LangChain 基础

一、LangChain 模块和体系

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

官方文档：https://python.langchain.com/docs/introduction/

LangChain 简化了LLM应用程序生命周期的每个阶段：

开发：使用LangChain的开源构建模块和组件构建您的应用程序。利用第三方集成和模板快速启动。
生产部署：使用LangSmith检查、监控和评估您的链，以便您可以持续优化并自信地部署。
部署：使用LangServe将任何链转换为API。

在这里插入图片描述

具体而言，该框架包括以下开源库：

langchain-core：基本抽象和LangChain表达语言。
langchain-community：第三方集成。
- 合作伙伴包（例如 langchain-openai，langchain-anthropic 等）：一些集成已进一步拆分为仅依赖于 langchain-core 的轻量级包。
langchain：构成应用程序认知架构的链、代理和检索策略。
langgraph：通过将步骤建模为图中的边缘和节点，使用LLMs构建稳健且有状态的多参与者应用程序。
langserve：将LangChain链部署为REST API。
LangSmith：一个开发平台，可让您调试、测试、评估和监控LLM应用程序。

LLM & Chat models PromptTemplates, OutputParses Chains

LLMs

将字符串作为输入并返回字符串的语言模型。这些通常是较旧的模型（较新的模型通常是 ChatModels，见上文）。尽管底层模型是字符串输入、字符串输出，LangChain 封装器还允许这些模型接受消息作为输入。这使它们可以与 ChatModels 互换使用。当消息作为输入传入时，它们将在传递给底层模型之前在内部格式化为字符串。 LangChain 不提供任何 LLMs，而是依赖于第三方集成。

Messages(消息)

一些语言模型将消息列表作为输入并返回消息。有几种不同类型的消息。所有消息都有 role、content 和 response_metadata 属性。 role 描述了消息的发出者是谁。 LangChain 为不同的角色设计了不同的消息类。 content 属性描述了消息的内容。这可以是几种不同的内容：

一个字符串（大多数模型处理这种类型的内容）
一个字典列表（用于多模态输入，其中字典包含有关该输入类型和该输入位置的信息）

HumanMessage

这代表用户发送的消息。

AIMessage

这代表模型发送的消息。除了 content 属性外，这些消息还有： response_metadata response_metadata 属性包含有关响应的其他元数据。这里的数据通常针对每个模型提供者具体化。这是存储对数概率和标记使用等信息的地方。 tool_calls 这些表示语言模型调用工具的决定。它们作为 AIMessage 输出的一部分包含在内。可以通过 .tool_calls 属性从中访问。此属性返回一个字典列表。每个字典具有以下键：

name：应调用的工具的名称。
arg：该工具的参数。
id：该工具调用的 id。

SystemMessage

这代表系统消息，告诉模型如何行为。并非每个模型提供者都支持这一点。

FunctionMessage

这代表函数调用的结果。除了 role 和 content，此消息还有一个 name 参数，传达了生成此结果所调用的函数的名称。

ToolMessage

这代表工具调用的结果。这与 FunctionMessage 不同，以匹配 OpenAI 的 function 和 tool 消息类型。除了 role 和 content，此消息还有一个 tool_call_id 参数，传达了调用生成此结果的工具的 id。

Prompt templates(提示模板)

提示模板有助于将用户输入和参数转换为语言模型的指令。这可用于引导模型的响应，帮助其理解上下文并生成相关和连贯的基于语言的输出。提示模板以字典作为输入，其中每个键代表要填充的提示模板中的变量。提示模板输出一个 PromptValue。这个 PromptValue 可以传递给 LLM 或 ChatModel，并且还可以转换为字符串或消息列表。存在 PromptValue 的原因是为了方便在字符串和消息之间切换。有几种不同类型的提示模板

String PromptTemplates

这些提示模板用于格式化单个字符串，通常用于更简单的输入。例如，构建和使用 PromptTemplate 的常见方法如下：

from langchain_core.prompts import PromptTemplate
prompt_template = PromptTemplate.from_template("Tell me a joke about {topic}")
prompt_template.invoke({"topic": "cats"})

ChatPromptTemplates

这些提示模板用于格式化消息列表。这些“模板”本身是模板列表。例如，构建和使用 ChatPromptTemplate 的常见方法如下：

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([("system", "You are a helpful assistant"),("user", "Tell me a joke about {topic}")
])
prompt_template.invoke({"topic": "cats"})

在上面的示例中，当调用此 ChatPromptTemplate 时，将构建两条消息。第一条是系统消息，没有要格式化的变量。第二条是 HumanMessage，并将根据用户传入的 topic 变量进行格式化。

MessagesPlaceholder

这个提示模板负责在特定位置添加消息列表。在上面的 ChatPromptTemplate 中，我们看到了如何格式化两条消息，每条消息都是一个字符串。但是，如果我们希望用户传入一个消息列表，我们将其插入到特定位置，该怎么办？这就是您使用 MessagesPlaceholder 的方式。

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate, MessagesPlaceholder
from langchain_core.messages import HumanMessage
prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([("system", "You are a helpful assistant"),MessagesPlaceholder("msgs")
])
prompt_template.invoke({"msgs": [HumanMessage(content="hi!")]})

这将生成两条消息，第一条是系统消息，第二条是我们传入的 HumanMessage。如果我们传入了 5 条消息，那么总共会生成 6 条消息（系统消息加上传入的 5 条消息）。这对于将一系列消息插入到特定位置非常有用。另一种实现相同效果的替代方法是，不直接使用 MessagesPlaceholder 类，而是：

prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([("system", "You are a helpful assistant"),("placeholder", "{msgs}") # <-- 这是更改的部分
])

Output parsers(输出解析器)

这里提到的是将模型的文本输出进行解析，转换为更结构化表示的解析器。越来越多的模型支持函数（或工具）调用，可以自动处理这一过程。建议使用函数/工具调用，而不是输出解析。

负责接收模型的输出并将其转换为更适合下游任务的格式。在使用LLMs生成结构化数据或规范化聊天模型和LLMs的输出时非常有用。 LangChain有许多不同类型的输出解析器。下表列出了LangChain支持的各种输出解析器及相关信息：

名称：输出解析器的名称

支持流式处理：输出解析器是否支持流式处理

具有格式说明：输出解析器是否具有格式说明。通常是可用的，除非在提示中未指定所需模式，而是在其他参数中指定（如OpenAI函数调用），或者当OutputParser包装另一个OutputParser时。

调用LLM：此输出解析器是否调用LLM。通常只有尝试纠正格式不正确的输出的输出解析器才会这样做。 输入类型：预期的输入类型。大多数输出解析器适用于字符串和消息，但有些（如OpenAI函数）需要具有特定kwargs的消息。

输出类型：解析器返回的对象的输出类型。

描述：我们对此输出解析器的评论以及何时使用它的说明。

示例代码

from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_core.messages import HumanMessage, SystemMessage
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParsermodel = ChatOpenAI(model="gpt-4")messages = [SystemMessage(content="将以下内容从英语翻译成中文"),HumanMessage(content="It's a nice day today"),
]
parser = StrOutputParser()
result = model.invoke(messages)
#使用parser处理model返回的结果
response = parser.invoke(result)
print(response)
#今天天气很好

Chains(链式调用)

Chains 是 LangChain 中用于将多个步骤组合成一个工作流程的模块。它们允许你定义一系列操作，并将它们链接在一起。比如在这个Chain中，每次都会调用输出解析器。这个链条的输入类型是语言模型的输出（字符串或消息列表），输出类型是输出解析器的输出（字符串）。

我们可以使用 | 运算符轻松创建这个Chain。| 运算符在 LangChain 中用于将两个元素组合在一起。

如果我们现在看一下 LangSmith，我们会发现这个链条有两个步骤：首先调用语言模型，然后将其结果传递给输出解析器。我们可以在 LangSmith 跟踪中看到这一点。

https://smith.langchain.com/public/f1bdf656-2739-42f7-ac7f-0f1dd712322f/r

示例代码

from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_core.messages import HumanMessage, SystemMessage
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParsermodel = ChatOpenAI(model="gpt-4")messages = [SystemMessage(content="将以下内容从英语翻译成中文"),HumanMessage(content="Let's go for a run"),
]
parser = StrOutputParser()# 使用Chains方式调用
chain = model | parser  #等于 model.invoke() + parser.invoke()
response = chain.invoke(messages)
print(response)
#我们去跑步吧

LCEL & Runable interface

LCEL 英文全称 LangChain Execution Language（LangChain 表达语言）是一种声明性的方式来链接 LangChain 组件。 LCEL 从第一天起就被设计为支持将原型投入生产，无需更改代码，从最简单的“提示 + LLM”链到最复杂的链（我们已经看到有人成功地在生产中运行了包含数百步的 LCEL 链）。以下是您可能想要使用 LCEL 的一些原因的几个亮点：

一流的流式支持 当您使用 LCEL 构建链时，您将获得可能的最佳时间到第一个标记（直到输出的第一块内容出现所经过的时间）。对于某些链，这意味着我们直接从 LLM 流式传输标记到流式输出解析器，您将以与 LLM 提供程序输出原始标记的速率相同的速度获得解析的增量输出块。

异步支持 使用 LCEL 构建的任何链都可以使用同步 API（例如，在您的 Jupyter 笔记本中进行原型设计）以及异步 API（例如，在 LangServe 服务器中）进行调用。这使得可以在原型和生产中使用相同的代码，具有出色的性能，并且能够在同一服务器中处理许多并发请求。

优化的并行执行 每当您的 LCEL 链具有可以并行执行的步骤时（例如，如果您从多个检索器中获取文档），我们会自动执行，无论是在同步接口还是异步接口中，以获得可能的最小延迟。

重试和回退 为 LCEL 链的任何部分配置重试和回退。这是使您的链在规模上更可靠的好方法。我们目前正在努力为重试/回退添加流式支持，这样您就可以获得额外的可靠性而无需任何延迟成本。

访问中间结果 对于更复杂的链，访问中间步骤的结果通常非常有用，即使在生成最终输出之前。这可以用于让最终用户知道正在发生的事情，甚至只是用于调试您的链。您可以流式传输中间结果，并且在每个 LangServe 服务器上都可以使用。

输入和输出模式 输入和输出模式为每个 LCEL 链提供了从链的结构推断出的 Pydantic 和 JSONSchema 模式。这可用于验证输入和输出，并且是 LangServe 的一个组成部分。

无缝 LangSmith 追踪 随着您的链变得越来越复杂，准确理解每一步发生的事情变得越来越重要。使用 LCEL，所有步骤都会自动记录到 LangSmith 中，以实现最大的可观察性和可调试性。

无缝 LangServe 部署 使用 LCEL 创建的任何链都可以轻松地通过 LangServe 部署。

Runable interface(可运行接口)

为了尽可能简化创建自定义链的过程，我们实现了一个 “Runnable” 协议。许多 LangChain 组件都实现了 Runnable 协议，包括聊天模型、LLMs、输出解析器、检索器、提示模板等等。此外，还有一些有用的基本组件可用于处理可运行对象，您可以在下面了解更多。这是一个标准接口，可以轻松定义自定义链，并以标准方式调用它们。标准接口包括：

stream: 返回响应的数据块
invoke: 对输入调用链
batch: 对输入列表调用链

这些还有相应的异步方法，应该与 asyncio 一起使用 awai 语法以实现并发：

astream: 异步返回响应的数据块
ainvoke: 异步对输入调用链
abatch: 异步对输入列表调用链
astream_log: 异步返回中间步骤，以及最终响应
astream_events: beta 流式传输链中发生的事件（在 langchain-core 0.1.14 中引入）

输入类型 和 输出类型 因组件而异：

组件	输入类型	输出类型
提示	字典	提示值
聊天模型	单个字符串、聊天消息列表或提示值	聊天消息
LLM	单个字符串、聊天消息列表或提示值	字符串
输出解析器	LLM 或聊天模型的输出	取决于解析器
检索器	单个字符串	文档列表
工具	单个字符串或字典，取决于工具	取决于工具

所有可运行对象都公开输入和输出模式以检查输入和输出：

input_schema: 从可运行对象结构自动生成的输入 Pydantic 模型
output_schema: 从可运行对象结构自动生成的输出 Pydantic 模型

流式运行对于使基于 LLM 的应用程序对最终用户具有响应性至关重要。重要的 LangChain 原语，如聊天模型、输出解析器、提示模板、检索器和代理都实现了 LangChain Runnable 接口。该接口提供了两种通用的流式内容方法：

同步 stream 和异步 astream：流式传输链中的最终输出的默认实现。
异步 astream_events 和异步 astream_log：这些方法提供了一种从链中流式传输中间步骤和最终输出的方式。让我们看看这两种方法，并尝试理解如何使用它们。

Stream(流)

所有 Runnable 对象都实现了一个名为 stream 的同步方法和一个名为 astream 的异步变体。这些方法旨在以块的形式流式传输最终输出，尽快返回每个块。只有在程序中的所有步骤都知道如何处理输入流时，才能进行流式传输；即，逐个处理输入块，并产生相应的输出块。这种处理的复杂性可以有所不同，从简单的任务，如发出 LLM 生成的令牌，到更具挑战性的任务，如在整个 JSON 完成之前流式传输 JSON 结果的部分。开始探索流式传输的最佳方法是从 LLM 应用程序中最重要的组件开始——LLM 本身！

LLM 和聊天模型

大型语言模型及其聊天变体是基于 LLM 的应用程序的主要瓶颈。大型语言模型可能需要几秒钟才能对查询生成完整的响应。这比应用程序对最终用户具有响应性的约 200-300 毫秒的阈值要慢得多。使应用程序具有更高的响应性的关键策略是显示中间进度；即，逐个令牌流式传输模型的输出。我们将展示使用聊天模型进行流式传输的示例。从以下选项中选择一个：

让我们从同步 stream API 开始：

chunks = []
for chunk in model.stream("天空是什么颜色？"):chunks.append(chunk)print(chunk.content, end="|", flush=True)

天|空|是|什|么|颜|色|？|

或者，如果您在异步环境中工作，可以考虑使用异步 astream API：

chunks = []
async for chunk in model.astream("天空是什么颜色？"):chunks.append(chunk)print(chunk.content, end="|", flush=True)

天|空|是|什|么|颜|色|？|

让我们检查其中一个块：

chunks[1]

AIMessageChunk(content='天', id='run-b36bea64-5511-4d7a-b6a3-a07b3db0c8e7')

我们得到了一个称为 AIMessageChunk 的东西。该块表示 AIMessage 的一部分。消息块是可叠加的——可以简单地将它们相加以获得到目前为止的响应状态！

chunks[0] + chunks[1] + chunks[2] + chunks[3] + chunks[4]

AIMessageChunk(content='天空是什么颜色', id='run-b36bea64-5511-4d7a-b6a3-a07b3db0c8e7')

Chain(链)

几乎所有的 LLM 应用程序都涉及不止一步的操作，而不仅仅是调用语言模型。让我们使用 LangChain 表达式语言 (LCEL) 构建一个简单的链，该链结合了一个提示、模型和解析器，并验证流式传输是否正常工作。我们将使用 StrOutputParser 来解析模型的输出。这是一个简单的解析器，从 AIMessageChunk 中提取 content 字段，给出模型返回的 token。

LCEL 是一种_声明式_的方式，通过将不同的 LangChain 原语链接在一起来指定一个“程序”。使用 LCEL 创建的链可以自动实现 stream 和 astream，从而实现对最终输出的流式传输。事实上，使用 LCEL 创建的链实现了整个标准 Runnable 接口。

from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
prompt = ChatPromptTemplate.from_template("给我讲一个关于{topic}的笑话")
parser = StrOutputParser()
chain = prompt | model | parser
async for chunk in chain.astream({"topic": "鹦鹉"}):print(chunk, end="|", flush=True)

|一个|人|去|宠|物|店|买|鹦|鹉|。|店|员|说|：“|这|只|鹦|鹉|会|说|话|。”|
|买|回|家|后|，|那|人|发|现|鹦|鹉|只|会|说|一|句|话|：“|我|是|鹦|鹉|。”|
|那|人|就|去|找|店|员|，|说|：“|你|不|是|说|这|只|鹦|鹉|会|说|话|吗|？|它|只|会|说|‘|我|是|鹦|鹉|’|。”|
|店|员|回|答|：“|它|确|实|会|说|话|，|你|想|它|怎|么|可能|知|道|自|己|是|鹦|鹉|呢|？”||

请注意，即使我们在上面的链条末尾使用了parser，我们仍然可以获得流式输出。parser会对每个流式块进行操作。许多LCEL基元也支持这种转换式的流式传递，这在构建应用程序时非常方便。

自定义函数可以被设计为返回生成器，这样就能够操作流。

某些可运行实体，如提示模板和聊天模型，无法处理单个块，而是聚合所有先前的步骤。这些可运行实体可以中断流处理。

LangChain表达语言允许您将链的构建与使用模式（例如同步/异步、批处理/流式等）分开。如果这与您构建的内容无关，您也可以依赖于标准的命令式编程方法，通过在每个组件上调用invoke、batch或stream，将结果分配给变量，然后根据需要在下游使用它们。

使用输入流

如果您想要在输出生成时从中流式传输JSON，该怎么办呢？

如果您依赖json.loads来解析部分JSON，那么解析将失败，因为部分JSON不会是有效的JSON。

您可能会束手无策，声称无法流式传输JSON。

事实证明，有一种方法可以做到这一点——解析器需要在输入流上操作，并尝试将部分JSON“自动完成”为有效状态。

让我们看看这样一个解析器的运行，以了解这意味着什么。

model = ChatOpenAI(model="gpt-4")
parser = StrOutputParser()
chain = (model | JsonOutputParser()# 由于Langchain旧版本中的一个错误，JsonOutputParser未能从某些模型中流式传输结果
)
async def async_stream():async for text in chain.astream("以JSON 格式输出法国、西班牙和日本的国家及其人口列表。"'使用一个带有“countries”外部键的字典，其中包含国家列表。'"每个国家都应该有键`name`和`population`"):print(text, flush=True)

{}
{'countries': []}
{'countries': [{}]}
{'countries': [{'name': ''}]}
{'countries': [{'name': 'France'}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 670}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 670810}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': ''}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain'}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain', 'population': 467}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain', 'population': 467330}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain', 'population': 46733038}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain', 'population': 46733038}, {}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain', 'population': 46733038}, {'name': ''}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain', 'population': 46733038}, {'name': 'Japan'}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain', 'population': 46733038}, {'name': 'Japan', 'population': 126}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain', 'population': 46733038}, {'name': 'Japan', 'population': 126300}]}
{'countries': [{'name': 'France', 'population': 67081000}, {'name': 'Spain', 'population': 46733038}, {'name': 'Japan', 'population': 126300000}]}

Stream events(事件流)

现在我们已经了解了stream和astream的工作原理，让我们进入事件流的世界。🏞️

事件流是一个beta API。这个API可能会根据反馈略微更改。

本指南演示了V2 API，并且需要 langchain-core >= 0.2。对于与旧版本 LangChain 兼容的V1 API，请参阅这里。

import langchain_core
langchain_core.__version__

为了使astream_events API正常工作：

在代码中尽可能使用async（例如，异步工具等）
如果定义自定义函数/可运行项，请传播回调
在没有 LCEL 的情况下使用可运行项时，请确保在LLMs上调用.astream(而不是.ainvoke以强制LLM流式传输令牌

事件参考

下面是一个参考表，显示各种可运行对象可能发出的一些事件。

当流式传输正确实现时，对于可运行项的输入直到输入流完全消耗后才会知道。这意味着inputs通常仅包括end事件，而不包括start事件。

事件	名称	块	输入	输出
on_chat_model_start	[模型名称]		{“messages”: [[SystemMessage, HumanMessage]]}
on_chat_model_end	[模型名称]		{“messages”: [[SystemMessage, HumanMessage]]}	AIMessageChunk(content=“hello world”)
on_llm_start	[模型名称]		{‘input’: ‘hello’}
on_llm_stream	[模型名称]	‘Hello’
on_llm_end	[模型名称]		‘Hello human!’
on_chain_start	format_docs
on_chain_stream	format_docs	“hello world!, goodbye world!”
on_chain_end	format_docs		[Document(…)]	“hello world!, goodbye world!”
on_tool_start	some_tool		{“x”: 1, “y”: “2”}
on_tool_end	some_tool			{“x”: 1, “y”: “2”}
on_retriever_start	[检索器名称]		{“query”: “hello”}
on_retriever_end	[检索器名称]		{“query”: “hello”}	[Document(…), …]
on_prompt_start	[模板名称]		{“question”: “hello”}
on_prompt_end	[模板名称]		{“question”: “hello”}	ChatPromptValue(messages: [SystemMessage, …])

聊天模型

让我们首先看一下聊天模型产生的事件。

events = []
async for event in model.astream_events("hello", version="v2"):events.append(event)

/home/eugene/src/langchain/libs/core/langchain_core/_api/beta_decorator.py:87: LangChainBetaWarning: This API is in beta and may change in the future.warn_beta(

嘿，API中那个有趣的version="v2"参数是什么意思？😾 这是一个beta API，我们几乎肯定会对其进行一些更改（事实上，我们已经做了！）这个版本参数将允许我们最小化对您代码的破坏性更改。简而言之，我们现在让您感到烦恼，这样以后就不必再烦恼了。 v2仅适用于 langchain-core>=0.2.0。

让我们看一下一些开始事件和一些结束事件。

events[:3]

[{'event': 'on_chat_model_start','data': {'input': 'hello'},'name': 'ChatAnthropic','tags': [],'run_id': 'a81e4c0f-fc36-4d33-93bc-1ac25b9bb2c3','metadata': {}},{'event': 'on_chat_model_stream','data': {'chunk': AIMessageChunk(content='Hello', id='run-a81e4c0f-fc36-4d33-93bc-1ac25b9bb2c3')},'run_id': 'a81e4c0f-fc36-4d33-93bc-1ac25b9bb2c3','name': 'ChatAnthropic','tags': [],'metadata': {}},{'event': 'on_chat_model_stream','data': {'chunk': AIMessageChunk(content='!', id='run-a81e4c0f-fc36-4d33-93bc-1ac25b9bb2c3')},'run_id': 'a81e4c0f-fc36-4d33-93bc-1ac25b9bb2c3','name': 'ChatAnthropic','tags': [],'metadata': {}}]

events[-2:]

[{'event': 'on_chat_model_stream','data': {'chunk': AIMessageChunk(content='?', id='run-a81e4c0f-fc36-4d33-93bc-1ac25b9bb2c3')},'run_id': 'a81e4c0f-fc36-4d33-93bc-1ac25b9bb2c3','name': 'ChatAnthropic','tags': [],'metadata': {}},{'event': 'on_chat_model_end','data': {'output': AIMessageChunk(content='Hello! How can I assist you today?', id='run-a81e4c0f-fc36-4d33-93bc-1ac25b9bb2c3')},'run_id': 'a81e4c0f-fc36-4d33-93bc-1ac25b9bb2c3','name': 'ChatAnthropic','tags': [],'metadata': {}}]

LLM apps debug: LangSmith Tracing & Verbose, Debug Mode

与构建任何类型的软件一样，使用LLM构建时，总会有调试的需求。模型调用可能会失败，模型输出可能格式错误，或者可能存在一些嵌套的模型调用，不清楚在哪一步出现了错误的输出。有三种主要的调试方法：

详细模式(Verbose)：为你的链中的“重要”事件添加打印语句。
调试模式(Debug)：为你的链中的所有事件添加日志记录语句。
LangSmith跟踪：将事件记录到LangSmith，以便在那里进行可视化。

	详细模式(Verbose Mode)	调试模式(Debug Mode)	LangSmith跟踪
免费	✅	✅	✅
用户界面	❌	❌	✅
持久化	❌	❌	✅
查看所有事件	❌	✅	✅
查看“重要”事件	✅	❌	✅
本地运行	✅	✅	❌

LangSmith Tracing(跟踪)

使用LangChain构建的许多应用程序将包含多个步骤，其中包含多次LLM调用。随着这些应用程序变得越来越复杂，能够检查链或代理内部发生了什么变得至关重要。这样做的最佳方式是使用LangSmith。在上面的链接上注册后，请确保设置你的环境变量以开始记录跟踪：

#windows导入环境变量
setx LANGCHAIN_TRACING_V2 "true"
setx LANGCHAIN_API_KEY "..." #获取到key
setx TAVILY_API_KEY "..." #获取到key#mac 导入环境变量
export LANGCHAIN_TRACING_V2="true"
export LANGCHAIN_API_KEY="..."
export TAVILY_API_KEY="..."

假设我们有一个代理，并且希望可视化它所采取的操作和接收到的工具输出。在没有任何调试的情况下，这是我们看到的：

import os
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain.agents import AgentExecutor, create_tool_calling_agent
from langchain_community.tools.tavily_search import TavilySearchResults
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
from langchain.globals import set_verbosellm = ChatOpenAI(model="gpt-4o")
tools = [TavilySearchResults(max_results=1)]
prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([("system","你是一位得力的助手。",),("placeholder", "{chat_history}"),("human", "{input}"),("placeholder", "{agent_scratchpad}"),]
)
# 构建工具代理
agent = create_tool_calling_agent(llm, tools, prompt)
set_verbose(True)
# 通过传入代理和工具来创建代理执行器
agent_executor = AgentExecutor(agent=agent, tools=tools)
agent_executor.invoke({"input": "谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？"}
)

{'input': '谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？', 'output': '克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）出生于1970年7月30日。截至2023年，他53岁。'}

我们没有得到太多输出，但由于我们设置了LangSmith，我们可以轻松地看到发生了什么： https://smith.langchain.com/public/a89ff88f-9ddc-4757-a395-3a1b365655bf/r

Verbose(详细日志打印)

如果你在Jupyter笔记本中进行原型设计或运行Python脚本，打印出链运行的中间步骤可能会有所帮助。有许多方法可以以不同程度的详细程度启用打印。注意：即使启用了LangSmith，这些仍然有效，因此你可以同时打开并运行它们。

set_verbose(True)

设置 verbose 标志将以稍微更易读的格式打印出输入和输出，并将跳过记录某些原始输出（例如 LLM 调用的令牌使用统计信息），以便您可以专注于应用程序逻辑。

from langchain.globals import set_verbose
set_verbose(True)
agent_executor = AgentExecutor(agent=agent, tools=tools)
agent_executor.invoke({"input": "Who directed the 2023 film Oppenheimer and what is their age in days?"}
)

> Entering new AgentExecutor chain...Invoking: `tavily_search_results_json` with `{'query': '2023 movie Oppenheimer director'}`[{'url': 'https://www.imdb.com/title/tt15398776/fullcredits/', 'content': 'Oppenheimer (2023) cast and crew credits, including actors, actresses, directors, writers and more. Menu. ... director of photography: behind-the-scenes Jason Gary ... best boy grip ... film loader Luc Poullain ... aerial coordinator'}]
Invoking: `tavily_search_results_json` with `{'query': 'Christopher Nolan age'}`[{'url': 'https://www.nme.com/news/film/christopher-nolan-fans-are-celebrating-his-54th-birthday-youve-changed-things-forever-3779396', 'content': "Christopher Nolan is 54 Still my fave bit of Nolan trivia: Joey Pantoliano on creating Ralph Cifaretto's look in The Sopranos: 'The wig I had them build as an homage to Chris Nolan, I like ..."}]2023年的电影《奥本海默》由克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）执导。他目前54岁。> Finished chain.

{'input': '谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？', 'output': '克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）出生于1970年7月30日。截至2023年，他53岁。'}

Debug(调试日志打印)

set_debug(True)

设置全局的 debug 标志将导致所有具有回调支持的 LangChain 组件（链、模型、代理、工具、检索器）打印它们接收的输入和生成的输出。这是最详细的设置，将完全记录原始输入和输出。

from langchain.globals import set_debug
# 构建工具代理
agent = create_tool_calling_agent(llm, tools, prompt)
#打印调试日志
set_debug(True)
#不输出详细日志
set_verbose(False)
# 通过传入代理和工具来创建代理执行器
agent_executor = AgentExecutor(agent=agent, tools=tools)
agent_executor.invoke({"input": "谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？"}
)

[chain/start] [chain:AgentExecutor] Entering Chain run with input:
{"input": "谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？"
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad>] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad>] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad> > chain:RunnableLambda] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad> > chain:RunnableLambda] [1ms] Exiting Chain run with output:
{"output": []
}
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad>] [4ms] Exiting Chain run with output:
{"agent_scratchpad": []
}
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad>] [10ms] Exiting Chain run with output:
{"input": "谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？","intermediate_steps": [],"agent_scratchpad": []
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > prompt:ChatPromptTemplate] Entering Prompt run with input:
{"input": "谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？","intermediate_steps": [],"agent_scratchpad": []
}
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > prompt:ChatPromptTemplate] [1ms] Exiting Prompt run with output:
[outputs]
[llm/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > llm:ChatOpenAI] Entering LLM run with input:
{"prompts": ["System: 你是一位得力的助手。\nHuman: 谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？"]
}
[llm/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > llm:ChatOpenAI] [1.81s] Exiting LLM run with output:
{"generations": [[{"text": "","generation_info": {"finish_reason": "tool_calls","model_name": "gpt-4o-2024-05-13","system_fingerprint": "fp_4e2b2da518"},"type": "ChatGenerationChunk","message": {"lc": 1,"type": "constructor","id": ["langchain","schema","messages","AIMessageChunk"],"kwargs": {"content": "","additional_kwargs": {"tool_calls": [{"index": 0,"id": "call_Rhv2KLzFTU0XhJso5F79EiUp","function": {"arguments": "{\"query\":\"2023年电影《奥本海默》导演\"}","name": "tavily_search_results_json"},"type": "function"}]},"response_metadata": {"finish_reason": "tool_calls","model_name": "gpt-4o-2024-05-13","system_fingerprint": "fp_4e2b2da518"},"type": "AIMessageChunk","id": "run-cbeb35e8-b4ee-4c78-b663-e338ef90382d","tool_calls": [{"name": "tavily_search_results_json","args": {"query": "2023年电影《奥本海默》导演"},"id": "call_Rhv2KLzFTU0XhJso5F79EiUp","type": "tool_call"}],"tool_call_chunks": [{"name": "tavily_search_results_json","args": "{\"query\":\"2023年电影《奥本海默》导演\"}","id": "call_Rhv2KLzFTU0XhJso5F79EiUp","index": 0,"type": "tool_call_chunk"}],"invalid_tool_calls": []}}}]],"llm_output": null,"run": null
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > parser:ToolsAgentOutputParser] Entering Parser run with input:
[inputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > parser:ToolsAgentOutputParser] [2ms] Exiting Parser run with output:
[outputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence] [1.85s] Exiting Chain run with output:
[outputs]
[tool/start] [chain:AgentExecutor > tool:tavily_search_results_json] Entering Tool run with input:
"{'query': '2023年电影《奥本海默》导演'}"
[tool/end] [chain:AgentExecutor > tool:tavily_search_results_json] [2.06s] Exiting Tool run with output:
"[{'url': 'https://baike.baidu.com/item/奥本海默/58802734', 'content': '《奥本海默》是克里斯托弗·诺兰自编自导的，由基里安·墨菲主演的传记电影，该片于2023年7月21日在北美上映，8月30日在中国内地上映，2024年3月29日在日本上映。该片改编自Kai Bird、Martin J. Sherwin的《美国普罗米修斯：奥本海默的胜与悲》，影片《奥本海默》讲述了美国"原子弹之父"罗伯特· ...'}]"
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad>] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad>] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad> > chain:RunnableLambda] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad> > chain:RunnableLambda] [1ms] Exiting Chain run with output:
[outputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad>] [4ms] Exiting Chain run with output:
[outputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad>] [10ms] Exiting Chain run with output:
[outputs]
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > prompt:ChatPromptTemplate] Entering Prompt run with input:
[inputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > prompt:ChatPromptTemplate] [1ms] Exiting Prompt run with output:
[outputs]
[llm/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > llm:ChatOpenAI] Entering LLM run with input:
{"prompts": ["System: 你是一位得力的助手。\nHuman: 谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？\nAI: \nTool: [{\"url\": \"https://baike.baidu.com/item/奥本海默/58802734\", \"content\": \"《奥本海默》是克里斯托弗·诺兰自编自导的，由基里安·墨菲主演的传记电影，该片于2023年7月21日在北美上映，8月30日在中国内地上映，2024年3月29日在日本上映。该片改编自Kai Bird、Martin J. Sherwin的《美国普罗米修斯：奥本海默的胜与悲》，影片《奥本海默》讲述了美国\\\"原子弹之父\\\"罗伯特· ...\"}]"]
}
[llm/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > llm:ChatOpenAI] [1.39s] Exiting LLM run with output:
{"generations": [[{"text": "2023年电影《奥本海默》的导演是克里斯托弗·诺兰。接下来我将查询他的年龄。","generation_info": {"finish_reason": "tool_calls","model_name": "gpt-4o-2024-05-13","system_fingerprint": "fp_4e2b2da518"},"type": "ChatGenerationChunk","message": {"lc": 1,"type": "constructor","id": ["langchain","schema","messages","AIMessageChunk"],"kwargs": {"content": "2023年电影《奥本海默》的导演是克里斯托弗·诺兰。接下来我将查询他的年龄。","additional_kwargs": {"tool_calls": [{"index": 0,"id": "call_QuKQUKd6YLsgTgZeYcWpk2lN","function": {"arguments": "{\"query\":\"克里斯托弗·诺兰年龄\"}","name": "tavily_search_results_json"},"type": "function"}]},"response_metadata": {"finish_reason": "tool_calls","model_name": "gpt-4o-2024-05-13","system_fingerprint": "fp_4e2b2da518"},"type": "AIMessageChunk","id": "run-b7ee6125-1af5-4073-b81e-076a859755bd","tool_calls": [{"name": "tavily_search_results_json","args": {"query": "克里斯托弗·诺兰年龄"},"id": "call_QuKQUKd6YLsgTgZeYcWpk2lN","type": "tool_call"}],"tool_call_chunks": [{"name": "tavily_search_results_json","args": "{\"query\":\"克里斯托弗·诺兰年龄\"}","id": "call_QuKQUKd6YLsgTgZeYcWpk2lN","index": 0,"type": "tool_call_chunk"}],"invalid_tool_calls": []}}}]],"llm_output": null,"run": null
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > parser:ToolsAgentOutputParser] Entering Parser run with input:
[inputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > parser:ToolsAgentOutputParser] [1ms] Exiting Parser run with output:
[outputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence] [1.43s] Exiting Chain run with output:
[outputs]
[tool/start] [chain:AgentExecutor > tool:tavily_search_results_json] Entering Tool run with input:
"{'query': '克里斯托弗·诺兰年龄'}"
[tool/end] [chain:AgentExecutor > tool:tavily_search_results_json] [2.89s] Exiting Tool run with output:
"[{'url': 'https://baike.baidu.com/item/克里斯托弗·诺兰/5306405', 'content': '克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan），1970年7月30日出生于英国伦敦，导演、编剧、制片人。1998年4月24日克里斯托弗·诺兰拍摄的首部故事片《追随》在旧金山电影节上映。2000年，克里斯托弗·诺兰凭借着他的《记忆碎片》为他获得第74届奥斯卡的提名。2005年，执导《蝙蝠侠》三部曲系列首部电影 ...'}]"
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad>] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad>] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad> > chain:RunnableLambda] Entering Chain run with input:
{"input": ""
}
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad> > chain:RunnableLambda] [1ms] Exiting Chain run with output:
[outputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad> > chain:RunnableParallel<agent_scratchpad>] [4ms] Exiting Chain run with output:
[outputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > chain:RunnableAssign<agent_scratchpad>] [9ms] Exiting Chain run with output:
[outputs]
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > prompt:ChatPromptTemplate] Entering Prompt run with input:
[inputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > prompt:ChatPromptTemplate] [2ms] Exiting Prompt run with output:
[outputs]
[llm/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > llm:ChatOpenAI] Entering LLM run with input:
{"prompts": ["System: 你是一位得力的助手。\nHuman: 谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？\nAI: \nTool: [{\"url\": \"https://baike.baidu.com/item/奥本海默/58802734\", \"content\": \"《奥本海默》是克里斯托弗·诺兰自编自导的，由基里安·墨菲主演的传记电影，该片于2023年7月21日在北美上映，8月30日在中国内地上映，2024年3月29日在日本上映。该片改编自Kai Bird、Martin J. Sherwin的《美国普罗米修斯：奥本海默的胜与悲》，影片《奥本海默》讲述了美国\\\"原子弹之父\\\"罗伯特· ...\"}]\nAI: 2023年电影《奥本海默》的导演是克里斯托弗·诺兰。接下来我将查询他的年龄。\nTool: [{\"url\": \"https://baike.baidu.com/item/克里斯托弗·诺兰/5306405\", \"content\": \"克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan），1970年7月30日出生于英国伦敦，导演、编剧、制片人。1998年4月24日克里斯托弗·诺兰拍摄的首部故事片《追随》在旧金山电影节上映。2000年，克里斯托弗·诺兰凭借着他的《记忆碎片》为他获得第74届奥斯卡的提名。2005年，执导《蝙蝠侠》三部曲系列首部电影 ...\"}]"]
}
[llm/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > llm:ChatOpenAI] [885ms] Exiting LLM run with output:
{"generations": [[{"text": "克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）出生于1970年7月30日。根据当前时间（2023年），他53岁。","generation_info": {"finish_reason": "stop","model_name": "gpt-4o-2024-05-13","system_fingerprint": "fp_4e2b2da518"},"type": "ChatGenerationChunk","message": {"lc": 1,"type": "constructor","id": ["langchain","schema","messages","AIMessageChunk"],"kwargs": {"content": "克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）出生于1970年7月30日。根据当前时间（2023年），他53岁。","response_metadata": {"finish_reason": "stop","model_name": "gpt-4o-2024-05-13","system_fingerprint": "fp_4e2b2da518"},"type": "AIMessageChunk","id": "run-0cc2156a-5a9d-41c2-b8bc-ecb2a291f408","tool_calls": [],"invalid_tool_calls": []}}}]],"llm_output": null,"run": null
}
[chain/start] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > parser:ToolsAgentOutputParser] Entering Parser run with input:
[inputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence > parser:ToolsAgentOutputParser] [1ms] Exiting Parser run with output:
[outputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor > chain:RunnableSequence] [914ms] Exiting Chain run with output:
[outputs]
[chain/end] [chain:AgentExecutor] [9.25s] Exiting Chain run with output:
{"output": "克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）出生于1970年7月30日。根据当前时间（2023年），他53岁。"
}

{'input': '谁执导了2023年的电影《奥本海默》，他多少岁了？', 'output': '克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）出生于1970年7月30日。根据当前时间（2023年），他53岁。'}