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第 5 篇:Agent 记不住事?补上 Memory + RAG 检索

为解决Agent因大语言模型无状态特性导致的“健忘”问题,构建了分层记忆系统。短期记忆通过JSON文件存储当前会话历史,保障会话连贯性;长期记忆借助ChromaDB向量库存储所有会话摘要,并通过RAG检索机制实现跨会话回忆。结合知识库导入与加权检索,系统能有效利用历史信息提升回答准确性。

本文目录

    前言

    前端领域总在讨论“被AI替代”的焦虑,与其被动担忧,不如主动出击,深入AI应用开发的核心——Agent。实践下来发现,Agent的核心竞争力并非高深的算法,而是扎实的工程能力:如何设计架构、串联服务,并将大语言模型的能力真正落地为产品。这恰恰是工程师们最擅长的领域。

    这个系列旨在记录从零搭建一个多Agent系统的完整过程,聚焦于技术知识与设计思路的探讨,具体的代码实现则交给AI来完成。如果你也希望从应用层切入AI领域,希望这个系列能为你提供一条清晰的路径。

    通过阅读本篇,你将掌握:

    • Agent为何“健忘”,以及记忆系统应如何分层设计;
    • 短期记忆的实现:使用JSON文件持久化每个会话的对话历史;
    • 长期记忆的构建:利用ChromaDB进行向量存储与关键词检索,使Agent具备跨会话的“回忆”能力。

    背景与动机

    在上一篇文章中,我们将Agent搬进了浏览器,拥有了对话界面和流式输出能力。但多试几轮就会发现一个明显的短板:一旦开启新的会话,Agent就把之前的一切忘得一干二净。

    例如,你告诉它“我叫小明,喜欢吃火锅”,下一轮问“我喜欢吃什么?”,它只会一脸茫然。

    这并非程序缺陷,而是大语言模型(LLM)的固有特性——无状态。每次调用LLM都相当于一次全新的对话,它不会自动记住上下文。所谓的“记忆”,完全依赖于我们将历史消息作为上下文(Context)塞进提示词(Prompt)里。

    那么问题来了:塞多少合适?全部塞进去会迅速触及模型的Token限制(主流模型通常在4K到128K之间),而且历史越长,LLM的注意力就越容易被无关信息分散,导致回答质量下降。

    因此,我们需要引入分层记忆策略:近期对话完整保留,久远信息则按相关性进行检索。

    核心概念

    两种记忆的分工

    短期记忆长期记忆
    存什么当前会话的完整对话历史所有会话的对话摘要与知识库内容
    怎么存JSON文件(按session_id隔离)ChromaDB向量数据库
    怎么取全量加载,拼接到messages中根据当前问题做相似度检索,取最相关的top_k条
    生命周期会话内有效永久保留
    类比工作记忆(你正在聊的话题)长期记忆(你记得去年聊过的事)

    RAG 是什么?

    • 检索(Retrieval):从知识库中找到与当前问题最相关的内容;
    • 增强(Augmented):将检索到的内容作为上下文,注入到Prompt中;
    • 生成(Generation):LLM基于增强后的Prompt生成最终回答。简单来说,就是先查资料,再回答问题。

    整体数据流

    将短期记忆与长期记忆结合后,每次请求的完整流程如下图所示:

    动手实现

    Step 1:短期记忆(JSON 文件存 session)

    最直接的方案是:为每个session_id创建一个对应的JSON文件,用于存储序列化后的LangChain消息列表。

    """
    对话历史管理
    每个 session_id 对应一个 JSON 文件
    生产级会用 Redis / PostgreSQL,但学习阶段 JSON 文件最直观
    """
    import os, json
    from langchain_core.messages import HumanMessage, AIMessage, ToolMessageMEMORY_DIR = "data/memory"def load_history(session_id: str) -> list:
        """加载某个 session 的对话历史"""
        file_path = _get_session_file(session_id)
        if not os.path.exists(file_path):
            return []
        with open(file_path, "r", encoding="utf-8") as f:
            data_list = json.load(f)
        return [_deserialize_message(d) for d in data_list]def sa ve_history(session_id: str, messages: list):
        """保存对话历史(覆盖写入)"""
        file_path = _get_session_file(session_id)
        data_list = [_serialize_message(msg) for msg in messages]
        with open(file_path, "w", encoding="utf-8") as f:
            json.dump(data_list, f, ensure_ascii=False, indent=2)
    

    序列化的关键在于将LangChain的消息对象(如HumanMessage, AIMessage)转换为包含type和content的字典,加载时再还原回来。

    在API层的使用方式如下:

    # 每次请求前:加载历史 → 拼到 state 里
    history = load_history(session_id)
    all_messages = history + [HumanMessage(content=request.message)]# Agent 执行完后:追加新消息 → 保存
    history.append(HumanMessage(content=request.message))
    history.append(AIMessage(content=reply))
    sa ve_history(session_id, history)
    

    这样一来,同一个会话内的对话就能保持连贯——Agent知道你上一句说了什么,可以结合上下文给出更准确的回答。

    Step 2:长期记忆(ChromaDB 向量库)

    短期记忆解决了“本次会话内的连贯性”,但跨会话就失效了。长期记忆通过向量数据库来解决:将每轮对话存储为向量,下次提问时按相似度进行检索。

    """
    向量记忆存储(RAG 长期记忆)
    使用 ChromaDB 存储对话历史的向量表示
    """
    import time
    import chromadb
    from pathlib import PathCHROMA_PATH = Path("data/chroma")
    _client = chromadb.PersistentClient(path=str(CHROMA_PATH))
    _collection = _client.get_or_create_collection(
        name="conversations",
        metadata={"hnsw:space": "cosine"},  # 余弦相似度
    )def sa ve_conversation(session_id: str, user_message: str, ai_reply: str):
        """保存一轮对话到向量库"""
        doc = f"用户:{user_message}n助手:{ai_reply}"
        doc_id = f"{session_id}_{int(time.time() * 1000)}"
        _collection.add(
            documents=[doc],
            metadatas=[{"session_id": session_id, "timestamp": str(int(time.time()))}],
            ids=[doc_id],
        )
    

    ChromaDB会自动使用其内置的embedding模型将文本转换为向量存储。查询时,同样先将查询语句转换为向量,再进行余弦相似度匹配。

    Step 3:检索——中文场景的坑

    理论上,检索应依赖向量相似度匹配。但实际测试中发现一个问题:ChromaDB默认的Embedding模型(all-MiniLM-L6-v2)对中文的支持非常有限。

    例如,存储了“北京今天晴天 25°C”,查询“北京天气”可能检索不到——因为英文模型对中文语义的理解能力较弱。

    解决方案主要有两条路径:

    • 更换中文Embedding模型(如text2vec-chinese、bge-base-zh),但这需要额外下载模型,增加部署成本;
    • 关键词检索兜底:使用滑动窗口提取2-4字的n-gram,进行字面匹配。

    这里我们采用关键词检索作为兜底方案,在学习阶段足够使用,且不依赖额外模型:

    def search_relevant(query: str, top_k: int = 3) -> list[str]:
        """根据当前问题检索相关内容(关键词匹配兜底)"""
        if _collection.count() == 0:
            return []    results_with_score = []
        all_data = _collection.get(include=["documents", "metadatas"])    query_terms = _extract_terms(query)  # 提取检索词
        for doc, meta in zip(all_data["documents"], all_data["metadatas"]):
            score = 0
            for term in query_terms:
                if term in doc.lower():
                    score += len(term)
            if score > 0:
                # 知识库内容加权(优先级更高)
                if meta and meta.get("session_id") == "knowledge":
                    score *= 3
                results_with_score.append((score, doc))    results_with_score.sort(key=lambda x: x[0], reverse=True)
        return [doc for _, doc in results_with_score[:top_k]]def _extract_terms(text: str) -> list[str]:
        """从文本中提取检索词(2-4字滑动窗口 + 英文单词)"""
        clean = ''.join(c for c in text if c.isalnum() or c in '的了吗呢是')
        terms = set()
        for size in [2, 3, 4]:
            for i in range(len(clean) - size + 1):
                term = clean[i:i+size]
                if term not in ('的了', '了吗', '吗呢', '是的'):
                    terms.add(term)
        # 英文单词也加入
        import re
        for w in re.findall(r'[a-zA-Z]+', text):
            if len(w) >= 2:
                terms.add(w.lower())
        return list(terms)
    

    这个方案虽不完美,但在中文场景下比默认的向量检索要可靠得多。后续若需提升效果,只需更换为中文Embedding模型即可,检索接口无需改动。

    Step 4:把 RAG 接入 chat_agent

    让chat_agent在回答之前,先用当前问题去向量库检索相关内容,如果找到就拼接到System Prompt中:

    def chat_agent_node(state):
        """聊天 Agent:检索相关历史 + 调 LLM 回答"""
        # 取最后一条用户消息
        last_user_msg = ""
        for msg in reversed(state["messages"]):
            if hasattr(msg, "type") and msg.type == "human":
                last_user_msg = msg.content
                break    # RAG 检索
        prompt = CHAT_PROMPT
        if last_user_msg:
            relevant = search_relevant(last_user_msg, top_k=3)
            if relevant:
                memory_context = "nn".join(relevant)
                prompt += f"nn【重要】以下是相关的参考资料和历史对话,请优先基于这些内容回答:nn{memory_context}"    messages = [SystemMessage(content=prompt)] + list(state["messages"])
        response = invoke_llm(messages)
        return {"messages": [response]}
    

    逻辑很清晰:有相关内容就塞进去增强上下文,没有就正常回答。LLM会自动判断检索到的内容是否有用。

    Step 5:知识库导入

    除了自动存储的对话历史,我们还可以主动向向量库中灌入知识。例如,将公司文档、产品说明书等内容喂给Agent,它就能回答相关领域的问题。

    导入时使用session_id="knowledge"作为标识,并在检索时对知识库内容进行加权(例如权重×3),使其优先返回:

    # 导入知识
    sa ve_conversation(
        session_id="knowledge",
        user_message="项目用了哪些技术栈?",
        ai_reply="项目前端用 Vue3 + TypeScript,后端用 FastAPI + LangGraph,向量库用 ChromaDB..."
    )# 检索时知识库内容权重更高
    if meta.get("session_id") == "knowledge":
        score *= 3
    

    当用户提问中包含相关关键词时,就会触发RAG检索,匹配到的信息被用来丰富上下文,再交由LLM进行分析总结——这正是RAG的魅力所在。

    Step 6:验证效果

    使用curl命令快速验证效果:

    # 第一轮:告诉 Agent 信息
    curl -X POST /api/chat -d '{"message": "我叫小明,最喜欢吃火锅", "session_id": "test-1"}'
    # → "好的小明,记住了!火锅确实好吃。"# 第二轮:同一个 session,Agent 记得
    curl -X POST /api/chat -d '{"message": "我喜欢吃什么?", "session_id": "test-1"}'
    # → "你之前说最喜欢吃火锅!"# 第三轮:换一个 session,短期记忆失效,但长期记忆能检索到
    curl -X POST /api/chat -d '{"message": "小明喜欢吃什么?", "session_id": "test-2"}'
    # → "根据之前的对话记录,小明最喜欢吃火锅。"
    

    在Web界面上的运行效果如下:

    刨根问底

    序号问题
    1️⃣Q:为什么不直接把所有历史都塞进 Prompt?
    A:主要受限于Token长度和噪声干扰。假设每轮对话消耗200个token,50轮对话就是10K token,再加上系统提示词和工具描述,很容易超出模型限制。更重要的是,大量无关历史会分散LLM的注意力,反而导致回答质量下降。
    2️⃣Q:ChromaDB 默认 embedding 对中文效果怎么样?
    A:效果不佳。默认使用的all-MiniLM-L6-v2是英文模型,对中文语义的理解能力很弱。生产环境建议更换为bge-base-zh或text2vec-chinese等中文模型。本文采用关键词检索作为兜底方案,在学习阶段足够使用。
    3️⃣Q:短期记忆为什么用 JSON 不用 Redis?
    A:学习阶段追求的是直观和可调试性——直接打开文件就能查看完整的对话历史,便于排查问题。生产环境当然需要替换为Redis或数据库,以支持过期策略、并发控制和更好的持久化。

    本篇小结

    • LLM本身是无状态的,其“记忆”能力完全依赖工程手段实现;
    • 短期记忆(JSON文件)解决了会话内的连贯性问题,长期记忆(ChromaDB)则实现了跨会话的信息检索;
    • RAG的本质是“先检索资料,再生成回答”,核心在于将检索结果注入Prompt;
    • 中文Embedding是一个常见的坑,关键词检索是一种务实且有效的兜底方案。

    写在最后

    记忆能力是Agent从“工具”蜕变为“助手”的关键一步。一个能记住你偏好的Agent,与一个每次都需要重新自我介绍的Agent,其用户体验的差距是巨大的。

    然而,记忆也带来了新的挑战:存储什么内容?存储多久?何时应该遗忘?这些都是工程上需要持续优化的点。目前我们实现的方案已经可用,但距离“好用”还有距离——例如对话摘要压缩、记忆淘汰策略、多用户隔离等高级特性,后续有机会再展开探讨,感兴趣的朋友也可以自行深入研究。

    本系列的核心目标,在于理解Agent的核心构建过程与设计思路。真正的企业级产品,会在这些技术点上提供更加完善和成熟的解决方案。

    下一篇预告:目前Agent虽然有了记忆,但其能力仍被我们手写的几个工具所限制。下一篇将是本系列的完结篇,我们将探讨MCP(Model Context Protocol),让Agent能够调用整个开放的工具生态,并回顾整个系列所构建的全景架构。

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