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如何从零开始创建 ReAct 代理(函数式 API)

先决条件

本指南假定您熟悉以下内容

本指南演示了如何使用 LangGraph 函数式 API 实现 ReAct 代理。

ReAct 代理是一个 工具调用代理,其运作方式如下

  1. 向聊天模型发出查询;
  2. 如果模型没有生成工具调用,我们将返回模型响应。
  3. 如果模型生成了工具调用,我们将使用可用的工具执行工具调用,将它们作为工具消息附加到我们的消息列表,并重复此过程。

这是一个简单且通用的设置,可以通过内存、人工参与功能和其他功能进行扩展。有关示例,请参阅专门的操作指南

设置

注意

本指南需要 @langchain/langgraph>=0.2.42

首先,安装此示例所需的依赖项

npm install @langchain/langgraph @langchain/openai @langchain/core zod

接下来,我们需要为 OpenAI(我们将使用的 LLM)设置 API 密钥

process.env.OPENAI_API_KEY = "YOUR_API_KEY";

设置 LangSmith 以进行 LangGraph 开发

注册 LangSmith 以快速发现问题并提高 LangGraph 项目的性能。LangSmith 使您可以使用跟踪数据来调试、测试和监控使用 LangGraph 构建的 LLM 应用程序——阅读此处以了解更多关于如何开始的信息

创建 ReAct 代理

现在您已经安装了所需的软件包并设置了环境变量,我们可以创建我们的代理。

定义模型和工具

让我们首先定义我们将用于示例的工具和模型。在这里,我们将使用一个占位符工具,该工具获取某个位置的天气描述。

我们将在此示例中使用 OpenAI 聊天模型,但任何支持工具调用的模型都适用。

import { ChatOpenAI } from "@langchain/openai";
import { tool } from "@langchain/core/tools";
import { z } from "zod";

const model = new ChatOpenAI({
  model: "gpt-4o-mini",
});

const getWeather = tool(async ({ location }) => {
  const lowercaseLocation = location.toLowerCase();
  if (lowercaseLocation.includes("sf") || lowercaseLocation.includes("san francisco")) {
    return "It's sunny!";
  } else if (lowercaseLocation.includes("boston")) {
    return "It's rainy!";
  } else {
    return `I am not sure what the weather is in ${location}`;
  }
}, {
  name: "getWeather",
  schema: z.object({
    location: z.string().describe("location to get the weather for"),
  }),
  description: "Call to get the weather from a specific location."
});

const tools = [getWeather];

定义任务

接下来,我们定义将要执行的任务。这里有两个不同的任务

  1. 调用模型:我们想要使用消息列表查询我们的聊天模型。
  2. 调用工具:如果我们的模型生成了工具调用,我们想要执行它们。
import {
  type BaseMessageLike,
  AIMessage,
  ToolMessage,
} from "@langchain/core/messages";
import { type ToolCall } from "@langchain/core/messages/tool";
import { task } from "@langchain/langgraph";

const toolsByName = Object.fromEntries(tools.map((tool) => [tool.name, tool]));

const callModel = task("callModel", async (messages: BaseMessageLike[]) => {
  const response = await model.bindTools(tools).invoke(messages);
  return response;
});

const callTool = task(
  "callTool",
  async (toolCall: ToolCall): Promise<AIMessage> => {
    const tool = toolsByName[toolCall.name];
    const observation = await tool.invoke(toolCall.args);
    return new ToolMessage({ content: observation, tool_call_id: toolCall.id });
    // Can also pass toolCall directly into the tool to return a ToolMessage
    // return tool.invoke(toolCall);
  });

定义入口点

我们的入口点将处理这两个任务的编排。如上所述,当我们的 callModel 任务生成工具调用时,callTool 任务将为每个工具调用生成响应。我们将所有消息附加到单个消息列表。

import { entrypoint, addMessages } from "@langchain/langgraph";

const agent = entrypoint(
  "agent",
  async (messages: BaseMessageLike[]) => {
    let currentMessages = messages;
    let llmResponse = await callModel(currentMessages);
    while (true) {
      if (!llmResponse.tool_calls?.length) {
        break;
      }

      // Execute tools
      const toolResults = await Promise.all(
        llmResponse.tool_calls.map((toolCall) => {
          return callTool(toolCall);
        })
      );

      // Append to message list
      currentMessages = addMessages(currentMessages, [llmResponse, ...toolResults]);

      // Call model again
      llmResponse = await callModel(currentMessages);
    }

    return llmResponse;
  }
);

用法

要使用我们的代理,我们使用消息列表调用它。根据我们的实现,这些可以是 LangChain 消息 对象或 OpenAI 风格的对象

import { BaseMessage, isAIMessage } from "@langchain/core/messages";

const prettyPrintMessage = (message: BaseMessage) => {
  console.log("=".repeat(30), `${message.getType()} message`, "=".repeat(30));
  console.log(message.content);
  if (isAIMessage(message) && message.tool_calls?.length) {
    console.log(JSON.stringify(message.tool_calls, null, 2));
  }
}

// Usage example
const userMessage = { role: "user", content: "What's the weather in san francisco?" };
console.log(userMessage);

const stream = await agent.stream([userMessage]);

for await (const step of stream) {
  for (const [taskName, update] of Object.entries(step)) {
    const message = update as BaseMessage;
    // Only print task updates
    if (taskName === "agent") continue;
    console.log(`\n${taskName}:`);
    prettyPrintMessage(message);
  }
}
{ role: 'user', content: "What's the weather in san francisco?" }

callModel:
============================== ai message ==============================

[
  {
    "name": "getWeather",
    "args": {
      "location": "San Francisco"
    },
    "type": "tool_call",
    "id": "call_m5jZoH1HUtH6wA2QvexOHutj"
  }
]

callTool:
============================== tool message ==============================
It's sunny!

callModel:
============================== ai message ==============================
The weather in San Francisco is sunny!
完美!该图正确地调用了 getWeather 工具,并在收到来自工具的信息后响应了用户。查看 LangSmith 跟踪记录此处

添加线程级持久性

添加线程级持久性使我们能够支持与代理的对话体验:后续调用将附加到先前的消息列表,从而保留完整的对话上下文。

要向我们的代理添加线程级持久性

  1. 选择一个检查点:这里我们将使用 MemorySaver,一个简单的内存检查点。
  2. 更新我们的入口点以接受先前的消息状态作为第二个参数。在这里,我们只是将消息更新附加到先前的消息序列中。
  3. 选择将从工作流程返回哪些值以及将由检查点保存哪些值。如果我们从 entrypoint.final 返回它,我们将能够将其作为 getPreviousState() 访问(可选)
import {
  MemorySaver,
  getPreviousState,
} from "@langchain/langgraph";

const checkpointer = new MemorySaver();

const agentWithMemory = entrypoint({
  name: "agentWithMemory",
  checkpointer,
}, async (messages: BaseMessageLike[]) => {
  const previous = getPreviousState<BaseMessage>() ?? [];
  let currentMessages = addMessages(previous, messages);
  let llmResponse = await callModel(currentMessages);
  while (true) {
    if (!llmResponse.tool_calls?.length) {
      break;
    }

    // Execute tools
    const toolResults = await Promise.all(
      llmResponse.tool_calls.map((toolCall) => {
        return callTool(toolCall);
      })
    );

    // Append to message list
    currentMessages = addMessages(currentMessages, [llmResponse, ...toolResults]);

    // Call model again
    llmResponse = await callModel(currentMessages);
  }

  // Append final response for storage
  currentMessages = addMessages(currentMessages, llmResponse);

  return entrypoint.final({
    value: llmResponse,
    save: currentMessages,
  });
});

我们现在需要在运行应用程序时传入一个配置。该配置将为对话线程指定一个标识符。

提示

在我们的概念页面操作指南中阅读有关线程级持久性的更多信息。

const config = { configurable: { thread_id: "1" } };

我们以与之前相同的方式启动一个线程,这次传入配置

const streamWithMemory = await agentWithMemory.stream([{
  role: "user",
  content: "What's the weather in san francisco?",
}], config);

for await (const step of streamWithMemory) {
  for (const [taskName, update] of Object.entries(step)) {
    const message = update as BaseMessage;
    // Only print task updates
    if (taskName === "agentWithMemory") continue;
    console.log(`\n${taskName}:`);
    prettyPrintMessage(message);
  }
}
callModel:
============================== ai message ==============================

[
  {
    "name": "getWeather",
    "args": {
      "location": "san francisco"
    },
    "type": "tool_call",
    "id": "call_4vaZqAxUabthejqKPRMq0ngY"
  }
]

callTool:
============================== tool message ==============================
It's sunny!

callModel:
============================== ai message ==============================
The weather in San Francisco is sunny!
当我们询问后续对话时,模型使用先前的上下文来推断我们正在询问天气

const followupStreamWithMemory = await agentWithMemory.stream([{
  role: "user",
  content: "How does it compare to Boston, MA?",
}], config);

for await (const step of followupStreamWithMemory) {
  for (const [taskName, update] of Object.entries(step)) {
    const message = update as BaseMessage;
    // Only print task updates
    if (taskName === "agentWithMemory") continue;
    console.log(`\n${taskName}:`);
    prettyPrintMessage(message);
  }
}
callModel:
============================== ai message ==============================

[
  {
    "name": "getWeather",
    "args": {
      "location": "boston, ma"
    },
    "type": "tool_call",
    "id": "call_YDrNfZr5XnuBBq5jlIXaxC5v"
  }
]

callTool:
============================== tool message ==============================
It's rainy!

callModel:
============================== ai message ==============================
In comparison, while San Francisco is sunny, Boston, MA is experiencing rain.
LangSmith 跟踪记录中,我们可以看到完整的对话上下文保留在每次模型调用中。