

chain：写死的固定流程。（步骤顺序写好，每次执行固定）

agent：模型自己决定怎么执行流程。（把工具交给大模型，运行时根据问题动态决定调哪个工具 / 按什么顺序调 / 调几次）

（1 chain：预定义操作序列

‌执行路径‌：硬编码，输入→检索→拼Prompt→LLM输出，每一步必执行，没有分支跳转。

‌工具调用‌：工具节点是预埋的固定环节，LLM无权决定要不要调、调哪个。

‌典型代码‌：用 | 操作符合成 LCEL 链，如 prompt | model | outputParser，清晰直观。

‌适用场景‌：流程标准化、步骤固定的任务，如固定知识库问答、文档批量摘要、工单格式化。

特点：稳定、易调试、高性能、灵活性差

（2 agent：模型驱动的决策控制器

‌执行路径‌：运行时动态决定，不固定。常识问题直接答，缺资料才调RAG或搜索，缺多份数据就连续多轮调用工具。

‌工具调用‌：工具统一放进工具列表，LLM自主判断何时调用、调用哪个、调用几次。

‌典型代码‌：用 create_agent 或 AgentExecutor 创建，传入 LLM 和工具集即可。

‌适用场景‌：用户提问多变、路径不确定、需按需调用搜索/数据库/代码执行等工具的任务。

特点：灵活性强、稳定性下降、成本高、调试难、输出不稳定

X、注意事项（写在最后）

1、装包可按需装；

2、工具需要写好，模型才能用准；

3、RAG效果问题常在切分，按文档类型试chunk_size、overlap；

4、提示词是软约束，限流、鉴权、PII过滤这类确定性逻辑用中间件；

5、langSmith要最开始建，记录每次模型调用和工具调用，出问题方便查；

6、模型切换是换字符串；

学习参考

1、官方：LangChain overview - Docs by LangChain

2、各种 AI 们（我的问答小能手

3、LangChain 入门教学：一张地图搞懂模型、链、RAG、图与智能体-阿里云开发者社区