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Python+langchain框架开发Ai智能体系列(一)

  • 2026-10-02 12:45:23
Python+langchain框架开发Ai智能体系列(一)
目标:Python+langchain开发框架跑通一个阿里云千问百炼平台中大模型的api接口调用本地AI私有知识库(RAG)来进行问答代码已调试通过如下:
环境:
  • windows11
  • python3.9+ 版本可以高于3.9但是不能低于3.9版本
  • langchain用pip自行安装即可
  • VsCode编辑器
说明:复制拿去直接用即可,只需要把帝18行的变量DASHSCOPE_API_KEY替换为自己的千问的key即可直接进行问答。

阿里云百炼:https://bailian.console.aliyun.com

import osimport shutilfrom typing import List# LangChain 核心组件from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitterfrom langchain_community.vectorstores import Chromafrom langchain_community.document_loaders import TextLoader, DirectoryLoaderfrom langchain_core.documents import Documentfrom langchain_core.prompts import ChatPromptTemplatefrom langchain_core.output_parsers import StrOutputParserfrom langchain_core.runnables import RunnablePassthrough# 阿里云组件from langchain_dashscope import DashScopeEmbeddings, ChatDashScopeimport dashscope# ==========================================# ⚙️ 配置区域# ==========================================DASHSCOPE_API_KEY = "自己的阿里千问百炼平台申请的api的key"  # 替换为你的 Keydashscope.api_key = DASHSCOPE_API_KEY# 本地 Chroma 数据库存储路径PERSIST_DIRECTORY = "./chroma_db_rag"# 如果想要重置数据库,删除这个文件夹即可if os.path.exists(PERSIST_DIRECTORY):    print(f"📂 发现现有数据库: {PERSIST_DIRECTORY}")    # 如果想每次重新构建,取消下面这行的注释    # shutil.rmtree(PERSIST_DIRECTORY) else:    print(f"📂 将创建新数据库: {PERSIST_DIRECTORY}")# ==========================================# 1. 文档加载与切片 (Chunking)# ==========================================def load_and_split_documents():    print("\n📄 步骤 1: 加载并切片文档...")    # 【模拟数据】实际项目中,你可以用 DirectoryLoader('./my_docs', glob="**/*.txt")    # 替代向量数据库数据,生成一些稍微长一点的模拟文档    raw_docs = [        Document(page_content="""        阿里巴巴的通义千问大模型(Qwen)是阿里云研发的大语言模型。        2026年,Qwen-Max 版本发布,它在逻辑推理、代码生成和多模态理解上达到了新的高度。        Qwen 支持超过 100 种语言,并且在长上下文窗口(Long Context)方面表现优异,能够处理百万字级别的文档。        通义千问的底层架构采用了混合注意力机制,极大地提高了推理速度。        """, metadata={"source": "qwen_intro.txt"}),        Document(page_content="""        RAG(检索增强生成)是目前大模型应用最实用的技术架构。        它的核心流程包括:文档切片、向量化(Embedding)、存入向量数据库、检索相关片段、最后由 LLM 生成答案。        通过 RAG,大模型可以利用私有知识库回答问题,有效解决了幻觉问题(Hallucination)。        Chroma 是一个轻量级、易于使用的本地向量数据库,非常适合开发者快速原型开发。        LangChain 提供了完整的工具链来串联这些步骤,通过 LCEL 语法可以极大地简化代码。        """, metadata={"source": "rag_concept.txt"}),        Document(page_content="""        LangChain 的 LCEL (LangChain Expression Language) 是一种声明式的语法。        它允许开发者使用管道符 '|' 将组件串联起来,例如:Retriever | Prompt | Model。        这种写法不仅代码简洁,还天然支持流式输出(Streaming)和异步调用。        在 RAG 场景中,LCEL 可以轻松实现并行检索和上下文组装。        """, metadata={"source": "langchain_tips.txt"})    ]    # 【关键步骤】文本切片    # chunk_size: 每块的大小 (字符数)    # chunk_overlap: 块之间的重叠部分 (防止切断语义)    text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(        chunk_size=200,  # 每个切片约 200 字        chunk_overlap=20, # 重叠 20 字,保持上下文连贯        length_function=len,        separators=["\n\n", "\n", "。", "!", "?", " ", ""]    )    splits = text_splitter.split_documents(raw_docs)    print(f"✅ 文档切片完成!共生成 {len(splits)} 个片段。")    for i, split in enumerate(splits):        print(f"   - 片段 {i+1}: {split.page_content[:50]}...")    return splits# ==========================================# 2. 向量化与存入 Chroma (Embedding & Storage)# ==========================================def create_vector_store(documents: List[Document]):    print("\n💾 步骤 2: 向量化并存入 Chroma 数据库...")    # 初始化 Embedding 模型 (使用阿里云)    embeddings = DashScopeEmbeddings(model="text-embedding-v3")    # 【核心】创建 Chroma 向量存储    # persist_directory 指定本地存储路径,这样数据就不会丢失    vector_store = Chroma.from_documents(        documents=documents,        embedding=embeddings,        persist_directory=PERSIST_DIRECTORY,        collection_name="my_rag_collection"    )    print(f"✅ 向量数据库已保存至: {os.path.abspath(PERSIST_DIRECTORY)}")    return vector_store# ==========================================# 3. 加载现有的 Chroma 数据库# ==========================================def load_existing_vector_store():    print("\n📂 步骤 3: 加载本地已有的向量数据库...")    embeddings = DashScopeEmbeddings(model="text-embedding-v3")    # 直接从磁盘加载,无需重新向量化,速度极快    vector_store = Chroma(        persist_directory=PERSIST_DIRECTORY,        embedding_function=embeddings,        collection_name="my_rag_collection"    )    print("✅ 数据库加载成功!")    return vector_store# ==========================================# 4. 构建 RAG 链条 (LCEL)# ==========================================def build_rag_chain(vector_store):    print("\n⛓️ 步骤 4: 构建 RAG 链路...")    # 初始化检索器    # search_kwargs: 检索时返回最相关的 k 个片段    retriever = vector_store.as_retriever(search_kwargs={"k": 2})    # 提示词模板    template = """你是一个基于本地知识库的智能助手。请严格根据以下【参考上下文】回答用户问题。如果上下文中没有答案,请直接说“根据本地知识库无法回答”,不要编造。【参考上下文】:{context}【用户问题】:{question}【回答】:"""    prompt = ChatPromptTemplate.from_template(template)    # 初始化大模型    # llm = ChatDashScope(model="qwen-plus", temperature=0.1)    llm = NativeQwenChat(model="qwen-plus", temperature=0.1, api_key=DASHSCOPE_API_KEY)    # 格式化函数    def format_docs(docs):        return "\n\n---\n\n".join(doc.page_content for doc in docs)    # LCEL 链条    rag_chain = (        {"context": retriever | format_docs, "question": RunnablePassthrough()}        | prompt        | llm        | StrOutputParser()    )    print("✅ RAG 链条构建完成!")    return rag_chain# ==========================================# 5. 初始化大模型 (LLM)# ==========================================# llm = ChatOpenAI(model="gpt-4o", temperature=0)from typing import Any, List, Optional, Iteratorfrom langchain_core.callbacks.manager import CallbackManagerForLLMRunfrom langchain_core.language_models.chat_models import BaseChatModelfrom langchain_core.messages import AIMessage, BaseMessage, HumanMessage, SystemMessagefrom langchain_core.outputs import ChatGeneration, ChatResultfrom langchain_dashscope import DashScopeEmbeddings # Embedding 通常没问题,保留使用class NativeQwenChat(BaseChatModel):    """    因我本地是python3.9版本问题,框架中的ChatDashScope函数直接获取API认证的方法不可用获取不到client对象,所以此处封装了千问原生sdk的方法来调用api token认证的问题    """    model_name: str = "qwen-plus"    temperature: float = 0.1    @property    def _llm_type(self) -> str:        return "native_qwen"    def _generate(        self,        messages: List[BaseMessage],        stop: Optional[List[str]] = None,        run_manager: Optional[CallbackManagerForLLMRun] = None,        **kwargs: Any,    ) -> ChatResult:        # 1. 转换 LangChain 消息格式为 DashScope 格式        ds_messages = []        for msg in messages:            if isinstance(msg, HumanMessage):                ds_messages.append({"role": "user", "content": msg.content})            elif isinstance(msg, AIMessage):                ds_messages.append({"role": "assistant", "content": msg.content})            elif isinstance(msg, SystemMessage):                ds_messages.append({"role": "system", "content": msg.content})            else:                ds_messages.append({"role": "user", "content": str(msg.content)})        # 2. 【关键】直接调用原生 SDK        try:            response = dashscope.Generation.call(                model=self.model_name,                messages=ds_messages,                temperature=self.temperature,                result_format='message',  # 返回 message 格式                stream=False            )            if response.status_code != 200:                raise Exception(f"API Error: {response.code} - {response.message}")            # 3. 解析响应            content = response.output.choices[0].message.content            generation = ChatGeneration(message=AIMessage(content=content))            return ChatResult(generations=[generation])        except Exception as e:            raise Exception(f"NativeQwen Call Failed: {str(e)}")# ==========================================# 🏃 主程序入口# ==========================================if __name__ == "__main__":    # 模式选择:如果是第一次运行,或者删除了数据库文件夹,则执行构建    if not os.path.exists(os.path.join(PERSIST_DIRECTORY, "chroma.sqlite3")):        print("🚀 检测到首次运行,开始构建知识库...")        docs = load_and_split_documents()        vector_store = create_vector_store(docs)    else:        print("🚀 检测到已有知识库,直接加载...")        # 即使不重新切片,也可以手动添加新文档(此处省略,演示加载逻辑)        vector_store = load_existing_vector_store()    # 构建链条    rag_chain = build_rag_chain(vector_store)    # 交互式问答循环    print("\n" + "="*50)    print("🤖 RAG 系统已就绪!输入 'quit' 退出。")    print("="*50)    while True:        try:            query = input("\n👤 请输入问题: ").strip()            if query.lower() in ['quit', 'exit', 'q']:                print("👋 再见!")                break            if not query:                continue            print("🤖 AI 正在思考...", end="\r")            # 流式输出            print("🤖 AI 回答: ", end="", flush=True)            for chunk in rag_chain.stream(query):                print(chunk, end="", flush=True)            print("\n") # 换行        except KeyboardInterrupt:            print("\n👋 强制退出。")            break        except Exception as e:            print(f"\n❌ 发生错误: {e}")            import traceback            traceback.print_exc()

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