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一、LangChain 基本理论与架构
1.1 核心设计思想
LangChain 通过模块化组件连接大语言模型（LLM）与外部系统，解决LLM的三大局限：
- 无状态性：通过 Memory 管理上下文
- 知识滞后：通过 Data Connection 接入实时数据
- 功能单一：通过 Agents 调用工具链
1.2 核心组件关系图
二、大模型应用最佳实践：Chains
2.1 链式编程范式（LCEL）
LangChain 0.1.x 引入声明式链构建语法：
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser
prompt = ChatPromptTemplate.from_template("翻译 {text} 到{target_language}")
model = ChatOpenAI(model="gpt-4o")
chain = prompt | model | StrOutputParser() # 管道运算符组合组件
print(chain.invoke({"text": "Hello World", "target_language": "法语"}))
# 输出: Bonjour le monde
2.2 复杂链构建实战
文档总结链（融合检索与生成）：
from langchain.chains import RetrievalQA
from langchain_community.vectorstores import Chroma
# 1. 构建向量库
vectorstore = Chroma.from_documents(docs, OpenAIEmbeddings())
# 2. 创建总结链
qa_chain = RetrievalQA.from_chain_type(
llm=ChatOpenAI(),
retriever=vectorstore.as_retriever(),
chain_type="stuff" # 简单文档拼接
)
response = qa_chain.run("量子计算的主要挑战是什么？")
💡 关键技巧：chain_type="map_reduce" 处理长文档时避免上下文丢失
三、框架原生数据处理流：Data Connection
3.1 构建知识库
3.2 数据处理代码实现
from langchain_community.document_loaders import WebBaseLoader
from langchain_text_splitters import RecursiveCharacterTextSplitter
from langchain_openai import OpenAIEmbeddings
from langchain_community.vectorstores import FAISS
# 1. 加载文档
loader = WebBaseLoader("https://example.com/tech-article")
docs = loader.load()
# 2. 智能分块（保留上下文）
splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(
chunk_size=1000,
chunk_overlap=200,
separators=["\n\n", "。", "！"]
)
chunks = splitter.split_documents(docs)
# 3. 向量化存储
vectorstore = FAISS.from_documents(chunks, OpenAIEmbeddings())
⚠️ 分割参数建议：技术文档用 chunk_size=500-800，对话数据用 chunk_size=300
四、核心模块实战：Model I/O 与 Memory
4.1 动态提示工程
prompt_template = """
你是一位{role}，请根据历史对话回答问题：
{history}
当前问题：{input}
"""
prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你正在扮演{role}"),
("human", "{user_query}")
])
4.2 记忆管理三模式对比
| 记忆类型 | 适用场景 | 代码示例 |
|---|---|---|
| ConversationBufferMemory | 短对话 (<5轮) | memory.save_context({"input": "Hi"}, {"output": "Hello"}) |
| ConversationBufferWindowMemory | 长对话 (固定窗口) | memory = ConversationBufferWindowMemory(k=3) |
| ConversationSummaryMemory | 超长对话 (摘要压缩) | memory = ConversationSummaryMemory(llm=llm) |
五、构建智能代理系统：Agents
5.1 Agent 核心工作流
5.2 多工具代理实战
from langchain.agents import create_tool_calling_agent
from langchain.tools import TavilySearchResults
# 1. 工具定义
search_tool = TavilySearchResults(max_results=2)
tools = [search_tool]
# 2. 代理创建
agent = create_tool_calling_agent(
llm=ChatOpenAI(model="gpt-4-turbo"),
tools=tools,
prompt=hub.pull("hwchase17/openai-functions-agent")
)
# 3. 执行查询
agent_executor.invoke({"input": "特斯拉2025年Q1营收增长率是多少？"})
✅ 输出示例：
思考：需要查询特斯拉最新财报
动作：调用Tavily搜索工具
参数：{"query": "Tesla 2025 Q1 revenue growth"}
结果：同比增长28.5%
回答：特斯拉2025年第一季度营收同比增长28.5%
六、实战：智能翻译助手开发
6.1 系统架构设计
from langchain.chains import TransformChain
def translate_pipeline():
# 1. 输入处理链
input_chain = TransformChain(
input_variables=["text", "target_lang"],
output_variables=["cleaned_text"],
transform=preprocess_text # 清理特殊字符
)
# 2. 翻译链
prompt = ChatPromptTemplate.from_template("将{text}翻译成{target_lang}，保持专业术语准确")
llm_chain = prompt | ChatAnthropic(model="claude-3-sonnet") | StrOutputParser()
# 3. 后处理链
output_chain = TransformChain(...) # 术语校正
return input_chain | llm_chain | output_chain
6.2 高级功能集成
# 术语库向量检索
def retrieve_terms(query):
term_db = FAISS.load_local("glossary_vec")
return term_db.similarity_search(query)
# 翻译链增强
llm_chain = prompt | {
"context": lambda x: retrieve_terms(x["text"]),
"question": itemgetter("text")
} | llm
七、性能优化与生产部署
7.1 关键指标监控表
7.2 部署最佳实践
# 使用LangChain CLI部署
langchain deploy --app my_agent.py --name translation-agent
# 启用实时追踪
export LANGCHAIN_TRACING_V2=true
export LANGCHAIN_API_KEY="your_api_key"
结语：“LangChain 的真正力量在于将孤立的AI能力转化为可编排的工作流” ，更多AI大模型应用开发学习视频内容和资料，尽在聚客AI学院。
