LangChain4j之AiService源码分析

这一节我们主要理解的逻辑为:

  1. 代理对象的创建流程
  2. 代理对象的方法执行流程

代理对象的创建流程
创建代理对象是通过AiServices.create(Coder.JavaCoder.class, model)进行的,由于AiServices是一个抽象类,源码中有一个默认的子类DefaultAiServices,核心实现源码都在DefaultAiServices中。
DefaultAiServices的build方法就是用来创建指定接口的代理对象:

 public T build() {
 		// 验证是否配置了ChatLanguageModel
        this.performBasicValidation();
        //检查当前上下文是否有配置聊天记忆功能,确保当服务需要聊天记忆功能时,必须正确配置相关的记忆提供者
        if (!this.context.hasChatMemory() && ChatMemoryAccess.class.isAssignableFrom(this.context.aiServiceClass)) {
            throw IllegalConfigurationException.illegalConfiguration("In order to have a service implementing ChatMemoryAccess, please configure the ChatMemoryProvider on the '%s'.", new Object[]{this.context.aiServiceClass.getName()});
        } else {
        	//获取AI服务类的所有方法,然后依次遍历
            Method[] var1 = this.context.aiServiceClass.getMethods();
            int var2 = var1.length;

            for(int var3 = 0; var3 < var2; ++var3) {
            	// 验证接口中是否有方法上加了@Moderate,但是又没有配置ModerationModel
                Method method = var1[var3];
                if (method.isAnnotationPresent(Moderate.class) && this.context.moderationModel == null) {
                    throw IllegalConfigurationException.illegalConfiguration("The @Moderate annotation is present, but the moderationModel is not set up. Please ensure a valid moderationModel is configured before using the @Moderate annotation.");
                }

                if (method.getReturnType() == Result.class || method.getReturnType() == List.class || method.getReturnType() == Set.class) {
                    TypeUtils.validateReturnTypesAreProperlyParametrized(method.getName(), method.getGenericReturnType());
                }

                if (!this.context.hasChatMemory()) {
                    Parameter[] var5 = method.getParameters();
                    int var6 = var5.length;

                    for(int var7 = 0; var7 < var6; ++var7) {
                        Parameter parameter = var5[var7];
                        if (parameter.isAnnotationPresent(MemoryId.class)) {
                            throw IllegalConfigurationException.illegalConfiguration("In order to use @MemoryId, please configure the ChatMemoryProvider on the '%s'.", new Object[]{this.context.aiServiceClass.getName()});
                        }
                    }
                }
            }
            //基于JDK动态代理创建代理对象
            Object proxyInstance = Proxy.newProxyInstance(this.context.aiServiceClass.getClassLoader(), new Class[]{this.context.aiServiceClass}, new InvocationHandler() {
                // 使用缓存线程池执行异步任务
                private final ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

                public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Exception {
                     // 处理Object类的方法
                    if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
                        return method.invoke(this, args);
                     // 处理ChatMemoryAccess接口的方法
                    } else if (method.getDeclaringClass() == ChatMemoryAccess.class) {
                        Object var10000;
                        switch (method.getName()) {
                            case "getChatMemory" -> var10000 = DefaultAiServices.this.context.chatMemoryService.getChatMemory(args[0]);
                            case "evictChatMemory" -> var10000 = DefaultAiServices.this.context.chatMemoryService.evictChatMemory(args[0]) != null;
                            default -> throw new UnsupportedOperationException("Unknown method on ChatMemoryAccess class : " + method.getName());
                        }

                        return var10000;
                    } else {
                        // 验证方法参数
                        DefaultAiServices.validateParameters(method);
                        // 查找memoryId,默认为"default"
                        Object memoryId = DefaultAiServices.findMemoryId(method, args).orElse("default");
                        // 获取或创建聊天记忆
                        ChatMemory chatMemory = DefaultAiServices.this.context.hasChatMemory() ? DefaultAiServices.this.context.chatMemoryService.getOrCreateChatMemory(memoryId) : null;
                        // 准备系统消息
                        Optional<SystemMessage> systemMessage = DefaultAiServices.this.prepareSystemMessage(memoryId, method, args);
                        // 准备用户消息
                        dev.langchain4j.data.message.UserMessage userMessage = DefaultAiServices.prepareUserMessage(method, args);
                        // 增强结果(用于检索增强)
                        AugmentationResult augmentationResult = null;
                        if (DefaultAiServices.this.context.retrievalAugmentor != null) {
                            List<ChatMessage> chatMemoryMessages = chatMemory != null ? chatMemory.messages() : null;
                            Metadata metadata = Metadata.from(userMessage, memoryId, chatMemoryMessages);
                            AugmentationRequest augmentationRequest = new AugmentationRequest(userMessage, metadata);
                            augmentationResult = DefaultAiServices.this.context.retrievalAugmentor.augment(augmentationRequest);
                            userMessage = (dev.langchain4j.data.message.UserMessage)augmentationResult.chatMessage();
                        }
						// 获取返回类型并检查是否为流式响应
                        Type returnType = method.getGenericReturnType();
                        boolean streaming = returnType == TokenStream.class || this.canAdaptTokenStreamTo(returnType);
                        boolean supportsJsonSchema = this.supportsJsonSchema();
                        // 检查是否支持JSON Schema
                        Optional<JsonSchema> jsonSchema = Optional.empty();
                        if (supportsJsonSchema && !streaming) {
                            jsonSchema = DefaultAiServices.this.serviceOutputParser.jsonSchema(returnType);
                        }
						// 如果不支持JSON Schema或不是流式响应,则添加输出格式指令
                        if ((!supportsJsonSchema || jsonSchema.isEmpty()) && !streaming) {
                            userMessage = this.appendOutputFormatInstructions(returnType, userMessage);
                        }

                        Object messages;
                        if (chatMemory != null) {
                            Objects.requireNonNull(chatMemory);
                            systemMessage.ifPresent(chatMemory::add);
                            chatMemory.add(userMessage);
                            messages = chatMemory.messages();
                        } else {
                        	// 构建消息列表
                            messages = new ArrayList();
                            Objects.requireNonNull(messages);
                            systemMessage.ifPresent(messages::add);
                            ((List)messages).add(userMessage);
                        }
						// 触发内容审核(如果方法有@Moderate注解)
                        Future<Moderation> moderationFuture = this.triggerModerationIfNeeded(method, (List)messages);
                         // 准备工具执行上下文
                        ToolExecutionContext toolExecutionContext = DefaultAiServices.this.context.toolService.executionContext(memoryId, userMessage);
                        // 处理流式响应
                        if (streaming) {
                            TokenStream tokenStream = new AiServiceTokenStream(AiServiceTokenStreamParameters.builder().messages((List)messages).toolSpecifications(toolExecutionContext.toolSpecifications()).toolExecutors(toolExecutionContext.toolExecutors()).retrievedContents(augmentationResult != null ? augmentationResult.contents() : null).context(DefaultAiServices.this.context).memoryId(memoryId).build());
                            return returnType == TokenStream.class ? tokenStream : this.adapt(tokenStream, returnType);
                        } else {
                        	// 处理非流式响应
                            ResponseFormat responseFormat = null;
                            if (supportsJsonSchema && jsonSchema.isPresent()) {
                                responseFormat = ResponseFormat.builder().type(ResponseFormatType.JSON).jsonSchema((JsonSchema)jsonSchema.get()).build();
                            }
							// 构建聊天请求
                            ChatRequestParameters parameters = ChatRequestParameters.builder().toolSpecifications(toolExecutionContext.toolSpecifications()).responseFormat(responseFormat).build();
                            ChatRequest chatRequest = ChatRequest.builder().messages((List)messages).parameters(parameters).build();
                            // 执行聊天请求
                            ChatResponse chatResponse = DefaultAiServices.this.context.chatModel.chat(chatRequest);
 							// 验证内容审核结果 
                    		AiServices.verifyModerationIfNeeded(moderationFuture);
                            // 执行工具调用循环
                            ToolExecutionResult toolExecutionResult = DefaultAiServices.this.context.toolService.executeInferenceAndToolsLoop(chatResponse, parameters, (List)messages, DefaultAiServices.this.context.chatModel, chatMemory, memoryId, toolExecutionContext.toolExecutors());
                            chatResponse = toolExecutionResult.chatResponse();
                            FinishReason finishReason = chatResponse.metadata().finishReason();
                             // 构建响应
                            Response<AiMessage> response = Response.from(chatResponse.aiMessage(), toolExecutionResult.tokenUsageAccumulator(), finishReason);
                            // 解析响应
                            Object parsedResponse = DefaultAiServices.this.serviceOutputParser.parse(response, returnType);
                            // 如果返回类型是Result,则构建Result对象
                            return TypeUtils.typeHasRawClass(returnType, Result.class) ? Result.builder().content(parsedResponse).tokenUsage(toolExecutionResult.tokenUsageAccumulator()).sources(augmentationResult == null ? null : augmentationResult.contents()).finishReason(finishReason).toolExecutions(toolExecutionResult.toolExecutions()).build() : parsedResponse;
                        }
                    }
                }
				// 检查是否可以适配TokenStream到指定类型
                private boolean canAdaptTokenStreamTo(Type returnType) {
                    Iterator var2 = DefaultAiServices.this.tokenStreamAdapters.iterator();

                    TokenStreamAdapter tokenStreamAdapter;
                    do {
                        if (!var2.hasNext()) {
                            return false;
                        }

                        tokenStreamAdapter = (TokenStreamAdapter)var2.next();
                    } while(!tokenStreamAdapter.canAdaptTokenStreamTo(returnType));

                    return true;
                }
				// 适配TokenStream到指定类型
                private Object adapt(TokenStream tokenStream, Type returnType) {
                    Iterator var3 = DefaultAiServices.this.tokenStreamAdapters.iterator();

                    TokenStreamAdapter tokenStreamAdapter;
                    do {
                        if (!var3.hasNext()) {
                            throw new IllegalStateException("Can't find suitable TokenStreamAdapter");
                        }

                        tokenStreamAdapter = (TokenStreamAdapter)var3.next();
                    } while(!tokenStreamAdapter.canAdaptTokenStreamTo(returnType));

                    return tokenStreamAdapter.adapt(tokenStream);
                }
  				// 检查是否支持JSON Schema
                private boolean supportsJsonSchema() {
                    return DefaultAiServices.this.context.chatModel != null && DefaultAiServices.this.context.chatModel.supportedCapabilities().contains(Capability.RESPONSE_FORMAT_JSON_SCHEMA);
                }
     			// 添加输出格式指令到用户消息
                private dev.langchain4j.data.message.UserMessage appendOutputFormatInstructions(Type returnType, dev.langchain4j.data.message.UserMessage userMessage) {
                    String outputFormatInstructions = DefaultAiServices.this.serviceOutputParser.outputFormatInstructions(returnType);
                    String var10000 = userMessage.singleText();
                    String text = var10000 + outputFormatInstructions;
                    if (Utils.isNotNullOrBlank(userMessage.name())) {
                        userMessage = dev.langchain4j.data.message.UserMessage.from(userMessage.name(), text);
                    } else {
                        userMessage = dev.langchain4j.data.message.UserMessage.from(text);
                    }

                    return userMessage;
                }
                // 触发内容审核(如果需要)
                private Future<Moderation> triggerModerationIfNeeded(Method method, List<ChatMessage> messages) {
                    return method.isAnnotationPresent(Moderate.class) ? this.executor.submit(() -> {
                        List<ChatMessage> messagesToModerate = AiServices.removeToolMessages(messages);
                        return (Moderation)DefaultAiServices.this.context.moderationModel.moderate(messagesToModerate).content();
                    }) : null;
                }
            });
            return proxyInstance;
        }
    }

可以发现,其实就是用的JDK动态代理机制创建的代理对象,只不过在创建代理对象之前有三步验证:

  1. 验证是否配置了ChatLanguageModel:这一步不难理解,如果代理对象没有配置ChatLanguageModel,那就利用不上大模型的能力了
  2. 验证接口中是否有方法上加了@Moderate,但是又没有配置ModerationModel
  3. 验证接口提供了@MemoryId 但是没提供ChatMemoryProvider

@Moderate和ModerationModel
Moderate是温和的意思,这是一种安全机制,比如

@SystemMessage("请扮演一名资深的JAVA专家,根据输入的任务要求写一段高效可维护可扩展的代码")
@Moderate
String code(String task);

我们在code()方法上加了@Moderate注解,那么当调用code()方法时,会调用两次大模型:

  1. 首先是配置的ModerationModel,如果没有配置则创建代理对象都不会成功,ModerationModel会对方法的输入进行审核,看是否涉及敏感、不安全的内容。
  2. 然后才是配置的ChatLanguageModel

配置ModerationModel的方式如下:

OpenAiChatModel model = OpenAiChatModel.builder()
        .apiKey(apiKey)
        .httpClientBuilder(new SpringRestClientBuilder())
        .modelName("gpt-4o-mini")
        .build();
ModerationModel moderationModel = OpenAiModerationModel.builder()
        .apiKey(apiKey)
        .httpClientBuilder(new SpringRestClientBuilder())
        .modelName("omni-moderation-latest")
        .build();

interface JavaCoder extends Coder {
    @SystemMessage("请扮演一名资深的JAVA专家,根据输入的任务要求写一段高效可维护可扩展的代码")
    @Moderate
    String code(String task);

    static JavaCoder create() {
        return AiServices.builder(JavaCoder.class)
                .chatLanguageModel(model)
                .moderationModel(moderationModel)
                .build();
    }
}

虽然OpenAiChatModel 和OpenAiModerationModel都是OpenAi,但是你可以理解为OpenAiModerationModel在安全方面更近专业。

代理对象的方法执行流程
代理对象创建出来之后,就可以指定代理对象的方法了,而一旦执行代理对象的方法就是进入到上述源码中InvocationHandler的invoke()方法,而这个invoke()方法是LangChain4j中的最为重要的,里面涉及的组件、功能是非常多的,而本节我们只关心是怎么解析@SystemMessage得到系统提示词,然后组合用户输入的内容,最后发送给大模型得到响应结果的。

在invoke()方法的源码中有这么两行代码

  // 准备系统消息
Optional<SystemMessage> systemMessage = DefaultAiServices.this.prepareSystemMessage(memoryId, method, args);
 // 准备用户消息
dev.langchain4j.data.message.UserMessage userMessage = DefaultAiServices.prepareUserMessage(method, args);

分别调用了prepareSystemMessage()和prepareUserMessage()两个方法,而入参都是代理对象当前正在执行的方法和参数。

在看prepareSystemMessage()方法之前,我们需要再了解一个跟@SystemMessage有关的功能,前面我们是这么定义SystemMessage的:

@SystemMessage("请扮演一名资深的JAVA专家,根据输入的任务要求写一段高效可维护可扩展的代码")

其中JAVA专家是固定的,但是作为一名AI程序员,不可能只会Java,而这个应该都用户来指定,也就是说JAVA专家应该得是个变量,那么我们可以这么做:

@SystemMessage("请扮演一名资深的{{userRole}}专家,根据输入的任务要求写一段高效可维护可扩展的代码")
@UserMessage("{{task}}")
String code(@V("task") String task, @V("userRole") String userRole);

其中{task}就是变量,该变量的值由用户在调用code方法时指定,注意由于code()有两个参数了,需要在task参数前面定义@UserMessage,表示task是用户消息 或者用@V注解 @UserMessage注解引入

知道了这个场景,我们再来看prepareSystemMessage()方法的实现:

    private Optional<SystemMessage> prepareSystemMessage(Object memoryId, Method method, Object[] args) {
        return this.findSystemMessageTemplate(memoryId, method).map((systemMessageTemplate) -> {
            return PromptTemplate.from(systemMessageTemplate).apply(findTemplateVariables(systemMessageTemplate, method, args)).toSystemMessage();
        });
    }

    private Optional<String> findSystemMessageTemplate(Object memoryId, Method method) {
    //获取方法上的SystemMessage注解
        dev.langchain4j.service.SystemMessage annotation = (dev.langchain4j.service.SystemMessage)method.getAnnotation(dev.langchain4j.service.SystemMessage.class);
        //内容模板也可以从配置文件获得例如 @UserMessage(fromResource = "my-prompt-template.txt")
    
        return annotation != null ? Optional.of(getTemplate(method, "System", annotation.fromResource(), annotation.value(), annotation.delimiter())) : (Optional)this.context.systemMessageProvider.apply(memoryId);
    }

    private static Map<String, Object> findTemplateVariables(String template, Method method, Object[] args) {
    	// 得到当前正在执行的方法参数
        Parameter[] parameters = method.getParameters();
        Map<String, Object> variables = new HashMap();

        for(int i = 0; i < parameters.length; ++i) {
            String variableName = getVariableName(parameters[i]);
            Object variableValue = args[i];
            variables.put(variableName, variableValue);
        }

        if (template.contains("{{it}}") && !variables.containsKey("it")) {
            String itValue = getValueOfVariableIt(parameters, args);
            variables.put("it", itValue);
        }

        return variables;
    }

    private static String getVariableName(Parameter parameter) {
        V annotation = (V)parameter.getAnnotation(V.class);
        return annotation != null ? annotation.value() : parameter.getName();
    }

    private static String getValueOfVariableIt(Parameter[] parameters, Object[] args) {
        if (parameters.length == 1) {
            Parameter parameter = parameters[0];
            //解析方法上的@UserMessage注解、@MemoryId注解、@UserName注解
            if (!parameter.isAnnotationPresent(MemoryId.class) && !parameter.isAnnotationPresent(UserMessage.class) && !parameter.isAnnotationPresent(UserName.class) && (!parameter.isAnnotationPresent(V.class) || isAnnotatedWithIt(parameter))) {
                return toString(args[0]);
            }
        }

        for(int i = 0; i < parameters.length; ++i) {
            if (isAnnotatedWithIt(parameters[i])) {
                return toString(args[i]);
            }
        }

        throw IllegalConfigurationException.illegalConfiguration("Error: cannot find the value of the prompt template variable \"{{it}}\".");
    }

 	//解析方法上的@V注解,值为it
    private static boolean isAnnotatedWithIt(Parameter parameter) {
        V annotation = (V)parameter.getAnnotation(V.class);
        return annotation != null && "it".equals(annotation.value());
    }

从源码看出@SystemMessage注解的value属性是一个String[]:

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by FernFlower decompiler)
//

package dev.langchain4j.service;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SystemMessage {
    String[] value() default {""};

    String delimiter() default "\n";

    String fromResource() default "";
}

表示如果系统提示词比较长,可以写成多个String,不过最后会使用delimiter的值将这多个String拼接为一个SystemMessage,并且在拼接完以后会根据@V的值填充SystemMessage中的变量,从而得到最终的SystemMessage。

再来看prepareUserMessage()方法,本节我们只关心:

/**
 * 准备用户消息(UserMessage)对象
 * @param method 调用的方法
 * @param args 方法参数
 * @return 构建好的UserMessage对象
 */
private static dev.langchain4j.data.message.UserMessage prepareUserMessage(Method method, Object[] args) {
  		// 1. 获取用户消息模板
        String template = getUserMessageTemplate(method, args);
        // 2. 从方法和参数中提取模板变量
        Map<String, Object> variables = findTemplateVariables(template, method, args);
        // 3. 应用模板变量生成Prompt对象
        Prompt prompt = PromptTemplate.from(template).apply(variables);
        // 4. 查找是否有@UserName注解标记的用户名
        Optional<String> maybeUserName = findUserName(method.getParameters(), args);
        // 5. 如果有用户名,创建带用户名的UserMessage;否则使用默认方式创建
        Optional var10000 = maybeUserName.map((userName) -> {
            return dev.langchain4j.data.message.UserMessage.from(userName, prompt.text());
        });
        Objects.requireNonNull(prompt);
        return (dev.langchain4j.data.message.UserMessage)var10000.orElseGet(prompt::toUserMessage);
    }
	/**
	 * 获取用户消息模板内容
	 * 优先级:方法注解 > 参数注解 > 唯一参数值
	 */
    private static String getUserMessageTemplate(Method method, Object[] args) {
   		 // 1. 从方法上的@UserMessage注解获取模板
        Optional<String> templateFromMethodAnnotation = findUserMessageTemplateFromMethodAnnotation(method);
        // 2. 从参数上的@UserMessage注解获取模板
        Optional<String> templateFromParameterAnnotation = findUserMessageTemplateFromAnnotatedParameter(method.getParameters(), args);
        // 3. 检查模板来源冲突
        if (templateFromMethodAnnotation.isPresent() && templateFromParameterAnnotation.isPresent()) {
            throw IllegalConfigurationException.illegalConfiguration("Error: The method '%s' has multiple @UserMessage annotations. Please use only one.", new Object[]{method.getName()});
        // 4. 优先使用方法注解模板
        } else if (templateFromMethodAnnotation.isPresent()) {
        
            return (String)templateFromMethodAnnotation.get();
        // 5. 其次使用参数注解模板
        } else if (templateFromParameterAnnotation.isPresent()) {
            return (String)templateFromParameterAnnotation.get();
         // 6. 最后尝试从唯一参数获取
        } else {
            Optional<String> templateFromTheOnlyArgument = findUserMessageTemplateFromTheOnlyArgument(method.getParameters(), args);
            if (templateFromTheOnlyArgument.isPresent()) {
                return (String)templateFromTheOnlyArgument.get();
            } else {
                throw IllegalConfigurationException.illegalConfiguration("Error: The method '%s' does not have a user message defined.", new Object[]{method.getName()});
            }
        }
    }
	/**
	 * 从方法注解中提取用户消息模板
	 */
    private static Optional<String> findUserMessageTemplateFromMethodAnnotation(Method method) {
        return Optional.ofNullable((UserMessage)method.getAnnotation(UserMessage.class)).map((a) -> {
        	// 处理模板资源文件或直接值
            return getTemplate(method, "User", a.fromResource(), a.value(), a.delimiter());
        });
    }
	/**
	 * 从参数注解中提取用户消息模板
	 */
    private static Optional<String> findUserMessageTemplateFromAnnotatedParameter(Parameter[] parameters, Object[] args) {
        for(int i = 0; i < parameters.length; ++i) {
        	// 检查参数是否有@UserMessage注解
            if (parameters[i].isAnnotationPresent(UserMessage.class)) {
            	// 直接使用参数值作为模板
                return Optional.of(toString(args[i]));
            }
        }

        return Optional.empty();
    }
	/**
	 * 当没有明确注解时,尝试从唯一参数获取模板
	 */
    private static Optional<String> findUserMessageTemplateFromTheOnlyArgument(Parameter[] parameters, Object[] args) {
    	// 仅当有且只有一个无注解参数时生效
        return parameters != null && parameters.length == 1 && parameters[0].getAnnotations().length == 0 ? Optional.of(toString(args[0])) : Optional.empty();
    }

	/**
	 * 查找被@UserName注解标记的参数值
	 */
    private static Optional<String> findUserName(Parameter[] parameters, Object[] args) {
        for(int i = 0; i < parameters.length; ++i) {
            if (parameters[i].isAnnotationPresent(UserName.class)) {
                return Optional.of(args[i].toString());
            }
        }

        return Optional.empty();
    }

还是比较简单的:

  1. 如果有多个参数,获取加了@UserMessage注解参数的值作为UserMessage
  2. 如果只有一个参数,则直接使用该参数值作为UserMessage
  3. 方法上添加了@UserMessage 提取消息模板

这样就得到了最终的SystemMessage和UserMessage,那么如何将他们组装在一起呢?

  Object messages;
  if (chatMemory != null) {
       Objects.requireNonNull(chatMemory);
       systemMessage.ifPresent(chatMemory::add);
       chatMemory.add(userMessage);
       messages = chatMemory.messages();
   } else {
       messages = new ArrayList();
       Objects.requireNonNull(messages);
       systemMessage.ifPresent(messages::add);
       ((List)messages).add(userMessage);
   }

我们还没有设置ChatMemory,所以组装的逻辑其实就是按顺序将SystemMessage和UserMessage添加到一个List中,后续只要将这个List传入给ChatLanguageModel的chat()方法就可以了。

那么ChatLanguageModel的chat()方法是如何处理List的呢?会拼接为一个字符串吗?并不会,我们看看OpenAiChatModel的实现:
首先 看日志是这样的

DEBUG: Writing [{
  "model" : "gpt-4o-mini",
  "messages" : [ {
    "role" : "system",
    "content" : "请扮演一名资深的java专家,根据输入的任务要求写一段高效可维护可扩展的代码"
  }, {
    "role" : "user",
    "content" : "写一个冒泡排序"
  } ],
  "stream" : false
}] as "application/json" with org.springframework.http.converter.StringHttpMessageConverter

在这里插入图片描述

 public static List<Message> toOpenAiMessages(List<ChatMessage> messages) {
        return (List)messages.stream().map(InternalOpenAiHelper::toOpenAiMessage).collect(Collectors.toList());
    }

    public static Message toOpenAiMessage(ChatMessage message) {
        if (message instanceof SystemMessage) {
            return dev.langchain4j.model.openai.internal.chat.SystemMessage.from(((SystemMessage)message).text());
        } else if (message instanceof UserMessage) {
            UserMessage userMessage = (UserMessage)message;
            return userMessage.hasSingleText() ? dev.langchain4j.model.openai.internal.chat.UserMessage.builder().content(userMessage.singleText()).name(userMessage.name()).build() : dev.langchain4j.model.openai.internal.chat.UserMessage.builder().content((List)userMessage.contents().stream().map(InternalOpenAiHelper::toOpenAiContent).collect(Collectors.toList())).name(userMessage.name()).build();
        } else if (message instanceof AiMessage) {
            AiMessage aiMessage = (AiMessage)message;
            if (!aiMessage.hasToolExecutionRequests()) {
                return AssistantMessage.from(aiMessage.text());
            } else {
                ToolExecutionRequest toolExecutionRequest = (ToolExecutionRequest)aiMessage.toolExecutionRequests().get(0);
                if (toolExecutionRequest.id() == null) {
                    FunctionCall functionCall = FunctionCall.builder().name(toolExecutionRequest.name()).arguments(toolExecutionRequest.arguments()).build();
                    return AssistantMessage.builder().functionCall(functionCall).build();
                } else {
                    List<ToolCall> toolCalls = (List)aiMessage.toolExecutionRequests().stream().map((it) -> {
                        return ToolCall.builder().id(it.id()).type(ToolType.FUNCTION).function(FunctionCall.builder().name(it.name()).arguments(it.arguments()).build()).build();
                    }).collect(Collectors.toList());
                    return AssistantMessage.builder().content(aiMessage.text()).toolCalls(toolCalls).build();
                }
            }
        } else if (message instanceof ToolExecutionResultMessage) {
            ToolExecutionResultMessage toolExecutionResultMessage = (ToolExecutionResultMessage)message;
            return (Message)(toolExecutionResultMessage.id() == null ? FunctionMessage.from(toolExecutionResultMessage.toolName(), toolExecutionResultMessage.text()) : ToolMessage.from(toolExecutionResultMessage.id(), toolExecutionResultMessage.text()));
        } else {
            throw Exceptions.illegalArgument("Unknown message type: " + String.valueOf(message.type()), new Object[0]);
        }
    }

    private static Content toOpenAiContent(dev.langchain4j.data.message.Content content) {
        if (content instanceof TextContent) {
            return toOpenAiContent((TextContent)content);
        } else if (content instanceof ImageContent) {
            return toOpenAiContent((ImageContent)content);
        } else if (content instanceof AudioContent) {
            AudioContent audioContent = (AudioContent)content;
            return toOpenAiContent(audioContent);
        } else {
            throw Exceptions.illegalArgument("Unknown content type: " + String.valueOf(content), new Object[0]);
        }
    }

    private static Content toOpenAiContent(TextContent content) {
        return Content.builder().type(ContentType.TEXT).text(content.text()).build();
    }

    private static Content toOpenAiContent(ImageContent content) {
        return Content.builder().type(ContentType.IMAGE_URL).imageUrl(ImageUrl.builder().url(toUrl(content.image())).detail(toDetail(content.detailLevel())).build()).build();
    }

    private static Content toOpenAiContent(AudioContent audioContent) {
        return Content.builder().type(ContentType.AUDIO).inputAudio(InputAudio.builder().data(ValidationUtils.ensureNotBlank(audioContent.audio().base64Data(), "audio.base64Data")).format(extractSubtype(ValidationUtils.ensureNotBlank(audioContent.audio().mimeType(), "audio.mimeType"))).build()).build();
    }

在正式调用OpenAi的接口之前,OpenAiChatModel会利用toOpenAiMessages来处理List,首先包装成一个ChatRequest然后调用OpenAiChatModel的doChat方法

public ChatResponse doChat(ChatRequest chatRequest) {
        OpenAiChatRequestParameters parameters = (OpenAiChatRequestParameters)chatRequest.parameters();
        InternalOpenAiHelper.validate(parameters);
        ChatCompletionRequest openAiRequest = InternalOpenAiHelper.toOpenAiChatRequest(chatRequest, parameters, this.strictTools, this.strictJsonSchema).build();
        ChatCompletionResponse openAiResponse = (ChatCompletionResponse)RetryUtils.withRetryMappingExceptions(() -> {
            return (ChatCompletionResponse)this.client.chatCompletion(openAiRequest).execute();
        }, this.maxRetries);
        OpenAiChatResponseMetadata responseMetadata = ((OpenAiChatResponseMetadata.Builder)((OpenAiChatResponseMetadata.Builder)((OpenAiChatResponseMetadata.Builder)((OpenAiChatResponseMetadata.Builder)OpenAiChatResponseMetadata.builder().id(openAiResponse.id())).modelName(openAiResponse.model())).tokenUsage(InternalOpenAiHelper.tokenUsageFrom(openAiResponse.usage()))).finishReason(InternalOpenAiHelper.finishReasonFrom(((ChatCompletionChoice)openAiResponse.choices().get(0)).finishReason()))).created(openAiResponse.created()).serviceTier(openAiResponse.serviceTier()).systemFingerprint(openAiResponse.systemFingerprint()).build();
        return ChatResponse.builder().aiMessage(InternalOpenAiHelper.aiMessageFrom(openAiResponse)).metadata(responseMetadata).build();
    }

这段代码里面利用建造者模式构建了一个ChatCompletionRequest 包含了模型、还有一个 List messages;
关键代码

ChatCompletionRequest openAiRequest = InternalOpenAiHelper.toOpenAiChatRequest(chatRequest, parameters, this.strictTools, this.strictJsonSchema).build();

我们看下转换之后的内容
在这里插入图片描述
content确实没有区别,多了role属性,意义其实是一样的,SYSTEM表示系统提示词,USER表示用户提示词,那为什么这样可以呢?是因为OpenAi提供的接口本来就支持通过这种方式来设置系统提示词,比如:
注意从o1之后的模型api接口sysytem消息用 developer消息代替
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

大家可以访问https://platform.openai.com/docs/api-reference/chat/create详细了解,同时大家也要注意到OpenAi的接口还支持Assistant message和Tool message两种类型,这两种类型是跟工具机制有关系的,我们后续会进行分析。

<think>好的,我需要比较Spring AILangChain4J的功能差异、使用场景以及性能。首先,我需要理解这两个框架的背景和目标。Spring AI是Spring生态系统的一部分,旨在为Java开发者提供与AI模型集成的便捷方式,类似Python中的LangChain。而LangChain4J是LangChainJava版本,专为Java应用设计,支持多种大语言模型。 接下来,功能特性方面,我应该分别列出两者的核心功能。Spring AI强调与Spring Boot的集成,可能提供自动配置和依赖注入,还有多模型支持。而LangChain4J可能在多模型切换、提示工程和Agent机制上有优势。需要查阅引用资料中的信息,比如引用[2]提到Spring AI Alibaba帮助Java开发者简化AI应用开发,引用[4]说明LangChain的组件如提示管理、索引查询、链构建等。 适用场景方面,Spring AI适合已有Spring生态的项目,需要快速集成AI功能的企业应用,比如内部系统或微服务。LangChain4J可能更适合需要复杂AI交互的应用,如对话系统或知识库工具,特别是需要多模型协作的场景。 性能比较部分,可能需要考虑两者的模型调用效率、资源消耗。Spring AI由于深度集成Spring,可能在Java环境中更高效,而LangChain4J可能在处理复杂工作流时有额外开销。但具体数据可能需要实际测试,用户需自行验证。 最后,生成相关问题时要围绕对比的关键点,如如何选择框架、集成步骤、性能优化等。确保问题对用户有实际帮助,并引用相关文献,如引用[3]提到的AIJ4集成步骤,引用[4]的LangChain功能。 需要确保回答结构清晰,分点说明,使用正确的LaTeX格式,并添加引用标记。同时检查是否有遗漏的功能点或使用场景,确保信息准确。</think>### Spring AI vs LangChain4J 功能差异与使用场景分析 --- #### 一、功能特性对比 | **功能维度** | **Spring AI** | **LangChain4J** | |---------------------|-------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------| | **核心定位** | 为Spring生态提供AI集成方案,简化企业级AI应用开发[^2] | 提供LangChain框架的Java实现,专注复杂AI工作流编排[^4] | | **开发范式** | 遵循Spring Boot开发习惯,提供自动配置、依赖注入等特性[^3] | 基于函数式编程思想,强调链式调用和组件组合 | | **多模型支持** | 支持OpenAI、Alibaba DashScope等主流模型[^3] | 支持OpenAI、HuggingFace及本地模型部署,扩展性更强 | | **工作流编排** | 通过`PromptTemplate`和`Chain`实现简单流程 | 提供`Agent`、`Memory`等高级机制,支持复杂推理链路[^4] | | **企业集成** | 深度整合Spring Security、Spring Data等组件 | 需自行实现与企业中间件的对接 | | **配置管理** | 通过`application.yml`实现多模型配置 | 需要代码级配置模型参数 | --- #### 二、性能比较 1. **模型调用效率** - Spring AI通过连接池复用模型客户端,减少网络开销[^3] - LangChain4J在复杂工作流中可能因多层代理引入额外延迟 2. **资源消耗** - Spring AI依赖Spring容器,内存占用较高(约200MB+)[^3] - LangChain4J作为轻量库(<50MB),更适合资源受限场景 3. **并发处理** - Spring AI天然支持Reactive编程模式(如WebFlux) - LangChain4J需自行实现异步处理 --- #### 三、典型应用场景 | **场景类型** | **推荐框架** | **原因说明** | |---------------------|--------------|------------------------------------------------------------------------------| | 企业内部系统AI增强 | Spring AI | 快速集成到现有Spring架构,利用自动配置特性 | | 复杂对话系统 | LangChain4J | 需要`Memory`管理对话历史,`Agent`实现多轮交互[^4] | | 微服务架构 | Spring AI | 与Spring Cloud生态无缝对接,支持分布式配置 | | 知识库问答 | LangChain4J | 内置检索增强生成(RAG)支持,便于结合向量数据库 | | 原型快速验证 | 两者均可 | Spring AI配置更简单,LangChain4J提供更多预制组件 | --- #### 四、选择建议 1. **选Spring AI若** - 已在使用Spring生态 - 需求集中在模型基础调用 - 需要快速上线企业级应用 $$ \text{开发效率} \propto \frac{1}{\text{配置复杂度}} $$ 2. **选LangChain4J若** - 需要复杂AI工作流(如多模型协作) - 追求更轻量的依赖 - 需定制高级功能(如自定义记忆模块)[^4] --- §§ 1. 如何评估Spring AILangChain4J在微服务架构中的兼容性差异? 2. 在LangChain4J中如何实现类似Spring AI的多模型自动切换?[^4] 3. Spring AI的响应式编程支持具体通过哪些技术实现? 4. 两种框架在处理长文本生成任务时的性能对比方法论? 5. 如何基于LangChain4J实现企业级权限控制系统?
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