Spring AI与RAG技术实战:构建企业级智能文档问答系统
引言
在人工智能技术飞速发展的今天,如何将AI能力有效集成到企业应用中成为了技术团队面临的重要挑战。Spring AI作为Spring生态系统中的AI集成框架,结合RAG(检索增强生成)技术,为企业构建智能文档问答系统提供了强大的技术支撑。本文将深入探讨如何利用Spring AI和RAG技术构建高效、准确的企业级智能问答系统。
技术栈概述
Spring AI框架
Spring AI是Spring官方推出的AI集成框架,提供了统一的API来访问各种AI模型和服务。其主要特性包括:
- 模型抽象层:统一访问OpenAI、Azure OpenAI、Google AI等主流AI服务
- 提示工程支持:内置提示模板和变量替换机制
- 向量化集成:支持多种向量数据库和嵌入模型
- 工具调用标准化:提供统一的函数调用接口
RAG技术架构
RAG(Retrieval-Augmented Generation)是一种结合检索和生成的AI技术,通过以下步骤工作:
- 文档处理:将企业文档进行分块、向量化处理
- 语义检索:根据用户问题检索相关文档片段
- 上下文增强:将检索结果作为上下文提供给AI模型
- 生成回答:AI模型基于上下文生成准确回答
系统架构设计
整体架构
用户界面层 → API网关层 → 业务逻辑层 → 数据访问层
↓
向量数据库
↓
文档存储
技术组件选型
- Web框架:Spring Boot 3.x + Spring WebFlux
- AI服务:Spring AI + OpenAI GPT-4
- 向量数据库:Redis Vector Search
- 文档处理:Apache Tika + LangChain4j
- 缓存:Redis + Caffeine
- 监控:Micrometer + Prometheus
核心实现步骤
1. 环境配置与依赖
首先在pom.xml中添加Spring AI依赖:
<dependency>
<groupId>org.springframework.ai</groupId>
<artifactId>spring-ai-openai-spring-boot-starter</artifactId>
<version>0.8.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.ai</groupId>
<artifactId>spring-ai-redis-spring-boot-starter</artifactId>
<version>0.8.1</version>
</dependency>
2. 文档处理与向量化
实现文档加载和分块处理:
@Service
public class DocumentProcessor {
@Autowired
private EmbeddingClient embeddingClient;
@Autowired
private VectorStore vectorStore;
public void processDocument(MultipartFile file) {
// 文档解析
String content = parseDocument(file);
// 文本分块
List<TextSegment> segments = splitText(content);
// 向量化并存储
segments.forEach(segment -> {
List<Double> embedding = embeddingClient.embed(segment.text());
vectorStore.add(
List.of(new Document(
segment.text(),
Map.of("source", file.getOriginalFilename()),
embedding
))
);
});
}
private List<TextSegment> splitText(String content) {
// 实现文本分块逻辑
return TextSplitter.recursiveSplit(content, 1000, 200);
}
}
3. 语义检索实现
构建基于向量相似度的检索系统:
@Service
public class SemanticSearchService {
@Autowired
private VectorStore vectorStore;
@Autowired
private EmbeddingClient embeddingClient;
public List<Document> searchRelevantDocuments(String query, int topK) {
// 查询向量化
List<Double> queryEmbedding = embeddingClient.embed(query);
// 相似度搜索
return vectorStore.similaritySearch(
SearchRequest.defaults()
.withQueryEmbedding(queryEmbedding)
.withTopK(topK)
);
}
}
4. RAG问答服务
集成检索和生成能力:
@Service
public class RAGQuestionAnsweringService {
@Autowired
private ChatClient chatClient;
@Autowired
private SemanticSearchService searchService;
public String answerQuestion(String question) {
// 检索相关文档
List<Document> relevantDocs = searchService.searchRelevantDocuments(question, 5);
// 构建提示上下文
String context = buildContext(relevantDocs);
// 构造提示模板
PromptTemplate promptTemplate = new PromptTemplate("""
基于以下上下文信息回答问题。如果上下文不足以回答问题,请如实告知。
上下文:{context}
问题:{question}
请提供准确、详细的回答:
""");
Prompt prompt = promptTemplate.create(
Map.of("context", context, "question", question)
);
// 调用AI生成回答
return chatClient.call(prompt).getResult().getOutput().getContent();
}
private String buildContext(List<Document> documents) {
return documents.stream()
.map(Document::getContent)
.collect(Collectors.joining("\n\n"));
}
}
5. REST API接口
提供问答接口:
@RestController
@RequestMapping("/api/rag")
public class RAGController {
@Autowired
private RAGQuestionAnsweringService qaService;
@PostMapping("/ask")
public Mono<ResponseEntity<AnswerResponse>> askQuestion(
@RequestBody QuestionRequest request) {
return Mono.fromCallable(() -> {
String answer = qaService.answerQuestion(request.getQuestion());
return ResponseEntity.ok(new AnswerResponse(answer));
});
}
@PostMapping("/upload")
public Mono<ResponseEntity<String>> uploadDocument(
@RequestParam("file") MultipartFile file) {
return Mono.fromCallable(() -> {
documentProcessor.processDocument(file);
return ResponseEntity.ok("文档处理完成");
});
}
}
性能优化策略
1. 缓存优化
@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig {
@Bean
public CacheManager cacheManager() {
CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder()
.expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
.maximumSize(1000));
return cacheManager;
}
}
@Service
public class CachedSearchService {
@Cacheable(value = "searchResults", key = "#query")
public List<Document> searchWithCache(String query, int topK) {
return searchService.searchRelevantDocuments(query, topK);
}
}
2. 异步处理
@Async
public CompletableFuture<String> processDocumentAsync(MultipartFile file) {
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
documentProcessor.processDocument(file);
return "处理完成";
});
}
3. 批量操作优化
public void batchProcessDocuments(List<MultipartFile> files) {
files.parallelStream()
.forEach(this::processDocument);
}
监控与运维
1. 指标监控
@Configuration
public class MetricsConfig {
@Bean
public MeterRegistry meterRegistry() {
return new PrometheusMeterRegistry(PrometheusConfig.DEFAULT);
}
@Bean
public TimedAspect timedAspect(MeterRegistry registry) {
return new TimedAspect(registry);
}
}
@Service
public class MonitoringService {
private final Counter questionCounter;
private final Timer responseTimer;
public MonitoringService(MeterRegistry registry) {
questionCounter = registry.counter("rag.questions.total");
responseTimer = registry.timer("rag.response.time");
}
@Timed(value = "rag.response.time", description = "问答响应时间")
public String monitorQuestion(String question) {
questionCounter.increment();
return qaService.answerQuestion(question);
}
}
2. 健康检查
@Component
public class VectorStoreHealthIndicator implements HealthIndicator {
@Autowired
private VectorStore vectorStore;
@Override
public Health health() {
try {
vectorStore.similaritySearch(SearchRequest.defaults().withTopK(1));
return Health.up().build();
} catch (Exception e) {
return Health.down(e).build();
}
}
}
安全考虑
1. 输入验证
@Validated
public class QuestionRequest {
@NotBlank
@Size(max = 1000)
private String question;
// getters and setters
}
2. 速率限制
@Bean
public RedisRateLimiter redisRateLimiter() {
return RedisRateLimiter.create(
RedisRateLimiterConfig.builder()
.limit(100)
.duration(Duration.ofMinutes(1))
.build()
);
}
3. 敏感信息过滤
@Service
public class ContentFilterService {
public String filterSensitiveContent(String text) {
// 实现敏感词过滤逻辑
return text.replaceAll("(?i)password|token|key", "***");
}
}
部署与扩展
Docker容器化
FROM openjdk:17-jdk-slim
WORKDIR /app
COPY target/*.jar app.jar
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "app.jar"]
Kubernetes部署
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: rag-service
spec:
replicas: 3
template:
spec:
containers:
- name: rag-app
image: rag-service:latest
resources:
limits:
memory: "1Gi"
cpu: "500m"
env:
- name: SPRING_PROFILES_ACTIVE
value: "production"
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: rag-service
spec:
selector:
app: rag-service
ports:
- port: 8080
targetPort: 8080
实际应用场景
1. 企业知识库问答
为企业内部文档、规章制度、技术文档等提供智能问答服务。
2. 客户支持系统
集成到客服系统中,快速回答常见问题,减轻人工客服压力。
3. 教育培训平台
为在线教育平台提供课程内容相关的智能问答功能。
4. 技术文档搜索
帮助开发人员快速查找和理解技术文档中的特定内容。
总结与展望
本文详细介绍了如何使用Spring AI和RAG技术构建企业级智能文档问答系统。通过结合Spring生态系统的强大功能和现代AI技术,我们能够构建出高效、准确、可扩展的智能问答解决方案。
未来的发展方向包括:
- 多模态支持:支持图片、表格等非文本内容的处理
- 实时学习:系统能够从用户反馈中持续学习和改进
- 个性化回答:根据用户历史和行为提供个性化回答
- 多语言支持:扩展对多语言文档和问答的支持
Spring AI和RAG技术的结合为企业智能化转型提供了强有力的技术支撑,值得广大开发者深入学习和应用。

被折叠的 条评论
为什么被折叠?



