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手把手教你用 Python 从零写一个自己的 Agent(带记忆+工具调用)

  • 2026-10-11 07:35:10
手把手教你用 Python 从零写一个自己的 Agent(带记忆+工具调用)

不止会用框架,自己动手写一个带记忆和工具的智能体,真的没那么难。

前言

我写过不少 Agent 应用,也用过 OpenClaw、LangChain 这类框架。但说真的,只有自己从头写一遍,才真正理解 Agent 是怎么工作的。

今天这篇文章,我把最近写的一个 Python Agent 完整分享出来。它具备:

  • 长期记忆(基于 MySQL,支持多会话)

  • 工具调用(天气查询、数学计算,可无限扩展)

  • ReAct 风格的自主推理

  • 命令行交互 + 会话管理

所有代码都可以直接复制运行,我会把每一步的坑都标出来。


一、为什么要自己写,而不是直接用框架?

市面上 Agent 框架很多,但新手往往会遇到几个问题:

  • 配置复杂,依赖冲突

  • 黑盒太多,不知道内部到底发生了什么

  • 调试困难,出错不知道改哪里

  • Token 消耗巨大(框架经常调用多次 LLM)

自己写一个简化版 Agent,代码不超过 200 行,却能让你彻底理解 记忆存储、工具调用、消息循环 这三个核心机制。


二、整体架构设计

我们的 Agent 包含五个模块:

text

1. 数据库层  → 存储所有会话消息(JSON格式)
2. LLM 层   → 调用阿里云 DashScope(兼容OpenAI接口)
3. 工具层   → 定义函数 + 描述(JSON Schema)
4. 执行器   → 根据 LLM 返回的 tool_calls 调用真实函数
5. 交互层   → 命令行 + 会话切换命令
流程图:

三、环境准备

3.1 安装依赖

bash

pip install pymysql openai

注意:openai 库需要 1.0 以上版本,建议 pip install --upgrade openai

3.2 安装 MySQL(如果没有)

  • Windows:下载 MySQL Installer

  • macOS:brew install mysql

  • Ubuntu:sudo apt install mysql-server

启动 MySQL,创建一个数据库:

sql

CREATEDATABASE agent_db;

3.3 获取 LLM API Key

我使用的是 阿里云百炼平台(qwen-plus 模型),新用户有免费额度。也可以换成 DeepSeek、OpenAI 等,只需要修改 base_url 和 api_key。


四、完整代码(逐段讲解)

4.1 数据库配置和初始化

python

DB_CONFIG ={"host":"localhost","user":"root","password":"你的MySQL密码",# 务必修改"database":"agent_db","port":3306,"charset":"utf8mb4"}
初始化表结构(自动创建 conversation_messages 表):
# ================= 初始化 MySQL 表结构 =================def init_db():    """确保 conversation_messages 表存在"""    conn = pymysql.connect(**DB_CONFIG)    cursor = conn.cursor()    cursor.execute("""        CREATE TABLE IF NOT EXISTS conversation_messages (            id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,            session_id VARCHAR(64) NOT NULL,            message_data JSON NOT NULL,            created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,            INDEX idx_session_id (session_id)        ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4    """)    conn.commit()    cursor.close()    conn.close()

4.2 消息存取函数

python

# ================= 保存单条消息到数据库 =================def save_message(session_id: str, message_dict: dict):    """将一条消息(dict格式)存入数据库"""    conn = pymysql.connect(**DB_CONFIG)    cursor = conn.cursor()    json_str = json.dumps(message_dict, ensure_ascii=False)    cursor.execute(        "INSERT INTO conversation_messages (session_id, message_data) VALUES (%s, %s)",        (session_id, json_str)    )    conn.commit()    cursor.close()    conn.close()# ================= 加载指定会话的所有历史消息 =================def load_history(session_id: str):    """返回该会话的消息列表(按时间升序)"""    conn = pymysql.connect(**DB_CONFIG)    cursor = conn.cursor()    cursor.execute(        "SELECT message_data FROM conversation_messages WHERE session_id = %s ORDER BY id ASC",        (session_id,)    )    rows = cursor.fetchall()    cursor.close()    conn.close()    messages = [json.loads(row[0]) for row in rows]    return messages# ================= 获取所有已存在的会话ID =================def list_sessions():    """返回数据库中的所有 session_id(去重)"""    conn = pymysql.connect(**DB_CONFIG)    cursor = conn.cursor()    cursor.execute("SELECT DISTINCT session_id FROM conversation_messages ORDER BY session_id")    sessions = [row[0] for row in cursor.fetchall()]    cursor.close()    conn.close()    return sessions
L

4.3 LLM 客户端(使用阿里云 DashScope)

# ================= DeepSeek 客户端配置 =================client = OpenAI(    api_key="sk-b0fa1ae8668449a4815b01d268419758",  # 请替换为你的真实 API Key    base_url="https://dashscope.aliyuncs.com/compatible-mode/v1")

4.4 定义工具函数

#================= 工具函数(天气、计算) =================def get_weather(city: str) -> str:    weather_db = {"北京": "晴天,30度", "上海": "小雨,22度", "广州": "雷阵雨,30度"}    return weather_db.get(city, f"未找到{city}的天气")def calculate(expression: str) -> str:    try:        result = eval(expression)        return f"计算结果: {result}"    except:        return "表达式错误"

4.5 工具描述(给 LLM 看的)

python

tools = [    {        "type": "function",        "function": {            "name": "get_weather",            "description": "查询某个城市的天气",            "parameters": {                "type": "object",                "properties": {"city": {"type": "string", "description": "城市名"}},                "required": ["city"]            }        }    },    {        "type": "function",        "function": {            "name": "calculate",            "description": "计算数学表达式",            "parameters": {                "type": "object",                "properties": {"expression": {"type": "string", "description": "数学表达式"}},                "required": ["expression"]            }        }    }]

4.6 Agent 核心执行器

python

available_functions = {"get_weather": get_weather, "calculate": calculate}def run_agent(messages, session_id):    """    处理当前对话历史(内存中的 messages 列表),    调用模型、执行工具、保存新消息到数据库,并返回更新后的 messages。    """    response = client.chat.completions.create(        model="qwen-plus",        messages=messages,        tools=tools,        tool_choice="auto"    )    response_message = response.choices[0].message    tool_calls = response_message.tool_calls    # 保存模型的初始响应    msg_dict = response_message.model_dump()    messages.append(msg_dict)    save_message(session_id, msg_dict)    if not tool_calls:        print("Agent:", response_message.content)        return messages    # 执行工具调用    for tool_call in tool_calls:        func_name = tool_call.function.name        func_args = json.loads(tool_call.function.arguments)        result = available_functions[func_name](**func_args)        print(f"[工具调用] {func_name}({func_args}) -> {result}")        tool_msg = {            "role": "tool",            "tool_call_id": tool_call.id,            "content": result        }        messages.append(tool_msg)        save_message(session_id, tool_msg)    # 生成最终回复    final_response = client.chat.completions.create(        model="qwen-plus",        messages=messages    )    final_message = final_response.choices[0].message    final_dict = final_message.model_dump()    messages.append(final_dict)    save_message(session_id, final_dict)    print("Agent:", final_message.content)    return messages
4.7 交互式命令行(支持会话管理)

实现了以下命令:

  • /new – 新建会话

  • /list – 列出所有历史会话

  • /switch <会话名> – 切换到已有会话

  • /exit – 退出


五、运行效果演示

启动程序:

bash

python agent.py

首次运行会提示新建会话,输入 test 回车。

text

你: 北京今天天气怎么样?[工具调用] get_weather({'city': '北京'}) -> 晴天,30度Agent: 北京今天天气晴朗,气温30度。

text

你: 计算 123 * 456[工具调用] calculate({'expression': '123*456'}) -> 计算结果: 56088Agent: 123乘以456的结果是56088。

切换会话:

text

你: /new请输入新会话名称: 数学专聊已切换到新会话: 数学专聊,历史为空。

你会发现切换到另一个会话后,之前的对话完全独立,互不干扰。


六、你可以扩展的功能

  1. 增加更多工具

    • 联网搜索(调用 SerpAPI 或自定义爬虫)

    • 发送邮件(smtplib)

    • 读写本地文件(开放一定权限)

    • 执行 Shell 命令(注意安全!)

  2. 接入更多渠道

    • 微信(使用 itchat 或企业微信 API)

    • 钉钉、飞书机器人

    • Telegram Bot

  3. 优化记忆

    • 限制会话长度(自动裁剪历史)

    • 添加向量数据库(RAG)支持长文本检索

  4. 支持流式输出

    • 设置 stream=True,逐步显示回复


七、避坑指南

7.1 关于 API Key

代码中直接写了 api_key,发布到公众号时我已经打码。你自己使用时务必替换成真实的 Key,并且不要提交到公开 GitHub 仓库。

7.2 数据库连接失败

  • 确认 MySQL 服务已启动

  • 检查用户名、密码、端口(默认3306)

  • 如果使用 MAMP/XAMPP,端口可能是 8889

7.3 工具调用不触发

  • 检查 tools 中的 description 是否清晰

  • 确认 tool_choice="auto"(不要强制某个工具)

  • 尝试问:“调用 get_weather 查询北京天气” 这种明确指令

7.4 Token 消耗

自己写的 Agent 比 OpenClaw 这类框架省很多 Token。因为:

  • 只有需要工具时才二次调用

  • 没有额外的系统提示词和插件开销

实测一次简单对话消耗不到 200 tokens。


八、总结

通过这 200 行代码,你实现了一个具备以下能力的 Agent:

特性
实现方式
长期记忆
MySQL 存储完整对话记录
多会话
基于 session_id 隔离
工具调用
OpenAI Function Calling 标准
自主推理
LLM 自动决定何时用工具

框架会过时,但底层原理不会。

如果你想深入学习 Agent 开发,强烈建议自己从头写一个最小版本。当你把这段代码跑通的那一刻,你会对 LangChain、OpenClaw 等框架的内部机制豁然开朗。


附录:完整代码获取

由于公众号篇幅限制,完整代码请关注本公众号回复‘agent代码’获取,或者联系小夭也可以,或者直接复制文章中分散的代码块,按顺序拼接即可运行。

如果你在运行中遇到任何问题,欢迎留言,我会尽力解答。


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