LangGraph原理
🦜🕸️LangGraph ⚡ 以图的方式构建语言代理 ⚡
官方文档地址:https://langchain-ai.github.io/langgraph/
LangGraph 是一个用于构建具有 LLMs 的有状态、多角色应用程序的库,用于创建代理和多代理工作流。与其他 LLM 框架相比,它提供了以下核心优势:循环、可控性和持久性。
LangGraph 允许您定义涉及循环的流程,这对于大多数代理架构至关重要。作为一种非常底层的框架,它提供了对应用程序的流程和状态的精细控制,这对创建可靠的代理至关重要。此外,LangGraph 包含内置的持久性,可以实现高级的“人机交互”和内存功能。
LangGraph 是 LangChain 的高级库,为大型语言模型(LLM)带来循环计算能力。它超越了 LangChain 的线性工作流,通过循环支持复杂的任务处理。
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状态:维护计算过程中的上下文,实现基于累积数据的动态决策。
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节点:代表计算步骤,执行特定任务,可定制以适应不同工作流。
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边:连接节点,定义计算流程,支持条件逻辑,实现复杂工作流

langgraph主要功能
langgraph代码初认识
安装langgraph库
pip install -U langgraph示例代码
LangGraph 的一个核心概念是状态。每次图执行都会创建一个状态,该状态在图中的节点执行时传递,每个节点在执行后使用其返回值更新此内部状态。图更新其内部状态的方式由所选图类型或自定义函数定义。
让我们看一个可以使用搜索工具的简单代理示例。
pip install langchain-openaisetx OPENAI_BASE_URL "https://api.openai.com/v1"setx OPENAI_API_KEY "sk-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"可以选择设置 LangSmith 以实现最佳的可观察性。
setx LANGSMITH_TRACING "true"setx LANGSMITH_API_KEY "xxxxxxxxxxxxxxxx"from typing import Literalfrom langchain_core.messages import HumanMessagefrom langchain_core.tools import toolfrom langchain_openai import ChatOpenAI# pip install langgraphfrom langgraph.checkpoint.memory import MemorySaverfrom langgraph.graph import END, StateGraph, MessagesStatefrom langgraph.prebuilt import ToolNode
# 定义工具函数,用于代理调用外部工具@tooldef search(query: str): """模拟一个搜索工具""" if "上海" in query.lower() or "Shanghai" in query.lower(): return "现在30度,有雾." return "现在是35度,阳光明媚。"
# 将工具函数放入工具列表tools = [search]
# 创建工具节点tool_node = ToolNode(tools)
# 1.初始化模型和工具,定义并绑定工具到模型model = ChatOpenAI(model="gpt-4o", temperature=0).bind_tools(tools)
# 定义函数,决定是否继续执行def should_continue(state: MessagesState) -> Literal["tools", END]: messages = state['messages'] last_message = messages[-1] # 如果LLM调用了工具,则转到“tools”节点 if last_message.tool_calls: return "tools" # 否则,停止(回复用户) return END
# 定义调用模型的函数def call_model(state: MessagesState): messages = state['messages'] response = model.invoke(messages) # 返回列表,因为这将被添加到现有列表中 return {"messages": [response]}
# 2.用状态初始化图,定义一个新的状态图workflow = StateGraph(MessagesState)# 3.定义图节点,定义我们将循环的两个节点workflow.add_node("agent", call_model)workflow.add_node("tools", tool_node)
# 4.定义入口点和图边# 设置入口点为“agent”# 这意味着这是第一个被调用的节点workflow.set_entry_point("agent")
# 添加条件边workflow.add_conditional_edges( # 首先,定义起始节点。我们使用`agent`。 # 这意味着这些边是在调用`agent`节点后采取的。 "agent", # 接下来,传递决定下一个调用节点的函数。 should_continue,)
# 添加从`tools`到`agent`的普通边。# 这意味着在调用`tools`后,接下来调用`agent`节点。workflow.add_edge("tools", 'agent')
# 初始化内存以在图运行之间持久化状态checkpointer = MemorySaver()
# 5.编译图# 这将其编译成一个LangChain可运行对象,# 这意味着你可以像使用其他可运行对象一样使用它。# 注意,我们(可选地)在编译图时传递内存app = workflow.compile(checkpointer=checkpointer)
# 6.执行图,使用可运行对象final_state = app.invoke( {"messages": [HumanMessage(content="上海的天气怎么样?")]}, config={"configurable": {"thread_id": 42}})# 从 final_state 中获取最后一条消息的内容result = final_state["messages"][-1].contentprint(result)final_state = app.invoke( {"messages": [HumanMessage(content="我问的那个城市?")]}, config={"configurable": {"thread_id": 42}})result = final_state["messages"][-1].contentprint(result)上海现在的天气是30度,有雾。现在,当我们传递相同的 "thread_id" 时,对话上下文将通过保存的状态(即存储的消息列表)保留下来。
final_state = app.invoke( {"messages": [HumanMessage(content="我问的那个城市?")]}, config={"configurable": {"thread_id": 42}})result = final_state["messages"][-1].contentprint(result)你问的是上海的天气。上海现在的天气是30度,有雾。代码逐步分解
初始化模型和工具
- 我们使用
ChatOpenAI作为我们的 LLM。**注意:**我们需要确保模型知道可以使用哪些工具。我们可以通过将 LangChain 工具转换为 OpenAI 工具调用格式来完成此操作,方法是使用.bind_tools()方法。 我们定义要使用的工具——在本例中是搜索工具。创建自己的工具非常容易——请参阅此处的文档了解如何操作 此处。
用状态初始化图
- 我们通过传递状态模式(在本例中为
MessagesState)来初始化图(StateGraph)。MessagesState是一个预构建的状态模式,它具有一个属性,一个 LangChainMessage对象列表,以及将每个节点的更新合并到状态中的逻辑。
定义图节点
我们需要两个主要节点
agent节点:负责决定采取什么(如果有)行动。 调用工具的tools节点:如果代理决定采取行动,此节点将执行该行动。
定义入口点和图边
首先,我们需要设置图执行的入口点——agent 节点。
然后,我们定义一个普通边和一个条件边。条件边意味着目的地取决于图状态(MessageState)的内容。在本例中,目的地在代理(LLM)决定之前是未知的。
- 条件边:调用代理后,我们应该要么 普通边:调用工具后,图应该始终返回到代理以决定下一步操作。
编译图
- 当我们编译图时,我们将其转换为 LangChain Runnable,这会自动启用使用您的输入调用
.invoke()、.stream()和.batch()。 我们还可以选择传递检查点对象以在图运行之间持久化状态,并启用内存、“人机交互”工作流、时间旅行等等。在本例中,我们使用MemorySaver——一个简单的内存中检查点。
执行图
- LangGraph 将输入消息添加到内部状态,然后将状态传递给入口点节点
"agent"。"agent"节点执行,调用聊天模型。 聊天模型返回AIMessage。LangGraph 将其添加到状态中。 图循环以下步骤,直到AIMessage上不再有tool_calls。 执行进度到特殊的END值,并输出最终状态。因此,我们得到所有聊天消息的列表作为输出。
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