【收藏必备】AI智能体开发实战：LangChain框架从入门到精通-优快云博客

本文介绍了AI智能体(Agent)开发的入门知识，重点讲解了LangChain框架的应用。文章涵盖了大模型连接、工具调用、MCP协议、Agent架构设计模式(如RAG、ReAct等)以及LangGraph原理。适合初学者理解如何构建基于大语言模型的智能应用，提供了从基础概念到实战应用的完整指南，是入门AI Agent开发的必学内容。

最近终于开始Agent开发实战了。我们要基于一个地图产品，做AI交互。初期先做一些基于地图信息的查询问答功能，后期再扩招到复杂的分析功能，最后做AI绘制功能。

团队对于市面上的智能体框架和开发流程都不是很熟悉。我花了一周多的时间调研，一周的时间开发演示demo，主要测试学习langchain框架的能力，以及能否支持项目的开发。

就目前调研下来的功能来说。开发AI智能体，入门选langchain没错，架构很成熟，能力很强，基本上所有的场景都可以覆盖，可以很好管理起大型的AI应用架构。而且js、java、python各种语言都支持。

上手很快，但是用好的话还是多花些时间学习他的底层实现逻辑。

这篇文档，会介绍一下AI应用开发的一些基础知识。

连接模型
MCP的介绍以及如何实现MCP客户端、服务端
工具调用
智能架构分析
langchain的介绍以及几种应用模式
LangGraph原理分析

这篇仅仅是一个入门引导，告诉你所用到的基础知识，每一模块需要你自己再去深入研究学习。

连接大模型

这个比较好理解，就是通过API接口调用大模型服务。

1.1 使用接口连接大模型

模型就是一个在线的服务。可以通过API接口，用http调用模型。

官方文档：https://platform.openai.com/docs/api-reference/introduction

几个重要的参数：

model 模型
prompt 提示词
input 用户输入
temperature 温度，范围在0到2之间。越大输出内容的随机性越高。
tools 工具，支持工具调用的模型可以传此参数，让模型选择需要执行的工具。
max_tool_calls 最大工具调用次数，一次响应中可处理的对内置工具的总调用次数上限。此最大次数适用于所有内置工具调用的总和

请求案例：

输出内容：

如果有工具调用，会输出tool_calls，内容是需要调用的工具以及参数：

1.2 官方封装的SDK

OpenAI官方封窗的SDK，可以简化调用步骤。也有的平台自己封装了一层，例如ollama，会有一些参数的差异。

https://platform.openai.com/docs/libraries?language=javascript

langchain也有专门的llm包。主流的模型基本都支持。

文档地址：https://docs.langchain.com/oss/javascript/integrations/llms

理解工具调用

工具调用是应用程序与模型之间的多轮对话：

流程：

定义工具（函数）
告诉 LLM 有哪些工具可用
用户提问
LLM 决定是否调用工具
执行工具并返回结果
LLM 基于结果生成最终答案

工具调用最重要的2步就是

定义工具
根据模型相应结果，执行工具

这就是如何把工具的定义和执行，独立管理起来。并使用一个协议通用化，让所有的大模型都可以调用，这就是的MCP协议诞生。

用代码演示一下：这里是放了几个关键的代码。

理解MCP协议

大模型的工具调用，使用JSON Schema 来定义参数结构，告诉大模型，有哪些工具使用，模型会根据用户的意图选择合适的工具调用。

MCP是一个模型上下文协议。顾名思义，它只是一个协议。类似Http协议一样。是一个通信规则。大家都遵守这个规则，这样每个人开发的工具，只要遵守这个协议，大家都能使用。极大的加速生态的发展。

借助MCP，模型可以连接数据源（例如本地文件、数据库）、工具（搜索引擎、计算器）和工作流（例如专用提示词），从而使它们能够获取关键信息并执行任务。

MCP的官方文档：https://modelcontextprotocol.io/docs/getting-started/intro

3.1 MCP又分为客户端和服务端。

服务端:负责提供能力，如搜索、数据库访问或执行命令；
客户端:负责连接模型与这些服务端，实现上下文扩展与工具调用。

如果用上面的工具调用对比

服务端提供工具的定义+工具的实际执行。
客户端负责将工具的传递给模型，执行工具的调用

3.2 MCP SDK

MCP也有SDK，提供核心功能和全面的协议支持

这是官方提供的开发工具包：https://modelcontextprotocol.io/docs/sdk

3.3 简易的MCP服务端

引入SDK -> 创建服务实例 -> 注册资源/工具 -> 连接到通信器

安装，引入SDK，创建服务实例

注册工具：

将 MCP 服务器连接到 Streamable HTTP 传输。

3.4 简易的MCP客户端

引入并新建客户端

通过StreamableHTTPClientTransport连接到服务器，实现和服务的通信。

获取可用工具列表

构建智能体Agent

4.1 什么是 Agent 框架？

Agent 框架（Agent Framework）

是让 LLM 拥有「目标理解、规划、行动、记忆」能力的结构化系统。

它把原本“问答式”的语言模型，变成能自动决策、执行工具、管理任务的智能体。

“语言模型 + 记忆 + 工具 + 调度 = 智能体（Agent）”

4.2 Agent 框架设计模式（常见架构）

4.2.1 RAG模式 (Retrieval-Augmented Generation)

检索增强生成

核心思想： 解决了 LLM 无法获知“私有数据”和“实时数据”的痛点。它是一种特殊的“工具使用”，这个工具就是“搜索引擎”或“向量数据库”。

工作流程：

1.索引 (Index): （离线）将你的私有文档（PDF, MarkDown…）切片、向量化，并存入向量数据库。

2.检索 (Retrieve): （在线）当用户提问时，系统首先将用户的问题向量化，去数据库中检索出最相关的“上下文”片段。

3.增强 (Augment): 系统将这些“上下文”片段拼接到原始提示词（Prompt）中，形成一个“增强提示词”。

4.生成 (Generate): 将这个“增强提示词”发给 LLM，并明确指示：“请根据我提供的上下文来回答问题”。

**应用框架：**LlamaIndex 是围绕此模式构建的；LangChain 和 Spring AI 都有强大的 RAG 模块。

4.2.2 ReAct 模式（Reason-Act Loop）

Agent 框架最基本、最核心的运行循环。它认为 LLM 不能一步到位解决问题，而是需要像人一样“边想边做”，在“思考”和“行动”之间迭代，直到问题解决。

工作流程：

1.Reason (思考): 用户提出问题（Task）。LLM 进行“思考”，分析现状和目标，决定下一步是回答还是行动。

2.Act (行动): 如果 LLM 决定行动，它会选择一个“工具”（Tool）并生成调用该工具所需的参数。

3.Observe (观察): 系统执行工具（如调用 API、查询数据库），并获得一个“观察结果”（Observation）。

4.Repeat (循环): LLM 接收这个“观察结果”，进入下一次“思考”循环，评估新信息，并决定下一步动作。

5.Final Answer (终止): 当 LLM 认为所有信息都已足够，它会生成最终答案，循环结束。

应用框架： 几乎所有 Agent 框架（LangChain, LlamaIndex, Spring AI）的默认 Agent 逻辑都是基于 ReAct 模式的。

4.2.3 Plan-and-Execute 计划-执行模式

与 ReAct 的“走一步看一步”不同，此模式主张“谋定而后动”。它将“规划”和“执行”彻底分离。

工作流程：

规划 (Planning): 首先，一个专门的“规划者” Agent（或是一个特定的提示）会根据用户最终目标，生成一个完整的、多步骤的计划（A plan）。
执行 (Executing): 然后，一个或多个“执行者” Agent 会严格按照这个计划，一步一步地执行，不再（或很少）返回“规划者”那里修改计划。

与 ReAct 的对比：

ReAct： 适合探索性、需要实时反馈的任务（如“帮我查资料”）。
Plan-and-Execute： 适合目标明确、步骤固定的任务（如“帮我写一份市场分析报告，包含A、B、C三个部分”）。

✅ 优点：结构清晰，适合长任务

⚠️ 缺点：计划可能不够灵活

框架：

LangChain (Python/JS): 提供了 PlanAndExecute Agent Executor

4.2.4 Multi-Agent 调度模式

多个 Agent 各司其职，由调度器协调：

Planner：规划任务
Worker：执行工具调用
Reviewer：检查结果并反馈

类似「公司分工结构」，CrewAI、OpenDevin 就是这种模式。

4.2.5 图（Graph）与状态机模式 (Graph / State Machine)

ReAct 模式的终极进化。ReAct 是一个简单的“循环”，但在复杂任务中，我们需要的不是“循环”，而是有向图（Graph）。

工作流程：

定义节点 (Nodes)： 你将 Agent 的不同“能力”定义为图上的“节点”（Node）。例如：“工具调用”是一个节点，“RAG”是一个节点，“人类输入”是一个节点，“生成最终答案”是另一个节点。
定义边 (Edges)： 你定义节点之间的“边”（Edge），即路由逻辑。
路由逻辑 (Routing)： 关键在于，这个“路由逻辑”可以是动态的。你可以让 LLM 在每一步执行后，决定下一步应该“跳转”到哪个节点。

应用框架： 这是 LangGraph (LangChain 的子项目) 的核心模式。它允许你用代码显式地定义 Agent 的“心智流图”，使 Agent 的行为极其可控且易于调试。例如，你可以定义一个规则：“如果工具调用失败3次，则自动跳转到‘请求人类帮助’节点”。

4.3 常见 Agent 框架对比以及选择

**如何选择：**如果你不确定，从 LangChain 开始。

它是事实上的行业标准，学习它的概念（ReAct, Tools, Memory）对你理解所有其他框架都有帮助。先用它构建一个单 Agent。

如果你的核心是 RAG，从 LlamaIndex 开始。

它在处理数据方面是最好的，能让你快速构建出基于私有知识的智能体。

当你发现“单 Agent 搞不定”，再转向多 Agent。

当一个任务过于复杂，一个 Agent 总是“想不清楚”时，就是引入多 Agent 的时机。
用 CrewAI 开始实验，它的结构化方法能帮你理清思路。
在 CrewAI 遇到瓶颈时（如需要更灵活的 Agent 间通信），再去研究 AutoGen。

langchain

LangChain 是一个用于 构建基于大语言模型应用的开发框架。

它的核心目标是

让开发者更容易地将大模型与外部数据、逻辑流程、工具系统结合，构建出可交互、可调用的智能体（Agent）。

简单来说，LangChain = LLM + 数据 + 工具 + 记忆 + 推理流程。

LangChain底层是基于LangGraph，一个专注于智能体的编排管理的底层框架。

5.1 什么是 LangChain？能做什么？原理是什么？边界在哪里？

LangChain 是一个让 AI 模型（如 GPT-4、Claude）能够使用工具、访问数据、记住对话的开发框架。

❌ 普通 AI：就像一个只会说话的顾问

只能回答问题
没有工具
没有记忆

✅ LangChain + AI：就像一个有助手团队的超级顾问

可以搜索网络 🔍
可以查数据库 📊
可以写代码并执行 💻
可以记住之前的对话 🧠
可以调用其他专家 AI 👥

5.2 LangChain 能做什么？

1️⃣ 让 AI 使用工具（Tool Calling）

能做的事情：

🔍 搜索互联网
📧 发送邮件
📅 操作日历
💾 查询数据库
🧮 执行计算
📝 读写文件
🎨 生成图片
🔊 语音合成
…任何你能想到的 API 调用

***

2️⃣ 管理复杂对话流程（Agents & Workflows）

核心能力：

🔄 ReAct 循环 ：思考 → 行动 → 观察 → 重复
📋 任务规划 ：自动分解复杂任务
🎯 目标导向 ：持续执行直到完成
🔀 条件分支 ：根据结果选择不同路径

***

3️⃣ 记忆管理（Memory）

记忆类型：

💬 **对话历史**：记住所有聊天内容
📝 **长期记忆**：跨会话保存用户信息
🧠 **语义记忆**：向量存储，智能检索相关信息
📊 **状态管理**：保存任务进度、变量等

***

4️⃣ 连接数据源（RAG - 检索增强生成）

应用场景：

📚 企业知识库问答
📄 文档分析
🔍 智能搜索
📖 代码库问答

***

5️⃣ 多 Agent 协作（Multi-Agent Systems）

LangGraph

langchain就是基于LangGraph构建的。

LangGraph 是 LangChain 体系中一个功能强大的库，它专门用于构建有状态、可循环、可控制的 AI 应用，特别是复杂的 Agent（智能体）。

理解 LangGraph 原理的核心在于，它把 Agent 的工作流程从一个简单的“线性链条”升级为了一个“图（Graph）”。****LangGraph像一个流程图。它可以有分支（如果A，则B；否则C），也可以有循环（执行A，然后检查B，如果不满足条件，就重新执行A）。

这种图结构对于构建能思考、能修正、能与人交互的复杂 Agent 至关重要。

6.1 LangGraph 的三大核心原理

LangGraph 的工作原理主要建立在三个基本概念之上：状态（State）、节点（Nodes） 和 边（Edges）。

6.1.1 📈 状态 (State)：Agent 的“记忆”

状态是 LangGraph 的核心。它是一个共享的数据结构，在整个图的运行过程中持续存在并被传递。

作用：它扮演着 Agent 的“短期记忆”和“工作区”。
如何工作：每个节点在执行时都会读取当前的状态，执行完任务后，更新这个状态，然后将更新后的状态传递给下一个节点。
示例：状态可以包含 {"messages": [...], "current_task": "...", "tool_output": "..."}。一个节点读取 messages，另一个节点添加 tool_output。

6.1.2 ⚙️ 节点 (Nodes)：Agent 的“执行者”

节点是图中的“工作单元”或“行动者”。它们是实际执行任务的组件。

作用：一个节点就是一个 Python 函数或 LangChain 的 Runnable（如一个 LLM 调用、一个工具执行）。它负责处理一项具体工作。
如何工作：节点接收当前的状态作为输入，执行其逻辑（例如，调用 LLM 进行思考、调用工具获取信息），然后返回一个状态更新（一个字典，包含要更改或添加的数据）。
示例：
一个 agent 节点：调用 LLM 判断下一步该做什么。
一个 action 节点：根据 LLM 的决定，执行一个工具（如搜索）。
一个 updater 节点：将工具的执行结果添加到消息历史中。

6.1.3 ↔️ 边 (Edges)：Agent 的“决策逻辑”

边是图中的“连接器”和“决策者”。它们定义了节点之间的流程和方向，决定了在当前节点完成后，接下来应该去哪个节点。

作用：边控制着整个 Agent 的逻辑流。
如何工作：LangGraph 中有两种主要的边：
常规边 (Normal Edges)：这是简单的、固定的连接。例如，add_edge("node_A", "node_B") 意味着在 node_A 完成后，总是去执行 node_B。
条件边 (Conditional Edges)：这是 LangGraph 最强大的功能。它是一个函数，会检查当前的“状态”，并根据状态中的信息动态决定下一步去哪里。

6.2 示例：一个 Agent 的工作流程

假设我们要构建一个“能使用工具的AI助手”，它的工作流程如下：

6.2.1 定义状态 (State)：

messages: 聊天历史列表。

6.2.2 定义节点 (Nodes)：

`call_model`：调用 LLM。输入是 `messages`，输出是 LLM 的回复。

`call_tool`：执行工具。输入是 LLM 回复中的工具调用请求，输出是工具的运行结果。

6.2.3 定义边 (Edges)：

1.入口：设置 call_model 为起始节点.

2.条件边 (核心逻辑)：在 call_model 之后，添加一个名为 should_continue 的条件边。这个“边函数”会检查 call_model 节点输出的 LLM 回复：

如果 LLM 只是正常回复（没有请求工具）：流程结束，将回复返回给用户。
如果 LLM 请求调用工具（例如搜索）：流程转向 call_tool 节点。

3.常规边：在 call_tool 之后，添加一条常规边，循环回 call_model 节点。这样，Agent 就能带着工具的运行结果再去调用 LLM，让 LLM 根据新信息进行下一步思考。

这个流程就实现了一个“思考 -> 行动 -> 观察 -> 再思考”的循环，这是所有高级 Agent 的基础。****下面一个LangGraph示例核心代码：

END

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