news 2026/4/23 13:10:39

AI大模型应用开发 langchain 之 langchain 入门

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张小明

前端开发工程师

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AI大模型应用开发 langchain 之 langchain 入门

什么 langchain ?

LangChain是一个用于开发由大型语言模型( LLMs )支持的应用程序的框架。

从下面开始我们认知常用的 langchain 常用的生态库以及知识点。

资源库

langchain 有自己的生态,下面是 langchain 生态的一些常用的资源:

  • langchain /langchainjs
  • langchain 集成
  • langchain api
  • langserve
  • LangSmith
  • langgraph/langgraph cloud

langchain 不仅支持 Python 生态,也支持 TypeScript/JavaScript 生态,意味着开发者可以使用 JS 生态开发 AI 应用。

目前的 langchain 的版本是:v0.3+。langchain 集成众多的 llm 和组件,使得 AI 开发变得容易。

langchain 经典架构图

LCEL

LCEL 全称 LangChain Expression Language,是一种创建任意自定义链的方法。

核心模块和安装

langchain 目前是 v0.3+ 版本,如果使用了旧版本,可能有内容发生了变化。这里还是以 Python 为例:

  • langchain-core
  • langchain-community
  • langchain
  • langgraph
  • langserve
  • langsmith
  • langchain-cli

如果你是使用 pip 作为安装工具:

pip install langchain-core pip install langchain pip install langsmith pip install -U langgraph pip install "langserve[all]" pip install -U langchain-cli # 社区 pip install langchain_community # 大模型 pip install langchain-openai pip install -qU langchain-anthropic

langchain 组件

langchain 提供了很多的组件帮助开发方便的开发 LLM 应用:

术语说明
Prompt Template提示词模板,用于定义输入给模型的格式和内容。
Example selectors示例选择器,用于从一组示例中选择适当的示例以供参考或生成响应。
Chat models聊天模型,专门设计用于与用户进行对话和互动的语言模型。
Messages消息,指用户与模型之间的交流内容。
LLM大模型(旧语言模型),指大型预训练语言模型,通常用于生成和理解文本。
Output parsers输出解释器,用于处理和格式化模型生成的输出,使其更易于使用。
Document loaders文档加载器,用于将文档内容加载到系统中以便处理和分析。
Text splitters文本分割器,用于将长文本分割成较小的部分,以便更好地处理和分析。
Embedding models嵌入模型,将文本转换为向量表示,以便进行相似度计算和检索。
Vector stores向量存储,保存向量数据的数据库或系统,以支持高效的检索和查询。
Retrievers检索器,负责从存储中获取相关数据或信息的组件。
Indexing索引,建立数据结构以支持快速搜索和检索。
Tools工具,辅助完成特定任务的软件组件或功能。
Multimodal多模型,涉及处理和分析多种数据类型(如文本、图像等)的能力。
Agents代理(智能体),自动化执行特定任务的智能系统或程序。
Callbacks回调,允许在特定事件发生时执行自定义代码的机制。
自定义组件用户自定义的模块或功能,以扩展系统的功能或适应特定需求。
# PromptTemplate, ChatPromptTemplate from langchain_core.prompts import PromptTemplate, ChatPromptTemplate prompt_template = PromptTemplate.from_template("Tell me a joke about {topic}") prompt_template = ChatPromptTemplate([ ("system", "You are a helpful assistant"), ("user", "Tell me a joke about {topic}") ]) prompt_template.invoke({"topic": "cats"}) # example_selector class BaseExampleSelector(ABC): """Interface for selecting examples to include in prompts.""" @abstractmethod def select_examples(self, input_variables: Dict[str, str]) -> List[dict]: """Select which examples to use based on the inputs.""" @abstractmethod def add_example(self, example: Dict[str, str]) -> Any: """Add new example to store.""" prompt = FewShotPromptTemplate( example_selector=example_selector, # ... ) # chat model from langchain_openai import ChatOpenAI llm = ChatOpenAI(model="gpt-4o-mini") # message from langchain_core.messages import HumanMessage model.invoke([HumanMessage(content="Hello, how are you?")]) # llm from langchain_openai import OpenAI llm = OpenAI(model="gpt-3.5-turbo-instruct", n=2, best_of=2) # outparser str from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser parser = StrOutputParser() # loader from langchain_community.document_loaders.csv_loader import CSVLoader from langchain_community.document_loaders import PyPDFLoader # langchain_text_splitters from langchain_text_splitters import CharacterTextSplitter text_splitter = CharacterTextSplitter.from_tiktoken_encoder( encoding_name="cl100k_base", chunk_size=100, chunk_overlap=0 ) texts = text_splitter.split_text(document) # embedding_models: OpenAIEmbeddings 和 HuggingFaceEmbeddings and ZhipuAIEmbeddings from langchain_openai import OpenAIEmbeddings from langchain_huggingface import HuggingFaceEmbeddings from langchain_community.embeddings import ZhipuAIEmbeddings # vectorstores from langchain_core.vectorstores import InMemoryVectorStore from langchain_community.vectorstores import FAISS from langchain_chroma import Chroma vectorstore = InMemoryVectorStore.from_texts( [txt_content], embedding=embeddings, ) vectorstore = FAISS.from_documents(texts, embeddings) vector_store = Chroma( collection_name="example_collection", embedding_function=embeddings, persist_directory="./chroma_langchain_db", # Where to save data locally, remove if not necessary ) # retriever invoke retriever = vectorstore.as_retriever() docs = retriever.invoke("what did the president say about ketanji brown jackson?") # index from langchain.indexes import SQLRecordManager, index # tools from langchain_core.tools import tool @tool def multiply(a: int, b: int) -> int: """Multiply two numbers.""" return a * b # agent from langchain.agents import AgentExecutor agent = ( { "input": lambda x: x["input"], "agent_scratchpad": lambda x: format_to_openai_tool_messages( x["intermediate_steps"] ), "chat_history": lambda x: x["chat_history"], } | prompt | llm_with_tools | OpenAIToolsAgentOutputParser() ) agent_executor = AgentExecutor(agent=agent, tools=tools, verbose=True) ## langgraph create_tool_calling_agent from langchain.agents import create_tool_calling_agent agent = create_tool_calling_agent(model, tools, prompt) agent_executor = AgentExecutor(agent=agent, tools=tools) ## langgraphcreate_react_agent from langgraph.prebuilt import create_react_agent langgraph_agent_executor = create_react_agent(model, tools) # callbacks from langchain_core.callbacks import BaseCallbackHandler callbacks = [LoggingHandler()] chain = prompt | llm chain.invoke({"number": "2"}, config={"callbacks": callbacks})

大模型

在大模型应用中开发中,大模型直接用的是:

  • chat 大模型
  • embedding 大模型

常用的大模型和运行器

  • OpenAI/AzureOpenAI/OpenAIEmbeddings
  • Anthropic
  • vertexai
  • huggingface
  • aws
  • ollama
  • ZhipuAI
  • MistralAI
  • Baidu Qianfan

向量数据库

  • Chroma
  • FAISS
  • InMemoryVectorStore
  • Milvus
  • PGVector
  • Redis
  • SQLiteVec

运行环境

运行大模型,其实可以用不同的 python 运行环境

  1. 硬编码:使用编辑器硬编码
  2. jupyter notebook: python 代码能够分段,缓存数据,结构清晰, jupyter 推荐配合 vscode 使用,可以使用通用的编辑器。
  3. google 的Colabnotebooks, Colab 赠送不少的内存,对于小的应用基本够用了。如果没有使用过大概是这样的

一个简单的聊天

我们使用 zhipuAI,为什么?因为 zhipu AI 的 glm-4-flash 目前是免费调用。

如果还没有注册的新进入大模型应用开发的,可以考虑使用zhipu AI,质谱的支持自己的 sdk, 和 openAI 的方式以及 langchain 的 openAI 的方式调用大模型。

同时质朴也有 embeddings 模型速度可以,在初期学习已经够用了。

首先需要创建一个.env文件将质谱 AI 的 key 保存起来,方便访问。

OPENAI_API_KEY = your_zhupu_ai_key

langchain_openai 使用 ChatOpenAI 调用质谱 AI 的glm-4-flash大模型。同时我们需要传入openai_api_base地址。

import dotenv from langchain_openai import ChatOpenAI from langchain_core.messages import HumanMessage, SystemMessage from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate key = dotenv.get_variable(".env", "OPENAI_API_KEY") # 不同的版本不一样 model = ChatOpenAI( temperature=0.95, model="glm-4-flash", openai_api_key=key, openai_api_base="https://open.bigmodel.cn/api/paas/v4/" ) # 消息 messages = [ SystemMessage(content="Translate the following from English into Italian"), HumanMessage(content="hi!"), ] # invoke 调用模型 model.invoke(messages) # 格式化输出 parser = StrOutputParser() result = model.invoke(messages) parser.invoke(result) # 使用 chain 链 chain = model | parser chain.invoke(messages)、 # 使用提示词 system_template = "Translate the following into {language}:" prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages( [("system", system_template), ("user", "{text}")] ) chain = prompt_template | model | parser chain.invoke({"language": "italian", "text": "hi"})

小结

本文主要介绍 Langchian 的基本基本概念,组件、生态内容。以及常用的大模型,向量数据库 embedding 以及使用 zhipu ai 配合 ChatOpenAI 实现一个简单的 chatmodel 的例子。

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