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PythonAI算法

Python AI Agent 智能体构建指南:从原理到实战

AI Agent 智能体基于大语言模型实现自主规划与工具调用。讲解 Python 生态下 Agent 核心架构,包括 ReAct 循环、短期与长期记忆系统、Function Calling 工具协议及多 Agent 协作模式。通过手写最小可用 Agent 和集成完整功能示例,展示如何构建生产级 AI 助手,涵盖安全性、可控性及性能优化等关键设计考量。

无尘发布于 2026/4/8更新于 2026/10/1690 浏览
Python AI Agent 智能体构建指南:从原理到实战

AI Agent(智能体)是大模型落地应用的核心范式。与传统的"一问一答"不同,Agent 能够自主规划任务、调用外部工具、管理记忆上下文、甚至与其他 Agent 协作。本文将基于 Python 生态,从原理到实战,系统讲解如何构建一个生产级 AI Agent。


一、AI Agent 核心架构

1.1 什么是 AI Agent?

AI Agent = LLM(大脑)+ Planning(规划)+ Tools(工具)+ Memory(记忆)

传统 LLM 调用:用户 → Prompt → LLM → 文本回复
AI Agent 调用:用户 → Agent → 规划 → [选工具 → 执行 → 观察] × N → 最终回复
1.2 整体架构图
  • 任务规划器:ReAct / Plan-and-Execute
  • 大语言模型:LLM
  • 工具选择:Web Search API, Code Interpreter, SQL/API 调用,文件读写,自定义工具函数
  • 记忆模块:生成最终回复

二、技术栈与生态

组件推荐方案说明
LLM 接口OpenAI API / vLLM兼容 OpenAI 协议即可
Agent 框架LangGraph / OpenAI Agents SDK状态机编排,可控性强
向量数据库Chroma / Milvus / Qdrant长期记忆与 RAG
工具协议Function Calling / MCP工具注册与调用
多 AgentCrewAI / AutoGen角色分工与协作

三、从零实现:最小可用 Agent

3.1 ReAct 循环

Agent 的核心是 ReAct(Reasoning + Acting) 循环:

  1. Thought: 思考下一步
  2. Action: 选择并执行工具
  3. Observation: 观察执行结果
  4. 任务是否完成?
    • 否:返回 Step 1
    • 是:Final Answer: 生成最终回复
3.2 手写 ReAct Agent(不依赖框架)
""" 最小 ReAct Agent 实现 依赖:pip install openai """
import json
import re
from typing import Callable
from openai import OpenAI

client = OpenAI(base_url="http://localhost:8000/v1", api_key=)


 () -> :
    
    weather_db = {
        : ,
        : ,
        : ,
        : ,
    }
     weather_db.get(city, )

 () -> :
    
     

 () -> :
    
    allowed = ()
      (c  allowed  c  expression):
         
    :
        result = (expression)
         
     Exception  e:
         


TOOLS = {
    : {
        : get_weather,
        : ,
        : {: },
    },
    : {
        : search_web,
        : ,
        : {: },
    },
    : {
        : calculate,
        : ,
        : {: },
    },
}

SYSTEM_PROMPT = 


 :
     ():
        .max_iterations = max_iterations

     () -> :
        messages = [
            {: , : SYSTEM_PROMPT},
            {: , : user_query},
        ]
         i  (.max_iterations):
            response = client.chat.completions.create(
                model=,
                messages=messages,
                temperature=,
                max_tokens=,
            )
            reply = response.choices[].message.content
            messages.append({: , : reply})
            ()
            (reply)
            
               reply:
                 ._extract_final_answer(reply)
            
            action, action_input = ._parse_action(reply)
              action:
                
            
             action  TOOLS:
                tool_result = TOOLS[action][](**action_input)
            :
                tool_result = 
            observation = 
            (observation)
            messages.append({: , : observation})
         

     () -> :
        
        action_match = re.search(, text)
        input_match = re.search(, text, re.DOTALL)
          action_match   input_match:
             , 
        action = action_match.group()
        :
            action_input = json.loads(input_match.group())
         json.JSONDecodeError:
            action_input = {}
         action, action_input

     () -> :
         = re.search(, text, re.DOTALL)
         .group().strip()    text


 __name__ == :
    agent = ReactAgent(max_iterations=)
    result = agent.run()
    ()
    ()
"not-needed"
# ========== 工具定义 ==========
def
get_weather
city: str
str
"""查询城市天气(模拟)。"""
"北京"
"晴,气温 18°C,空气质量良好"
"上海"
"多云,气温 22°C,有轻微雾霾"
"深圳"
"阵雨,气温 28°C,湿度 85%"
"成都"
"阴,气温 16°C,预计下午转晴"
return
f"未找到 {city} 的天气数据"
def
search_web
query: str
str
"""网络搜索(模拟)。"""
return
f"搜索结果:关于「{query}」,以下是最相关的信息...(模拟数据)"
def
calculate
expression: str
str
"""安全计算数学表达式。"""
set
"0123456789+-*/().% "
if
not
all
in
for
in
return
"错误:表达式包含非法字符"
try
eval
return
f"计算结果:{result}"
except
as
return
f"计算错误:{e}"
# ========== 工具注册表 ==========
"get_weather"
"func"
"description"
"查询指定城市的天气情况"
"params"
"city"
"城市名称,如:北京、上海"
"search_web"
"func"
"description"
"在网络上搜索信息"
"params"
"query"
"搜索关键词"
"calculate"
"func"
"description"
"计算数学表达式"
"params"
"expression"
"数学表达式,如:(25 + 37) * 2"
f"""你是一个 AI Agent,可以使用工具来完成任务。 可用工具:{json.dumps({k: {"description": v["description"], "params": v["params"]} for k, v in TOOLS.items()}, ensure_ascii=False, indent=2)} 请严格按照以下格式回复: Thought: <分析当前情况,思考下一步> Action: <工具名称> Action Input: <JSON 格式参数> 或者当你认为任务已完成时: Thought: <总结分析> Final Answer: <最终答案> 注意:每次只执行一个工具调用。"""
# ========== Agent 主循环 ==========
class
ReactAgent
def
__init__
self, max_iterations: int = 10
self
def
run
self, user_query: str
str
"role"
"system"
"content"
"role"
"user"
"content"
for
in
range
self
"qwen-72b"
0.3
1024
0
"role"
"assistant"
"content"
print
f"\n--- 第 {i + 1} 轮 ---"
print
# 检查是否给出最终答案
if
"Final Answer:"
in
return
self
# 解析工具调用
self
if
not
continue
# 执行工具
if
in
"func"
else
f"错误:未知工具 '{action}'"
f"Observation: {tool_result}"
print
"role"
"user"
"content"
return
"Agent 达到最大迭代次数,任务未完成。"
def
_parse_action
self, text: str
tuple
"""从回复中解析 Action 和 Action Input。"""
r"Action:\s*(\w+)"
r"Action Input:\s*(\{.*?\})"
if
not
or
not
return
None
None
1
try
1
except
return
def
_extract_final_answer
self, text: str
str
match
r"Final Answer:\s*(.*)"
return
match
1
if
match
else
# ========== 运行 ==========
if
"__main__"
10
"帮我查一下北京和深圳的天气,然后算一下两个城市的温差是多少。"
print
f"\n{'='*50}"
print
f"最终结果:{result}"

运行示例输出:

--- 第 1 轮 ---
Thought: 用户需要查询两个城市的天气,我先查北京的。
Action: get_weather
Action Input: {"city": "北京"}
Observation: 晴,气温 18°C,空气质量良好
--- 第 2 轮 ---
Thought: 已获取北京天气,再查深圳。
Action: get_weather
Action Input: {"city": "深圳"}
Observation: 阵雨,气温 28°C,湿度 85%
--- 第 3 轮 ---
Thought: 北京 18°C,深圳 28°C,温差 = 28 - 18 = 10°C
Action: calculate
Action Input: {"expression": "28 - 18"}
Observation: 计算结果:10
--- 第 4 轮 ---
Thought: 已获取所有信息,可以回复了。
Final Answer: 北京:晴,18°C;深圳:阵雨,28°C。两城市温差为 10°C。
最终结果:北京:晴,18°C;深圳:阵雨,28°C。两城市温差为 10°C。

四、记忆系统:短期记忆 + 长期记忆

4.1 记忆架构
  • 短期记忆:对话历史 / 滑动窗口
  • 长期记忆:向量数据库 (ChromaDB)
  • 流程:存储对话 → 提取关键事实 → 相似度检索 → 相关上下文注入
4.2 记忆模块实现
""" Agent 记忆系统:短期对话记忆 + 长期向量记忆 依赖:pip install chromadb sentence-transformers """
import hashlib
import json
from datetime import datetime
from typing import Optional
import chromadb
from sentence_transformers import SentenceTransformer

class ShortTermMemory:
    """短期记忆:维护最近 N 轮对话的滑动窗口。"""
    def __init__(self, max_rounds: int = 20):
        self.max_rounds = max_rounds
        self.history: list[dict] = []

    def add(self, role: str, content: str):
        self.history.append({"role": role, "content": content, "timestamp": datetime.now().isoformat()})
        # 超出窗口时保留系统提示 + 最近对话
        if len(self.history) > self.max_rounds:
            self.history = self.history[-self.max_rounds:]

    def get_messages(self) -> list[dict]:
        return [{"role": m["role"], "content": m["content"]} for m in self.history]

    def clear(self):
        self.history.clear()

class LongTermMemory:
    """长期记忆:基于向量数据库的语义检索。"""
    def __init__(self, collection_name: str = "agent_memory"):
        self.embedder = SentenceTransformer("BAAI/bge-small-zh-v1.5")
        self.client = chromadb.PersistentClient(path="./chroma_memory")
        self.collection = self.client.get_or_create_collection(
            name=collection_name,
            metadata={"hnsw:space": "cosine"},
        )

    def _embed(self, text: str) -> list[float]:
        return self.embedder.encode(text).tolist()

    def store(self, content: str, metadata: Optional[dict] = None):
        """存储一条记忆。"""
        doc_id = hashlib.md5(content.encode()).hexdigest()[:12]
        self.collection.upsert(
            ids=[doc_id],
            documents=[content],
            embeddings=[self._embed(content)],
            metadatas=[metadata or {"stored_at": datetime.now().isoformat()}],
        )

    def retrieve(self, query: str, top_k: int = 5) -> list[str]:
        """检索与查询最相关的记忆。"""
        results = self.collection.query(
            query_embeddings=[self._embed(query)],
            n_results=top_k,
        )
        return results["documents"][0] if results["documents"] else []

    def store_conversation_summary(self, messages: list[dict]):
        """将一轮完整对话提取为摘要后存储。"""
        conversation = json.dumps([{"role": m["role"], "content": m["content"][:200]} for m in messages], ensure_ascii=False)
        self.store(
            content=conversation,
            metadata={"type": "conversation", "rounds": len(messages), "stored_at": datetime.now().isoformat()},
        )

# ========== 组合使用 ==========
class AgentMemory:
    """Agent 统一记忆管理器。"""
    def __init__(self):
        self.short_term = ShortTermMemory(max_rounds=20)
        self.long_term = LongTermMemory()

    def build_context(self, user_input: str) -> list[dict]:
        """构建注入给 LLM 的完整上下文。"""
        # 从长期记忆中检索相关内容
        relevant_memories = self.long_term.retrieve(user_input, top_k=3)
        context = []
        # 注入长期记忆作为系统上下文
        if relevant_memories:
            memory_text = "\n---\n".join(relevant_memories)
            context.append({"role": "system", "content": f"以下是与当前对话相关的历史记忆:\n{memory_text}"})
        # 注入短期对话历史
        context.extend(self.short_term.get_messages())
        return context

    def save_turn(self, role: str, content: str):
        """保存一轮对话到短期记忆。"""
        self.short_term.add(role, content)

    def consolidate(self):
        """将短期记忆中的重要信息转入长期记忆。"""
        messages = self.short_term.get_messages()
        if len(messages) >= 10:
            self.long_term.store_conversation_summary(messages)
            self.short_term.clear()
            print("[Memory] 短期记忆已整合到长期记忆")

五、Function Calling:结构化工具调用

5.1 工具注册与调用流程
  1. 用户请求
  2. LLM 判断是否需要工具
    • 不需要:直接回复
    • 需要:生成 tool_calls JSON
  3. 解析并执行工具
  4. 将结果回传 LLM
  5. LLM 生成最终回复
5.2 基于 OpenAI Function Calling 的工具系统
""" 结构化工具调用系统 使用 OpenAI Function Calling 协议,兼容 vLLM / Ollama / 任何兼容 API """
import json
from typing import Any, Callable
from openai import OpenAI

client = OpenAI(base_url="http://localhost:8000/v1", api_key="not-needed")

# ========== 工具注册 ==========
class ToolRegistry:
    """工具注册中心,自动生成 OpenAI Function Calling schema。"""
    def __init__(self):
        self._tools: dict[str, dict] = {}
        self._handlers: dict[str, Callable] = {}

    def register(self, name: str, description: str, parameters: dict):
        """装饰器:注册一个工具函数。"""
        def decorator(func: Callable):
            self._tools[name] = {
                "type": "function",
                "function": {
                    "name": name,
                    "description": description,
                    "parameters": parameters,
                },
            }
            self._handlers[name] = func
            return func
        return decorator

    def get_schemas(self) -> list[dict]:
        return list(self._tools.values())

    def execute(self, name: str, arguments: dict) -> str:
        handler = self._handlers.get(name)
        if not handler:
            return json.dumps({"error": f"未知工具:{name}"}, ensure_ascii=False)
        try:
            result = handler(**arguments)
            return json.dumps(result, ensure_ascii=False) if not isinstance(result, str) else result
        except Exception as e:
            return json.dumps({"error": str(e)}, ensure_ascii=False)

registry = ToolRegistry()

# ========== 注册具体工具 ==========
@registry.register(
    name="query_database",
    description="查询 SQL 数据库,返回查询结果",
    parameters={
        "type": "object",
        "properties": {
            "sql": {"type": "string", "description": "SQL 查询语句(仅支持 SELECT)"},
            "database": {"type": "string", "description": "数据库名称", "enum": ["orders", "users", "products"]},
        },
        "required": ["sql", "database"],
    },
)
def query_database(sql: str, database: str) -> str:
    """查询数据库(模拟)。"""
    if not sql.strip().upper().startswith("SELECT"):
        return "错误:仅允许 SELECT 查询"
    return json.dumps({
        "columns": ["id", "name", "amount"],
        "rows": [[1, "订单 A", 299.00], [2, "订单 B", 1599.00], [3, "订单 C", 89.50]],
        "total": 3,
    }, ensure_ascii=False)

@registry.register(
    name="send_email",
    description="发送电子邮件",
    parameters={
        "type": "object",
        "properties": {
            "to": {"type": "string", "description": "收件人邮箱"},
            "subject": {"type": "string", "description": "邮件主题"},
            "body": {"type": "string", "description": "邮件正文"},
        },
        "required": ["to", "subject", "body"],
    },
)
def send_email(to: str, subject: str, body: str) -> str:
    """发送邮件(模拟)。"""
    return f"邮件已发送至 {to},主题:{subject}"

@registry.register(
    name="read_file",
    description="读取指定文件的内容",
    parameters={
        "type": "object",
        "properties": {
            "path": {"type": "string", "description": "文件路径"},
            "encoding": {"type": "string", "description": "文件编码", "default": "utf-8"},
        },
        "required": ["path"],
    },
)
def read_file(path: str, encoding: str = "utf-8") -> str:
    """读取文件内容。"""
    try:
        with open(path, "r", encoding=encoding) as f:
            content = f.read(5000)
            return content
    except FileNotFoundError:
        return f"错误:文件不存在 - {path}"
    except Exception as e:
        return f"错误:{e}"

# ========== Agent 运行 ==========
def run_agent(user_query: str, max_rounds: int = 5) -> str:
    """运行基于 Function Calling 的 Agent。"""
    messages = [
        {"role": "system", "content": "你是一个智能助手,可以使用工具帮助用户完成任务。请使用中文回复。"},
        {"role": "user", "content": user_query},
    ]
    for round_num in range(max_rounds):
        response = client.chat.completions.create(
            model="qwen-72b",
            messages=messages,
            tools=registry.get_schemas(),
            tool_choice="auto",
            temperature=0.3,
        )
        msg = response.choices[0].message
        # 没有工具调用 → 直接回复
        if not msg.tool_calls:
            return msg.content
        # 有工具调用 → 逐个执行
        messages.append(msg)
        for tool_call in msg.tool_calls:
            func_name = tool_call.function.name
            func_args = json.loads(tool_call.function.arguments)
            print(f" [调用工具] {func_name}({json.dumps(func_args, ensure_ascii=False)})")
            result = registry.execute(func_name, func_args)
            print(f" [执行结果] {result[:200]}")
            messages.append({"role": "tool", "tool_call_id": tool_call.id, "content": result})
    return "Agent 达到最大调用轮数。"

if __name__ == "__main__":
    result = run_agent("帮我查一下 orders 数据库中最近的订单数据,然后把结果发送到 [email protected],邮件主题写'本周订单汇总'。")
    print(f"\n最终回复:\n{result}")

六、多 Agent 协作

6.1 多 Agent 协作架构
  • 编排 Agent:任务拆解与分配
  • 研究员 Agent:调研结果
  • 程序员 Agent:代码产出
  • 审核员 Agent:审核意见
  • 流程:需要修改 → 通过审核 → 最终输出
6.2 多 Agent 实现
""" 多 Agent 协作系统:研究员 + 程序员 + 审核员 """
import json
from dataclasses import dataclass, field
from enum import Enum
from typing import Optional
from openai import OpenAI

client = OpenAI(base_url="http://localhost:8000/v1", api_key="not-needed")

class AgentRole(Enum):
    ORCHESTRATOR = "orchestrator"
    RESEARCHER = "researcher"
    CODER = "coder"
    REVIEWER = "reviewer"

@dataclass
class Agent:
    name: str
    role: AgentRole
    system_prompt: str
    model: str = "qwen-72b"
    history: list[dict] = field(default_factory=list)

    def chat(self, message: str) -> str:
        self.history.append({"role": "user", "content": message})
        messages = [{"role": "system", "content": self.system_prompt}] + self.history
        response = client.chat.completions.create(
            model=self.model,
            messages=messages,
            temperature=0.3,
            max_tokens=2048,
        )
        reply = response.choices[0].message.content
        self.history.append({"role": "assistant", "content": reply})
        return reply

# ========== 创建 Agent ==========
def create_agents() -> dict[str, Agent]:
    return {
        "orchestrator": Agent(
            name="编排者",
            role=AgentRole.ORCHESTRATOR,
            system_prompt="""你是任务编排者。负责:
1. 将用户任务拆解为子任务
2. 分配给合适的 Agent 执行
3. 汇总结果并判断是否需要修改
4. 以 JSON 格式输出指令:{"action": "assign|finish|revise", "agent": "目标 agent", "task": "任务描述", "summary": "当前进度摘要"}
可用 Agent: researcher(调研), coder(编程), reviewer(审核)
任务完成后 action 设为 "finish" 并在 task 中给出最终结果。""",
        ),
        "researcher": Agent(
            name="研究员",
            role=AgentRole.RESEARCHER,
            system_prompt="你是一位技术研究员,负责对给定主题进行深入调研,给出技术方案、最佳实践和注意事项。回复要结构清晰、有理有据。",
        ),
        "coder": Agent(
            name="程序员",
            role=AgentRole.CODER,
            system_prompt="你是一位资深 Python 工程师。根据需求编写高质量代码,包含完整的类型注解、错误处理和文档字符串。只输出代码和必要的说明。",
        ),
        "reviewer": Agent(
            name="审核员",
            role=AgentRole.REVIEWER,
            system_prompt="""你是代码审核专家。审核代码时关注:
1. 正确性:逻辑是否正确
2. 安全性:是否存在安全漏洞
3. 性能:是否有明显性能问题
4. 可读性:命名、结构是否清晰
回复格式:
- status: "approved" 或 "needs_revision"
- issues: 问题列表(如有)
- suggestions: 改进建议""",
        ),
    }

# ========== 协作流程 ==========
def run_multi_agent(task: str, max_rounds: int = 12) -> str:
    agents = create_agents()
    orchestrator = agents["orchestrator"]
    current_task = task
    task_history = []
    for i in range(max_rounds):
        print(f"\n{'='*60}")
        print(f"第 {i + 1} 轮")
        print(f"{'='*60}")
        # 编排者决策
        context = f"原始任务:{task}\n\n执行历史:\n" + "\n".join(task_history) if i > 0 else f"原始任务:{task}"
        decision_text = orchestrator.chat(context)
        print(f"[编排者] {decision_text[:300]}")
        # 解析决策
        try:
            import re
            json_match = re.search(r'\{.*\}', decision_text, re.DOTALL)
            if not json_match:
                continue
            decision = json.loads(json_match.group())
        except (json.JSONDecodeError, AttributeError):
            continue
        action = decision.get("action", "")
        target_agent = decision.get("agent", "")
        sub_task = decision.get("task", "")
        if action == "finish":
            return sub_task
        if action in ("assign", "revise") and target_agent in agents:
            agent = agents[target_agent]
            result = agent.chat(sub_task)
            print(f"[{agent.name}] {result[:300]}")
            task_history.append(f"- {agent.name} 执行:{sub_task[:100]}... → 结果:{result[:200]}...")
            current_task = result
    return "多 Agent 协作达到最大轮数。"

# ========== 运行 ==========
if __name__ == "__main__":
    task = "开发一个 Python 爬虫,爬取某新闻网站的最新科技新闻标题和摘要,保存为 CSV 文件"
    result = run_multi_agent(task)
    print(f"\n{'='*60}")
    print(f"最终结果:\n{result}")

七、完整实战:带记忆和工具的智能助手

""" 完整 AI Agent:集成记忆 + 工具调用 + ReAct 循环 """
import json
import re
from datetime import datetime
from openai import OpenAI

client = OpenAI(base_url="http://localhost:8000/v1", api_key="not-needed")

class SmartAgent:
    """集记忆、工具、多轮对话于一体的智能 Agent。"""
    def __init__(self, name: str = "AI 助手"):
        self.name = name
        self.memory = AgentMemory()
        self.registry = self._setup_tools()

    def _setup_tools(self) -> dict:
        """注册可用工具。"""
        return {
            "search": {"handler": self._tool_search, "description": "搜索网络信息", "params": {"query": "str"}},
            "calculate": {"handler": self._tool_calculate, "description": "执行数学计算", "params": {"expression": "str"}},
            "get_time": {"handler": self._tool_get_time, "description": "获取当前时间", "params": {}},
            "save_note": {"handler": self._tool_save_note, "description": "保存笔记到记忆", "params": {"content": "str"}},
        }

    # --- 工具实现 ---
    def _tool_search(self, query: str) -> str:
        return f"搜索「{query}」的结果:...(模拟数据)"

    def _tool_calculate(self, expression: str) -> str:
        allowed = set("0123456789+-*/().% ")
        if all(c in allowed for c in expression):
            return str(eval(expression))
        return "错误:表达式不安全"

    def _tool_get_time(self) -> str:
        return datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")

    def _tool_save_note(self, content: str) -> str:
        self.memory.long_term.store(content, metadata={"type": "note"})
        return f"已保存笔记({len(content)} 字)"

    # --- 核心对话 ---
    def chat(self, user_input: str) -> str:
        # 构建上下文:长期记忆 + 短期记忆
        context = self.memory.build_context(user_input)
        context.append({"role": "user", "content": user_input})

        # 第一轮 LLM 调用(含工具定义)
        tools_schema = [
            {
                "type": "function",
                "function": {
                    "name": name,
                    "description": tool["description"],
                    "parameters": {
                        "type": "object",
                        "properties": {k: {"type": "string", "description": v} for k, v in tool["params"].items()},
                        "required": list(tool["params"].keys()),
                    },
                },
            }
            for name, tool in self.registry.items()
        ]
        response = client.chat.completions.create(
            model="qwen-72b",
            messages=context,
            tools=tools_schema,
            tool_choice="auto",
            temperature=0.5,
        )
        msg = response.choices[0].message

        # 处理工具调用
        if msg.tool_calls:
            context.append(msg)
            for tc in msg.tool_calls:
                tool_name = tc.function.name
                tool_args = json.loads(tc.function.arguments)
                tool_result = self.registry[tool_name]["handler"](**tool_args)
                context.append({"role": "tool", "tool_call_id": tc.id, "content": tool_result})

        # 第二轮调用,让 LLM 基于工具结果生成回复
        response = client.chat.completions.create(
            model="qwen-72b",
            messages=context,
            temperature=0.5,
        )
        msg = response.choices[0].message

        # 保存到记忆
        self.memory.save_turn("user", user_input)
        self.memory.save_turn("assistant", msg.content)
        return msg.content

if __name__ == "__main__":
    agent = SmartAgent(name="小智")
    # 多轮对话示例
    conversations = [
        "现在几点了?",
        "帮我搜索一下 Python 3.13 的新特性",
        "把刚才搜索到的内容保存为笔记",
        "我之前保存了什么笔记?",  # 会触发长期记忆检索
    ]
    for user_input in conversations:
        print(f"\n👤 用户:{user_input}")
        reply = agent.chat(user_input)
        print(f"🤖 {agent.name}: {reply}")

八、Agent 应用场景与性能对比

关键设计考量
维度要点最佳实践
安全性工具执行隔离沙箱环境、权限最小化、输入校验
可控性限制 Agent 行为边界设定白名单工具、最大迭代次数
可观测性记录 Agent 决策过程日志记录每轮 Thought/Action/Observation
成本Token 消耗控制压缩历史、摘要记忆、缓存频繁查询
延迟减少不必要的工具调用优化 ReAct 轮数、并行执行独立工具
可靠性处理 LLM 输出不稳定结构化输出(JSON Schema)、重试机制

九、总结

本文从零到一构建了一个完整的 AI Agent 系统,核心要点:

  1. ReAct 是 Agent 的灵魂 — Think → Act → Observe 循环使 LLM 具备自主推理能力
  2. 工具是 Agent 的双手 — Function Calling 提供了结构化、可靠的外部交互机制
  3. 记忆是 Agent 的经验 — 短期记忆维持对话连贯,长期记忆实现知识积累
  4. 多 Agent 是 Agent 的团队 — 角色分工、协作编排解决复杂任务
  5. 安全与可观测是底线 — 生产环境必须做工具隔离、日志追踪和成本控制

目录

  1. 一、AI Agent 核心架构
  2. 1.1 什么是 AI Agent?
  3. 1.2 整体架构图
  4. 二、技术栈与生态
  5. 三、从零实现:最小可用 Agent
  6. 3.1 ReAct 循环
  7. 3.2 手写 ReAct Agent(不依赖框架)
  8. ========== 工具定义 ==========
  9. ========== 工具注册表 ==========
  10. ========== Agent 主循环 ==========
  11. ========== 运行 ==========
  12. 四、记忆系统:短期记忆 + 长期记忆
  13. 4.1 记忆架构
  14. 4.2 记忆模块实现
  15. ========== 组合使用 ==========
  16. 五、Function Calling:结构化工具调用
  17. 5.1 工具注册与调用流程
  18. 5.2 基于 OpenAI Function Calling 的工具系统
  19. ========== 工具注册 ==========
  20. ========== 注册具体工具 ==========
  21. ========== Agent 运行 ==========
  22. 六、多 Agent 协作
  23. 6.1 多 Agent 协作架构
  24. 6.2 多 Agent 实现
  25. ========== 创建 Agent ==========
  26. ========== 协作流程 ==========
  27. ========== 运行 ==========
  28. 七、完整实战:带记忆和工具的智能助手
  29. 八、Agent 应用场景与性能对比
  30. 关键设计考量
  31. 九、总结

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