课程 LangChain 入门教程 AI开发框架的战略价值

AI开发框架的战略价值

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随着人工智能技术的飞速发展,特别是大型语言模型(LLM)的崛起,我们正处在一个软件开发范式变革的时代。构建一个功能强大、稳定可靠的AI应用,不再是简单地调用一个API,而是涉及数据处理、模型交互、任务编排和状态管理等一系列复杂工程。在这一背景下,AI开发框架应运而生,它们如同一座桥梁,连接着强大的AI模型与复杂的现实世界应用,其重要性不言而喻。

为什么要学习AI开发框架

技术价值

AI开发框架通过提供一套标准化的工具、库和抽象,极大地简化了AI应用的开发、部署和管理。它们通过封装底层复杂性,让开发者能更专注于业务逻辑创新。

  • 标准化与效率提升
    • 框架提供了标准化的工作流程和预定义的构建模块,显著降低了从零开始编码的成本,并加速了产品从原型到上市的时间。
  • 简化复杂任务
    • 以LangChain为例,它将LLM应用开发分解为多个核心模块,如提示词管理(Prompts)、链(Chains)、记忆(Memory)和智能代理(Agents)。这些模块解决了LLM开发中的关键痛点:
    • Chains
      • 机制允许将LLM与多个组件(如数据库查询)连接起来,实现自然语言到SQL查询再到自然语言回答的复杂任务。
    • Memory
      • 组件解决了LLM本身无状态的问题,使应用能够记住历史交互,从而构建连贯的对话体验。
  • 强大的集成能力
    • 优秀的框架(如LangChain)集成了数百种第三方工具,包括不同的LLM提供商、向量数据库、API等,使开发者可以灵活地组合和切换技术栈。

个人成长意义

学习AI开发框架对个人技术成长具有深远影响,它不仅仅是学习一个工具,更是思维模式的升级。

  • 掌握行业最佳实践
    • 框架是领域内专家智慧的结晶,封装了大量设计模式和最佳实践。学习框架有助于开发者快速掌握构建高质量AI应用的正确方法。
  • 构建系统性思维
    • AI应用开发是一个端到端的系统工程,涉及数据工程、模型训练与微调、API开发、MLOps等多个环节。学习框架能帮助开发者建立从数据到部署的全生命周期认知,培养全面的系统性思维。
  • 提升职业竞争力
    • 在AI时代,掌握主流开发框架是AI工程师的核心技能之一。这不仅能拓宽职业道路,还能让你在技术浪潮中保持领先,抓住更具影响力的发展机会。

Vibe Coding时代是否还需要学习框架

2025 年,“Vibe Coding”(氛围编程)的开发方式发展得迅速且火热。从 Cursor、Trae、Claude Coding;各大厂商纷纷入局,无数自媒体鼓吹开发无用论,这引发了一个普遍的疑问:既然AI能直接写代码,我们还有必要花费精力去学习复杂的开发框架吗?

Vibe Coding的优势

Vibe Coding的吸引力在于其惊人的效率和极低的技术门槛。它在以下场景中表现出色:

  • 快速原型设计:非常适合快速验证想法、构建产品原型(MVP)和进行探索性开发。
  • 降低入门门槛:非专业开发者也能通过简单的“对话”来创建应用,极大地推动了软件开发的民主化。
  • 提升开发效率:对于专业开发者,Vibe Coding可以快速生成样板代码、UI组件或非核心的内部工具,从而节省大量时间。

框架学习的持续价值

尽管Vibe Coding优势明显,但它并不能完全取代传统的框架开发。AI生成的代码往往是“能用”,但离“好用”和“可靠”还有很大距离。框架学习的价值在此时便凸显出来:

  • 质量与可维护性:AI生成的代码可能结构混乱、缺乏注释、难以维护和扩展。而基于框架的开发遵循统一的规范和设计模式,确保了代码的长期可维护性,这对于复杂的生产级系统至关重要。
  • 安全性与可靠性:Vibe Coding可能在不经意间引入难以察觉的安全漏洞。而框架开发则允许开发者进行精细的控制,实施严格的安全措施和错误处理机制,保证系统的稳定可靠。
  • 深度定制与性能优化:对于需要深度定制和极致性能优化的场景,AI目前难以胜任。只有掌握了框架的底层原理,开发者才能进行精准的优化和创新。

未来的开发模式很可能是混合式开发:利用Vibe Coding的速度处理前端和重复性工作,同时依靠扎实的框架知识来构建核心业务逻辑、保证系统架构的健壮性和安全性。因此,学习框架非但没有过时,反而是在AI时代驾驭更复杂项目的必备技能。

LangChain 框架的起源与发展历程

诞生背景与早期发展: LangChain 由 Harrison Chase 于 2022 年 10 月开源发布,最初是作为一个帮助开发者利用大型语言模型(LLM)构建应用的框架。Harrison Chase 是一位机器学习工程师,他在 GitHub 上发布了 LangChain 的初始版本,迅速获得关注并吸引了社区贡献者。LangChain 的诞生源于当时开发者在使用如 GPT-3 等 LLM 时遇到的痛点:如何高效管理 LLM 的输入输出,以及如何将 LLM 与外部工具和知识库连接起来扩展其能力。为了解决这些问题,LangChain 从一开始就聚焦于提供模块化的工具和抽象层,使开发者能够更轻松地构建复杂的 LLM 应用。

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里程碑事件: 随着社区的发展,LangChain 很快从一个个人项目成长为初创公司的核心产品。

  • 2023 年,Harrison Chase 与 Ankush Gola 等人共同创立了 LangChain 公司,致力于将框架商业化并提供企业支持。同年,LangChain 获得了风险投资,包括来自 Sequoia Capital 和 Benchmark 的投资,估值达到约 11 亿美元,标志着其在 AI 开发领域的重要地位。LangChain 框架本身在短时间内经历了快速的版本迭代和功能扩展。
  • 2023 年中,LangChain 推出了对 JavaScript/TypeScript 的支持,使其开发者社区从 Python 扩展到了前端和全栈开发者。此外,LangChain 不断增加对各种 LLM 模型的支持,从最初的 OpenAI API 扩展到Anthropic、HuggingFace 等模型提供商,以及本地部署的模型(如 Llama 等),并提供了统一的接口来调用这些模型。

架构演进: 2023 年底至 2024 年初,LangChain 进行了重大的架构调整,将核心代码与第三方集成解耦。LangChain 0.1.0 版本(2024 年 1 月发布)引入了 langchain-core 库,其中包含稳定的抽象接口和核心功能,而将具体的第三方集成移至 langchain-community 或独立的伙伴包中。 这一拆分提高了框架的模块化程度和依赖管理的清晰度。0.1.0 版本也是 LangChain 的第一个稳定版本,采用语义化版本规范,明确了公共 API 的变动规则(次要版本号变动表示有 Breaking Change)。 这一版本还带来了许多新功能和改进,例如LangChain 表达式语言 (LCEL),支持用户高度定制链(Chains)的执行流程;改进的提示词管理和输出解析器,使模型交互更可控;以及更完善的文档和开发者工具支持。

后续发展: 在 0.1.0 版本奠定稳定基础后,LangChain 继续快速迭代。

  • 2024 年 5 月,LangChain 发布了 0.2.0 版本,引入了一系列新特性和改进,同时也包含一些 API 的调整(需要开发者根据升级指南迁移代码)。0.2.0 版本进一步增强了对异步调用、流式输出的支持,并优化了与向量数据库、检索系统的集成。
  • 进入 2024 年下半年,LangChain 发布了 0.3.x 版本,持续改进性能和增加新的集成(如更多的向量存储、工具插件等)。下图展示了 LangChain 主要版本的发布时间线及其核心特点:

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LangChain 公司也在围绕框架构建完整的生态系统,包括推出 LangSmith(一个用于调试、监控和评估 LLM 应用的平台)以及 LangServe(用于将 LangChain 应用部署为 API 服务的工具)等,为开发者提供从开发到生产的一站式支持。

技术特点: LangChain 框架的核心思想是通过“链式”(Chain)结构将不同的组件串联起来,构建复杂的 LLM 应用。LangChain 提供了一系列标准接口和模块,包括:

  • 模型接口:统一的接口调用各种 LLM(如 OpenAI GPT-3.5/4、Anthropic Claude 等)和嵌入模型,使开发者能够方便地切换底层模型。
  • 提示词管理:支持提示词模板(Prompt Templates),可以动态生成不同的输入提示,并管理Few-Shot示例和提示词选择策略,以优化模型输出。
  • 链(Chains):将多个步骤组合成链式流程,例如先检索文档再生成回答,或依次执行多个模型调用。LangChain 提供了通用的 Chain 基类和各种预构建链(如问答链、总结链等),开发者也可自定义链来编排复杂任务。
  • 代理(Agents):允许 LLM 根据输入自主决定使用哪些工具(如搜索引擎、数据库查询等)来完成任务。LangChain 内置了多种代理类型(如 ReAct 代理、工具使用代理等),并提供工具接口让开发者集成自定义工具。
  • 记忆(Memory):用于在多次交互之间保存上下文状态。LangChain 提供了多种记忆实现(如对话历史记忆、总结记忆等),使对话机器人能够记住之前的对话内容,提升连贯性。
  • 检索与向量存储:支持将外部文档加载、拆分、向量化后存储在向量数据库中,并在需要时检索相关内容提供给 LLM,从而实现基于知识库的问答。LangChain 集成了众多向量数据库(如 FAISS、Pinecone、Chroma 等)和文档加载器,方便构建检索增强型应用。

凭借这些模块,LangChain 将原始的大模型能力与外部工具、数据连接起来,降低了构建复杂 AI 应用的门槛。开发者可以通过组合 LangChain 提供的组件,快速实现如智能聊天机器人、文档问答系统、代码生成助手等应用。LangChain 强调灵活性和可扩展性,其社区贡献了数百种集成和示例,使其成为当前最流行的 LLM 应用开发框架之一。

LangGraph 框架的诞生背景与演进过程

诞生背景: LangGraph 是 LangChain 生态系统中晚些出现的一个框架,其诞生背景与大型语言模型应用日益增长的复杂性密切相关。 随着开发者尝试构建更高级的 AI 代理和多轮对话系统,传统链式结构的局限性逐渐显现:链式流程通常是线性的、预先定义好的步骤,难以处理需要循环、分支或长期状态维护的复杂场景。 此外,在构建多智能体协作、需要人工介入(Human-in-the-loop)或长时间运行的任务时,需要更灵活的工作流管理和状态持久化支持。为了解决这些问题, LangChain 团队于 2024 年推出了 LangGraph 框架,旨在提供一种图结构的、状态化的方式来构建复杂的 AI 代理应。

发展历程: LangGraph 最初作为 LangChain 0.1.0 版本的一部分被引入(被称为“One More Thing”),标志着 LangChain 从链式架构向图式架构的扩展。

  • 在 2024 年初,LangGraph 作为实验性功能发布,随后在 2024 年中开始独立演进。LangChain 团队为 LangGraph 建立了专门的文档和代码仓库,并逐步将其打造为一个独立于 LangChain 主框架的工具集。
  • 2024 年下半年,LangGraph 发布了多个版本(如 0.2.x、0.3.x 等),不断改进其核心功能和稳定性。
  • 2025 年,LangGraph 已经发展出完善的 Python 和 JavaScript 实现,并推出了 LangGraph Platform 等配套产品,用于简化复杂代理应用的部署和管理。下图展示了 LangGraph 主要版本的发布时间线及其核心改进:

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技术特点: LangGraph 将应用逻辑建模为图(Graph)结构,其中节点表示操作或状态,边表示节点之间的转移和数据流。这种图式架构相比 LangChain 的链式结构更加灵活,主要体现在:

  • 循环和分支:在 LangGraph 中,工作流可以包含循环(重复执行某些节点)和条件分支,这意味着代理能够根据中间结果回到之前的状态或选择不同的路径执行。这对于需要多次迭代的任务(如反复查询和验证信息)非常有用。
  • 状态管理:LangGraph 强调有状态的应用构建。每个节点执行时可以读取和修改全局的状态对象,并且框架支持将状态持久化保存。这使得 LangGraph 应用能够跨长时间运行(例如持续数天的任务)并在崩溃后恢复状态。LangGraph 还支持将部分状态存储在外部数据库中,实现真正的长期记忆。
  • 多智能体协作与并行:借助图结构,LangGraph 可以方便地实现多智能体协作的场景。不同的节点可以代表不同的智能体或子任务,节点之间通过消息传递进行通信,从而构建出多角色交互的复杂系统。此外,图结构也天然支持并行处理,某些不依赖彼此的节点可以并行执行,提高效率。
  • 人工介入和监控:LangGraph 设计时考虑了Human-in-the-loop的需求。开发者可以在图中设置断点或条件,让工作流在特定节点暂停,等待人工审核或输入后再继续执行。这对于需要人工监督的高风险决策场景非常关键。同时,LangGraph 与 LangSmith 集成,提供了执行路径追踪、状态变化捕获等可视化调试工具,方便开发者监控复杂代理的行为。 LangGraph 并不是要取代 LangChain,而是对 LangChain 的扩展和补充。LangGraph 底层大量复用了 LangChain 的组件(如模型接口、工具、记忆等),开发者可以在 LangGraph 的节点中直接使用 LangChain 的链或代理作为子流程。

因此,LangGraph 与 LangChain 是互补关系:对于简单的线性任务,LangChain 的链式结构已经足够高效;而对于需要复杂控制流、长期状态和多智能体的场景,LangGraph 提供了更强大的支持。

LangChain 团队将 LangGraph 定位为“低层次的编排框架”,用于构建可控、可靠的 AI 代理工作流。目前,LangGraph 已经在一些生产环境中得到应用,例如 LinkedIn、Uber、GitLab 等公司据报道使用 LangGraph 来构建复杂的生成式 AI 代理系统。 演进过程中的关键版本:

  • LangGraph 自发布以来经历了多次版本迭代,不断改进功能和稳定性。在 2024 年中发布的版本中,LangGraph 引入了Checkpoint(检查点)机制,允许将执行状态定期保存,以便故障恢复和审计。
  • 2024 年底的版本增强了对异步执行和并发的支持,并提供了更完善的类型定义和错误处理。
  • 进入 2025 年,LangGraph 发布了 0.4.x、0.5.x 等版本,主要改进包括:更简洁的 API 接口、新增对 JavaScript/TypeScript 的完整支持(与 Python 版本功能对齐)、以及对 LangGraph Platform 的集成优化等。
  • 2025 年 6 月,LangGraph 发布了 0.6 版本,并启动了 LangGraph v1.0 的路线图计划,收集社区反馈以确定正式版的功能特性。可以预见,LangGraph 将在未来继续演进,成为构建高级 AI 代理和复杂工作流的重要框架。

两个框架的关键里程碑和技术特点对比

综上,LangChain 和 LangGraph 作为 LangChain 生态中的两大框架,各自有不同的侧重和发展脉络。以下表格对比了两者的关键里程碑事件和技术特点: alt text

回到最初的问题,Vibe Coding的兴起非但没有削弱学习框架的必要性,反而更加凸显了其战略价值。Vibe Coding是优秀的“战术”工具,能帮我们快速攻克局部堡垒;而AI开发框架则是“战略”武器,它决定了我们能否构建起宏大、坚固且可持续演进的系统性工程。 对于追求卓越的开发者而言,真正的竞争力并非简单地让AI生成代码,而是理解代码背后的架构、权衡不同方案的利弊,并最终构建出兼具创新性、稳定性和可维护性的高质量应用。掌握LangChain和LangGraph这样的现代AI开发框架,正是通往这一目标的必经之路。