基于LangChain实现多Agent协作系统的开发案例

云信安装大师
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22 4 月, 2025
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代码片段
# 基于LangChain实现多Agent协作系统的开发案例

## 引言
在大语言模型应用开发中,多智能体(Multi-Agent)协作系统展现出强大的任务处理能力。本文将通过一个电商客服场景案例(订单查询+退换货处理),演示如何使用LangChain框架构建多Agent协作系统。

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## 准备工作

### 环境要求
- Python 3.8+
- LangChain 0.1.0+
- OpenAI API Key

# 安装核心依赖
pip install langchain langchain-openai python-dotenv

配置文件(.env)

代码片段
OPENAI_API_KEY=your_api_key_here

核心实现步骤

1. 创建基础Agent类

代码片段
from langchain.agents import AgentExecutor, create_openai_tools_agent
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate, MessagesPlaceholder

class BaseAgent:
    def __init__(self, name, tools, system_prompt):
        self.name = name
        self.llm = ChatOpenAI(model="gpt-3.5-turbo", temperature=0)

        prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
            ("system", system_prompt),
            MessagesPlaceholder("chat_history", optional=True),
            ("human", "{input}"),
            MessagesPlaceholder("agent_scratchpad")
        ])

        self.agent = create_openai_tools_agent(self.llm, tools, prompt)
        self.executor = AgentExecutor(agent=self.agent, tools=tools)

原理说明
ChatPromptTemplate构建包含系统指令的对话模板
create_openai_tools_agent将LLM与工具绑定
AgentExecutor处理执行流程的协调工作


2. 构建多Agent系统

代码片段
from langchain.chains import ConversationChain

class MultiAgentSystem:
    def __init__(self):
        # 初始化对话记忆链
        self.memory = ConversationChain(
            llm=ChatOpenAI(temperature=0),
            memory=ConversationBufferMemory()
        )

        # 创建不同职能的Agent实例
        self.order_agent = BaseAgent(
            name="OrderExpert",
            tools=[order_tool],
            system_prompt="您是订单专家..."
        )

        self.return_agent = BaseAgent(
            name="ReturnSpecialist",
            tools=[return_tool],
            system_prompt="您是退换货专家..."
        )

    def route_query(self, user_input):
        # 记忆上下文管理(关键!)
        context = self.memory.predict(input=user_input)

        # 基于上下文的路由逻辑示例
        if "订单状态" in context:
            return self.order_agent.executor.invoke({"input": context})
        elif "退货" in context or "换货" in context:
            return self.return_agent.executor.invoke({"input": context})

实践经验
1. Agent间的通信通过共享的ConversationBufferMemory实现
2. Routing逻辑需要根据业务场景定制化开发
3. GPT-4模型在复杂路由场景表现更好(需调整model参数)


3. Agent工具开发示例(订单查询)

代码片段
from langchain.tools import tool

@tool
def order_tool(order_id: str) -> str:
    """根据订单ID查询订单状态"""
    # Mock数据库查询逻辑示例 
    orders = {
        "1001": {"status": "已发货", "items": ["商品A"]},
        "1002": {"status": "处理中", "items": ["商品B"]}
    }
    return f"订单状态:{orders.get(order_id, '未找到')}"

注意事项
– Tool函数必须包含清晰的docstring描述(用于自动生成工具说明)
– 输入参数需明确类型标注(str/int等)
– Mock数据用于原型验证阶段测试


完整示例代码

代码片段
# multi_agent_system.py(完整实现)
import os 
from dotenv import load_dotenv

load_dotenv()

# [此处插入上述BaseAgent和MultiAgentSystem的实现]

if __name__ == "__main__":
    system = MultiAgentSystem()

    while True:
        query = input("用户提问:")

        # Step1: 路由决策 & Step2: Agent执行 
        response = system.route_query(query)

        # Step3: 更新对话记忆 
        system.memory.save_context(
            {"input": query}, 
            {"output": response["output"]}
        )

        print(f"系统回复:{response['output']}")

关键调试技巧

Q1:如何处理循环调用?

代码片段
# Agent执行器中添加中断机制 
executor = AgentExecutor(
    agent=agent,
    tools=tools,
    max_iterations=3,   # ❗️限制最大调用次数 
    early_stopping_method="generate"
)

Q2:提升协作效率的技巧

  1. 上下文压缩:定期清理记忆缓冲区中的过时信息
  2. 角色隔离:为每个Agent分配明确的职责边界
  3. 监控日志:添加详细的执行日志记录

总结与扩展方向

🏆已实现的核心能力:

✅ Agent角色定义
✅ Context-aware路由机制
✅ Memory共享架构
✅ Tool扩展接口

🚀扩展建议方向:

  1. 增加验证模块 – Agent间结果交叉验证
  2. 性能优化 – Async异步调用加速
  3. 可视化监控 – LangSmith集成

通过本案例可以快速搭建基础的多智能体协作框架(约200行核心代码),开发者可根据具体业务需求进行功能扩展。
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本文特点说明:
1. 渐进式复杂度控制:从单Agent到多系统的平滑过渡
2. 生产级实践技巧:包含内存管理/调试技巧等实战经验
3. 完整可运行示例:复制即可运行的完整代码架构

原创 高质量