深入解析Spring AI框架：在Java應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)智能化交互的關(guān)鍵
今天我們的Spring AI源碼分析主題即將結(jié)束。我已經(jīng)對(duì)自己感興趣的基本內(nèi)容進(jìn)行了全面的審視，并將這些分析分享給大家。如果你對(duì)這個(gè)主題感興趣，可以閱讀以下幾篇文章。每篇文章都層層遞進(jìn)，深入探討相關(guān)內(nèi)容。考慮到長文可能讓大家感到疲憊，我采用了逐步推進(jìn)的方式，確保每一篇都簡明易懂，便于理解。希望能為你們提供有價(jià)值的參考！
Spring AI的基本用法：https://www.cnblogs.com/guoxiaoyu/p/18284842
Spring.3版本自動(dòng)裝配機(jī)制的演變與實(shí)踐：https://www.cnblogs.com/guoxiaoyu/p/18384642
SpringBoot.3中的aot.factories到底有什么用：https://www.cnblogs.com/guoxiaoyu/p/18434660
Spring AI的阻塞式請(qǐng)求與響應(yīng)機(jī)制的核心邏輯：https://www.cnblogs.com/guoxiaoyu/p/18440488
Spring AI的流式回答源碼分析：https://www.cnblogs.com/guoxiaoyu/p/18440684
今天我們的主題將聚焦于最后一步：如何將AI技術(shù)有效應(yīng)用于Java程序中。眾所周知，Java是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，因此不論我們調(diào)用什么AI接口，從業(yè)務(wù)的角度來看，它本質(zhì)上只是一個(gè)接口，而AI則充當(dāng)了一個(gè)第三方對(duì)接平臺(tái)。然而，值得注意的是，AI的聊天回復(fù)往往不適用于對(duì)象，因?yàn)檫@些回復(fù)無法直接返回格式化的JSON數(shù)據(jù)。這一問題導(dǎo)致Spring無法將其轉(zhuǎn)化為實(shí)體類，從而無法真正融入業(yè)務(wù)流程。
今天，我們將探討Spring AI框架是如何有效解決這一挑戰(zhàn)的。通過深入分析框架的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，我們希望為大家展示如何將AI能力順利整合到Java應(yīng)用中，推動(dòng)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展。
除此之外，function call 函數(shù)回調(diào)也是AI技術(shù)的一個(gè)重要特性。那么，Spring AI是如何應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的呢？今天，我們將深入探討這個(gè)問題，解析Spring AI框架如何有效處理函數(shù)回調(diào)，從而增強(qiáng)AI與Java程序之間的交互能力。
實(shí)體化類
實(shí)體類在Java程序中扮演著不可或缺的角色，無論是進(jìn)行內(nèi)部操作，還是將數(shù)據(jù)返回給前端的RESTful接口，實(shí)體類都是業(yè)務(wù)中信息傳遞的核心。在Spring AI框架中，我們可以有效地控制AI的回答，以確保其能夠正確映射到實(shí)體類。接下來，我們將探討Spring AI是如何實(shí)現(xiàn)這一功能的，基本用法如下：
@GetMapping("/ai-Entity")
ActorFilms generationByEntity() {
ActorFilms actorFilms = chatClient.prompt()
.user("Generate the filmography for a random actor.")
.call()
.entity(ActorFilms.class);
return actorFilms;
}源碼分析
在這里，我們不再直接調(diào)用 content 方法，而是選擇使用 entity 方法作為返回類型。這一變化意味著我們需要重點(diǎn)關(guān)注 entity 的實(shí)現(xiàn)及其在整個(gè)流程中的作用。接下來，讓我們通過代碼示例來深入分析這一關(guān)鍵部分：
public <T> T entity(Class<T> type) {
Assert.notNull(type, "the class must be non-null");
var boc = new BeanOutputConverter<T>(type);
return doSingleWithBeanOutputConverter(boc);
}這里使用了一個(gè)名為 BeanOutputConverter 的轉(zhuǎn)換器。接下來，我們來詳細(xì)查看一下 doSingleWithBeanOutputConverter 方法的具體實(shí)現(xiàn)。
private <T> T doSingleWithBeanOutputConverter(StructuredOutputConverter<T> boc) {
var chatResponse = doGetObservableChatResponse(this.request, boc.getFormat());
var stringResponse = chatResponse.getResult().getOutput().getContent();
return boc.convert(stringResponse);
}在這里，我們要討論的 doGetObservableChatResponse 方法主要負(fù)責(zé)與第三方 API 的交互過程。由于我們?cè)谥暗闹v解中已經(jīng)對(duì)聊天調(diào)用API方法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，因此這次我們就不再深入探討其具體內(nèi)容，而是集中于方法的核心功能和應(yīng)用場景。
實(shí)體類提示詞限制
在這里，我們來查看一下 boc.getFormat() 方法。這個(gè)方法返回一段提示詞，而這些提示詞會(huì)根據(jù)不同的類型而有所區(qū)別。為了更好地理解，我們可以具體分析一下單個(gè) Bean 實(shí)體類所對(duì)應(yīng)的提示詞格式。
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具體如下：
public String getFormat() {
String template = """
Your response should be in JSON format.
Do not include any explanations, only provide a RFC8259 compliant JSON response following this format without deviation.
Do not include markdown code blocks in your response.
Remove the ```json markdown from the output.
Here is the JSON Schema instance your output must adhere to:
```%s```
""";
return String.format(template, this.jsonSchema);
}這其實(shí)非常簡單。通過使用提示詞來明確限制 AI 返回的格式，可以最大程度地確保其輸出符合我們的要求。這種方式使得 Spring 能夠有效地進(jìn)行解析，而 jsonSchema 則僅僅是我們傳遞的實(shí)體類的各種信息。
封裝實(shí)體類
boc.convert 方法負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)封裝成實(shí)體類的過程。具體來說，它會(huì)接收原始數(shù)據(jù)，并通過內(nèi)部邏輯進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以生成符合我們定義的實(shí)體類結(jié)構(gòu)。
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從表面上看，我們可以清晰地看出該過程涉及到 JSON 序列化，它將數(shù)據(jù)封裝成我們所期望的對(duì)象格式。然而，需要注意的是，雖然 AI 的提示詞旨在盡量限制其回復(fù)內(nèi)容，以使其盡可能符合我們的要求，但由于各種因素的影響，我們無法保證其返回的格式會(huì)完全按照預(yù)設(shè)進(jìn)行。
因此，為了確保程序的穩(wěn)健性和可靠性，在此過程中引入了異常捕獲機(jī)制。這一機(jī)制能夠有效地處理潛在的格式不一致或錯(cuò)誤，從而確保應(yīng)用在面對(duì)不符合預(yù)期的數(shù)據(jù)時(shí)，能夠平穩(wěn)運(yùn)行而不至于崩潰。
函數(shù)回調(diào)
AI目前能夠發(fā)揮一定作用，主要得益于模型的函數(shù)調(diào)用功能。如果僅僅依靠訓(xùn)練模型進(jìn)行聊天回答，其實(shí)際價(jià)值是相對(duì)有限的，因?yàn)檫@種方式的成本非常高，很多企業(yè)難以承受。然而，隨著函數(shù)回調(diào)功能的引入，AI可以實(shí)時(shí)訪問和利用各種數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，使其能夠根據(jù)提供的信息進(jìn)行更為精準(zhǔn)和有效的回答，從而具備了實(shí)質(zhì)性的業(yè)務(wù)能力。
接下來，我們來看看Spring AI是如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的。
基本用法
了解了之前的 Spring AI 用法文章后，你大概已經(jīng)掌握了如何創(chuàng)建一個(gè) Function 函數(shù)。接下來，我們將直接深入探討如何將這個(gè)函數(shù)添加到我們的項(xiàng)目中。
@PostMapping("/ai-function")
ChatDataPO functionGenerationByText(@RequestParam("userInput") String userInput) {
String content = this.myChatClientWithSystem.prompt()
.user(userInput)
.functions("CurrentWeather")
.call()
.content();
log.info("content: {}", content);
ChatDataPO chatDataPO = ChatDataPO.builder().code("text").data(ChildData.builder().text(content).build()).build();;
return chatDataPO;
}在我們的項(xiàng)目中，functions 函數(shù)允許添加多種功能，不僅僅局限于單一工具的調(diào)用。例如，在可視化智能體的應(yīng)用中，如千帆 AppBuilder，我們可以觀察到思考輪數(shù)的運(yùn)用，這其中涉及了多個(gè)工具的調(diào)用。這種方式為我們的智能體提供了更豐富的功能和靈活性。
接下來，我們將進(jìn)行一次函數(shù)的調(diào)用，以實(shí)際展示其效果。
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在這里，我們使用了一個(gè)固定的 30 度作為示例值，但你可以在函數(shù)方法內(nèi)部通過接口調(diào)用其他第三方服務(wù)來獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。因此，通過集成外部數(shù)據(jù)源，你可以實(shí)現(xiàn)更為智能和適應(yīng)性強(qiáng)的功能。
源碼分析
還記得我們之前討論過的內(nèi)容嗎？在回答的最后，我們會(huì)進(jìn)行一次判斷，以確定當(dāng)前的輸出是否為函數(shù)調(diào)用。這一過程是確保系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別和執(zhí)行函數(shù)的重要環(huán)節(jié)。接下來，我們將展示相關(guān)的源碼，以便更深入地理解這一機(jī)制的具體實(shí)現(xiàn)：
if (isToolCall(chatResponse,
Set.of(ChatCompletionFinishReason.TOOL_CALLS.name(), ChatCompletionFinishReason.STOP.name()))) {
var toolCallConversation = handleToolCalls(prompt, chatResponse);
// Recursively call the call method with the tool call message
// conversation that contains the call responses.
return this.call(new Prompt(toolCallConversation, prompt.getOptions()));
}我也在這里設(shè)置了一個(gè)斷點(diǎn)，以便大家可以清楚地看到這一過程。這一斷點(diǎn)幫助我們確認(rèn)，返回的結(jié)果完全是由 AI 生成的。在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的判斷，以決定是否需要調(diào)用函數(shù)工具。
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接下來，我們將進(jìn)入函數(shù)調(diào)用的過程。這一步驟至關(guān)重要，因?yàn)楹瘮?shù)的返回值將被再次提供給 AI，作為后續(xù)回答的參考。我們來看看具體是如何進(jìn)行函數(shù)調(diào)用的。雖然我已經(jīng)找到了相關(guān)的源碼，但為了讓大家更容易理解這個(gè)過程，我將提供一張可視化的圖片。這張圖片將清晰地展示函數(shù)調(diào)用的流程，以及返回值是如何被整合進(jìn) AI 的回答中的。
圖片
發(fā)送這些參數(shù)的原因在于，在發(fā)起請(qǐng)求時(shí)已經(jīng)設(shè)置了相關(guān)限制。以下是我截取下來的請(qǐng)求參數(shù)：
tools=[FunctionTool[type=FUNCTION, functinotallow=Function[descriptinotallow=獲取指定地點(diǎn)的天氣情況, name=CurrentWeather, parameters={$schema=https://json-schema.org/draft/2020-12/schema, type=object, properties={locatinotallow={type=string}, unit={type=string, enum=[C, F]}}}]]]
目前幾乎所有第三方AI接口都提供了一個(gè)名為 tools 的參數(shù)，用于傳遞我們需要的參數(shù)。以O(shè)penAI為例：
圖片
調(diào)用函數(shù)接口
由于我們的函數(shù)實(shí)現(xiàn)了 @FunctionalInterface 接口，因此 call 這一行實(shí)際上會(huì)調(diào)用我們定義的 apply 接口。鑒于我們的參數(shù)是一個(gè)實(shí)體記錄，系統(tǒng)會(huì)對(duì)其進(jìn)行 JSON 轉(zhuǎn)化和封裝，隨后再進(jìn)行調(diào)用。具體過程如下所示：
public String call(String functionArguments) {
// Convert the tool calls JSON arguments into a Java function request object.
I request = fromJson(functionArguments, inputType);
// extend conversation with function response.
return this.andThen(this.responseConverter).apply(request);
}因此，即使所有操作都已結(jié)束，如果在下次 AI 判斷中仍然需要調(diào)用工具，系統(tǒng)將繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)，直到所有問題都得到完整的回答為止。這種設(shè)計(jì)確保了整個(gè)過程的連貫性和完整性。
總結(jié)
在這次探討中，我們深入挖掘了Spring AI框架如何與Java程序完美結(jié)合，提升業(yè)務(wù)能力。隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，其在Java應(yīng)用中的整合成為了提升開發(fā)效率和用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵。我們不僅分析了實(shí)體類的映射與控制，還探討了函數(shù)回調(diào)的強(qiáng)大功能，展示了如何通過Spring AI有效處理這些復(fù)雜交互。
希望這些分析能夠激發(fā)你對(duì)AI應(yīng)用的靈感，并促使你在自己的項(xiàng)目中大膽嘗試，將AI技術(shù)融入到業(yè)務(wù)流程中。期待未來能看到大家的創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用！
