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简单实战LangChain多任务应用开发

发布日期：2025-05-26 15:08:32 浏览次数： 1575 作者：雕2画0

LangChain = LLM application

LangChain：提供了一套工具、组件和接口，简化了创建LLM应用的过程

LangChain是由多个组件组成的：

• Models：模型，比如GPT-4o

• Prompts：提示，包括提示管理、提示优化和提示序列化

• Memory：记忆，用来保存和模型交互时的上下文

• Indexes：索引，用于结构化文档，方便和模型交互如果要构建自己的知识库，就需要各种类型文档的加载，转换，长文本切割，文本向量计算，向量索引存储查询等

• Chains：链，一系列对各种组件的调用

• Agents：代理，决定模型采取哪些行动，执行并且观察流程，直到完成为止

LangChain官方文档中对Agent的定义：

they use an LLM to determine which actions to take and in what order. An action can either be using a tool and observing its output, or returning to the user.

在LangChain中集成了一些常用的tools，你也可以自定义自己的工具：

ApifyArXiv API ToolAWS Lambda APIShell ToolBing SearchChatGPT PluginsDuckDuckGo SearchFile System ToolsGoogle PlacesGoogle SearchGoogle Serper APIGradio ToolsGraphQL toolHuggingFace ToolsHuman as a toolIFTTT WebHooksMetaphor SearchCall the APIUse Metaphor as a toolOpenWeatherMap APIPython REPLRequestsSceneXplainSearch ToolsSearxNG Search APISerpAPITwilioWikipediaWolfram AlphaYouTubeSearchToolZapier Natural Language Actions APIExample with SimpleSequentialChain

场景用serpapi举例：

1）实时了解目前发生的新闻

2）互联网上的页面的信息

其他Tools，也有一些定义好的，但你得自己去了解这些Tools都是干啥的。这个Tools没有描述，是因为这个工具是在Agent中已经存在了描述。另外Tools和MCP不同，Tools一般是自己来定义的。MCP是一个接口的标准协议，更方便的调用tools

使用单个工具Tool举例

Serpapi工具: 支持Google, Baidu, Yahoo, Ebay, YouTube等多种API查询

pip install google-search-results（安装工具）

https://serpapi.com/（需要先注册，然后获取SERPAPI_API_KEY）

让LangChain可以使用Serpapi工具（Google搜索API）进行问题的解答

例子：

"今天是几月几号?历史上的今天有哪些名人出生"

代码：(需要在环境变量中添加 DASHSCOPE_API_KEY和 SERPAPI_API_KEY)

import osfrom langchain.agents import load_toolsfrom langchain.agents import initialize_agentfrom langchain_community.llms import Tongyi  # 导入通义千问Tongyi模型from langchain.agents import AgentType# 你需要在环境变量中添加 DASHSCOPE_API_KEY和 SERPAPI_API_KEY#os.environ["DASHSCOPE_API_KEY"] = '*******'#os.environ["SERPAPI_API_KEY"] = '*******' # 设置通义千问API密钥 这个在自己的系统环境变量里面配置DASHSCOPE_API_KEY = os.getenv("DASHSCOPE_API_KEY")# 加载模型llm = Tongyi(model_name="qwen-turbo", dashscope_api_key=DASHSCOPE_API_KEY)  # 使用通义千问qwen-turbo模型# 加载 serpapi 工具tools = load_tools(["serpapi"]) """agent：代理类型      zero-shot-react-description: 根据工具的描述和请求内容的来决定使用哪个工具（最常用）    react-docstore: 使用 ReAct 框架和 docstore 交互, 使用Search 和Lookup 工具, 前者用来搜, 后者寻找term, 举例: Wipipedia 工具    self-ask-with-search 此代理只使用一个工具: Intermediate Answer, 它会为问题寻找事实答案(指的非 gpt 生成的答案, 而是在网络中,文本中已存在的), 如 Google search API 工具    conversational-react-description: 为会话设置而设计的代理, 它的prompt会被设计的具有会话性, 且还是会使用 ReAct 框架来决定使用来个工具, 并且将过往的会话交互存入内存"""# 工具加载后需要初始化，verbose=True 代表打印执行详情agent = initialize_agent(tools, llm, agent=AgentType.ZERO_SHOT_REACT_DESCRIPTION, verbose=True) # 运行 agentagent.run("今天是几月几号?历史上的今天有哪些名人出生")

DASHSCOPE_API_KEY 去https://bailian.console.aliyun.com/获取

LangChain思考调用工具过程：

LangChainDeprecationWarning: The method `Chain.run` was deprecated in langchain 0.1.0 and will be removed in 1.0. Use :meth:`~invoke` instead.  agent.run("今天是几月几号?历史上的今天有哪些名人出生")> Entering new AgentExecutor chain...我需要先知道今天的日期，然后搜索历史上的今天有哪些名人出生。Action: SearchAction Input: 今天是几月几号Observation: Friday, May 23, 2025Thought:我现在知道今天的日期是2025年5月23日。接下来，我需要搜索历史上的5月23日有哪些名人出生。Action: SearchAction Input: 历史上的5月23日名人出生Observation: ['出生 · 1052年：腓力一世，法兰西国王。 · 1100年：宋钦宗赵桓，北宋皇帝。 · 1208年：西蒙·德孟福尔，英格兰贵族，第六代莱斯特伯爵。 · 1707年：卡尔·林奈，瑞典自然学者，现代生物学双 ...', '1928年——“米老鼠”卡通形象诞生。 1942年——毛泽东《在延安文艺座谈会上的讲话》结束，做出“结论”。 1949 ...', '这一天，众多明星和公众人物迎来了他们的生日，他们在各自的领域内取得了显著的成就，为世界带来了无尽的欢乐与灵感。 德鲁·巴里摩尔是一位著名的美国女 ...', '5月23日出生的名人. 杨采妮. 杨采妮. 香港女演员及歌手，出生于台湾省台北市。父亲是上海人，而母亲是台湾人。幼年时成长于香港，中学就读于德望学校，在十五岁时她前往 ...', '1928年——“米老鼠”卡通形象诞生。 1942年——毛泽东《在延安文艺座谈会上的讲话》结束，做出“结论”。 1949 ...', '1052年:腓力一世; 1707年:卡尔·林奈; 1839年:永仓新八; 1844年:阿博都巴哈; 1908年:约翰·巴丁; 1910年:玛格莉特?怀丝?', '农历5月23日出生的名人有哪些 ... 00:11 1100年5月23日，宋朝第九位皇帝宋钦宗赵桓出生。 ... 食神制殺，大富大贵。 霍啟山出生年月日：1983年5月23日八字：癸亥，丁亥，辛亥。 辛金 ...', '5月23日 · ：世界乌龟日 · 1568年 ; 5月24日 · ：厄立特里亚独立日（1993年）、保加利亚教师节、圣母进教之佑瞻礼（天主教会）. 1822年 ...', '00:11 1100年5月23日，宋朝第九位皇帝宋钦宗赵桓出生。 ... 00:05 1794年德籍波西米亚出生的音乐家，钢琴家、作曲家、教师伊格纳兹·莫谢莱斯(lgnaz Moscheles)。出生于捷克的 ...', '历史上的今天-5月23日. 大事件. 1430年. 在百年战争中，法国民族英雄圣女贞德在贡比 ... 出生名人. 1707年. 卡尔·林奈，瑞典自然学者，现代生物学双名法分类命名的奠基 ...']Thought:我找到了一些在5月23日出生的名人。Final Answer: 5月23日出生的名人有：1052年腓力一世（法兰西国王）、1100年宋钦宗赵桓（北宋皇帝）、1208年西蒙·德孟福尔（英格兰贵族，第六代莱斯特伯爵）、1707年卡尔·林奈（瑞典自然学者，现代生物学双名法分类命名的奠基人）、1908年约翰·巴丁（美国物理学家，晶体管发明者之一）等。> Finished chain.

AI回答：

'5月23日出生的名人有：1052年腓力一世（法兰西国王）、1100年宋钦宗赵桓（北宋皇帝）、1208年西蒙·德孟福尔（英格兰贵族，第六代莱斯特伯爵）、1707年卡尔·林奈（瑞典自然学者，现代生物学双名法分类命名的奠基人）、1908年约翰·巴丁（美国物理学家，晶体管发明者之一）等。'

使用多个工具Tools举例

llm-math工具: 给Agent提供数学相关的计算，比如：当前温度的0.5次方是多少？

例子：

"当前成都的温度是多少华氏度？升高1000米后减少6摄氏度，这个温度的是多少"

Serpapi，搜索当前成都的温度

llm-math，计算这个温度的Calculator

代码：

import osfrom langchain.agents import load_toolsfrom langchain.agents import initialize_agentfrom langchain_community.llms import Tongyi  # 导入通义千问Tongyi模型from langchain.agents import AgentType# 你需要在环境变量中添加 DASHSCOPE_API_KEY和 SERPAPI_API_KEY#os.environ["DASHSCOPE_API_KEY"] = '*******'#os.environ["SERPAPI_API_KEY"] = '*******' # 设置通义千问API密钥 这个在自己的系统环境变量里面配置DASHSCOPE_API_KEY = os.getenv("DASHSCOPE_API_KEY") # 加载 Tongyi 模型llm = Tongyi(model_name="qwen-turbo", dashscope_api_key=DASHSCOPE_API_KEY)  # 使用通义千问qwen-turbo模型 # 加载 serpapi, llm-math工具, 因为llm-math要使用LLM，所以后面需要指定LLMtools = load_tools(["serpapi", "llm-math"], llm=llm) """agent：代理类型      zero-shot-react-description: 根据工具的描述和请求内容的来决定使用哪个工具（最常用）    react-docstore: 使用 ReAct 框架和 docstore 交互, 使用Search 和Lookup 工具, 前者用来搜, 后者寻找term, 举例: Wipipedia 工具    self-ask-with-search 此代理只使用一个工具: Intermediate Answer, 它会为问题寻找事实答案(指的非 gpt 生成的答案, 而是在网络中,文本中已存在的), 如 Google search API 工具    conversational-react-description: 为会话设置而设计的代理, 它的prompt会被设计的具有会话性, 且还是会使用 ReAct 框架来决定使用来个工具, 并且将过往的会话交互存入内存"""# 工具加载后需要初始化，verbose=True 代表打印执行详情agent = initialize_agent(tools, llm, agent=AgentType.ZERO_SHOT_REACT_DESCRIPTION, verbose=True) # 运行 agentagent.run("当前成都的温度是多少华氏度？升高1000米后减少6摄氏度，这个温度的是多少")

LangChain思考调用工具过程：

LangChainDeprecationWarning: The method `Chain.run` was deprecated in langchain 0.1.0 and will be removed in 1.0. Use :meth:`~invoke` instead.  agent.run("当前成都的温度是多少华氏度？升高1000米后减少6摄氏度，这个温度的是多少")> Entering new AgentExecutor chain...我需要查找当前成都的温度，并将其从摄氏度转换为华氏度。然后，我需要计算升高1000米后减少6摄氏度后的温度，并将其转换为华氏度。Action: SearchAction Input: 当前成都的温度Observation: {'type': 'weather_result', 'temperature': '78', 'unit': 'Fahrenheit', 'precipitation': '10%', 'humidity': '49%', 'wind': '7 mph', 'location': '中国四川省成都市', 'date': 'Friday 6:00 PM', 'weather': 'Cloudy'}Thought:我找到了当前成都的温度为78华氏度。现在我需要将这个温度转换为摄氏度，然后减去6摄氏度，最后再将结果转换回华氏度。Action: CalculatorAction Input: (78 - 32) * 5/9Observation: Answer: 25.555555555555557Thought:我将78华氏度转换为摄氏度，结果为25.56摄氏度（四舍五入）。现在我需要减去6摄氏度，然后将结果转换回华氏度。Action: CalculatorAction Input: 25.56 - 6Observation: Answer: 19.56Thought:我减去了6摄氏度，结果为19.56摄氏度。现在我需要将这个温度转换回华氏度。Action: CalculatorAction Input: 19.56 * 9/5 + 32Observation: Answer: 67.208Thought:我将19.56摄氏度转换为华氏度，结果为67.208华氏度。Final Answer: 当前成都的温度是78华氏度。升高1000米后减少6摄氏度，这个温度是约67.2华氏度。> Finished chain.

AI回答：

'当前成都的温度是78华氏度。升高1000米后减少6摄氏度，这个温度是约67.2华氏度。'

Memory

• Chains 和 Agent之前是无状态的，如果你想让他能记住之前的交互，就需要引入Memory

• 可以让LLM拥有短期记忆

对话过程中，记住用户的input 和中间的output

在LangChain中提供了几种短期记忆的方式：

• BufferMemory将之前的对话完全存储下来，传给LLM

• BufferWindowMemory最近的K组对话存储下来，传给LLM

• ConversionMemory对对话进行摘要，将摘要存储在内存中，相当于将压缩过的历史对话传递给LLM

• VectorStore-backed Memory将之前所有对话通过向量存储到VectorDB（向量数据库）中，每次对话，会根据用户的输入信息，匹配向量数据库中最相似的K组对话

使用带有memory的ConversationChain实例:

跟AI对话：

import osfrom langchain.agents import load_toolsfrom langchain.agents import initialize_agentfrom langchain_community.llms import Tongyi  # 导入通义千问Tongyi模型from langchain.agents import AgentTypefrom langchain import ConversationChain# 设置通义千问API密钥DASHSCOPE_API_KEY = os.getenv("DASHSCOPE_API_KEY")# 加载 Tongyi 模型llm = Tongyi(model_name="qwen-turbo", dashscope_api_key=DASHSCOPE_API_KEY)  # 使用通义千问qwen-turbo模型# 使用带有memory的ConversationChainconversation = ConversationChain(llm=llm, verbose=True)output = conversation.predict(input="你好！")print(output)

LangChain思考调用工具过程：

LangChainDeprecationWarning: Please see the migration guide at: https://python.langchain.com/docs/versions/migrating_memory/  self.__pydantic_validator__.validate_python(data, self_instance=self)> Entering new ConversationChain chain...Prompt after formatting:The following is a friendly conversation between a human and an AI. The AI is talkative and provides lots of specific details from its context. If the AI does not know the answer to a question, it truthfully says it does not know.Current conversation:Human: 你好！AI:> Finished chain.

AI回复：

你好！今天过得怎么样？有没有什么我可以帮你的？比如说，我可以分享一些有趣的事实，或者帮你解答问题。如果你对历史感兴趣，我可以告诉你关于古罗马的趣事；如果你喜欢科学，我们可以聊聊宇宙中的黑洞！

继续对话：

output = conversation.predict(input="I'm doing well! 我就想跟 AI进行对话")print(output)

LangChain思考过程：

Entering new ConversationChain chain...Prompt after formatting:The following is a friendly conversation between a human and an AI. The AI is talkative and provides lots of specific details from its context. If the AI does not know the answer to a question, it truthfully says it does not know.Current conversation:Human: 你好！AI: 你好！今天过得怎么样？有没有什么我可以帮你的？比如说，我可以分享一些有趣的事实，或者帮你解答问题。如果你对历史感兴趣，我可以告诉你关于古罗马的趣事；如果你喜欢科学，我们可以聊聊宇宙中的黑洞！Human: I'm doing well! 我就想跟 AI进行对话AI:> Finished chain.

AI回复：

太好了，很高兴你想要聊天！? 那我们可以聊点有趣的话题。比如，你知道吗，AI其实也在不断学习中，就像人类一样。不过我的学习主要依赖于数据和算法。你对AI是怎么工作的感兴趣吗？或者，我们也可以聊聊其他话题，像电影、音乐、旅行经历之类的！

Memory和LLM上下文区别：作用是一样的，memory是对llm上下文做了一些管理

其他例子：给公司商品取名字

LLMChain = LLM+Prompt

from langchain.prompts import PromptTemplatefrom langchain_community.llms import Tongyi  # 导入通义千问Tongyi模型# 设置通义千问API密钥DASHSCOPE_API_KEY = os.getenv("DASHSCOPE_API_KEY") # 加载 Tongyi 模型llm = Tongyi(model_name="qwen-turbo", dashscope_api_key=DASHSCOPE_API_KEY)  # 使用通义千问qwen-turbo模型# 创建Prompt Templateprompt = PromptTemplate(    input_variables=["product"],    template="What is a good name for a company that makes {product}?",)from langchain.chains import LLMChain# 创建LLMChain = LLM + promptchain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt)# 传入用户输入的inputchain.run("编写代码")

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