如何创建工具

在构建一个智能体时，你需要为其提供一个它可以使用的工具列表。除了实际调用的函数外，该工具还包含多个组成部分：

属性	类型	描述
name	str	Must be unique within a set of tools provided to an LLM or agent.
description	str	Describes what the tool does. Used as context by the LLM or agent.
args_schema	pydantic.BaseModel	Optional but recommended, and required if using callback handlers. It can be used to provide more information (e.g., few-shot examples) or validation for expected parameters.
return_direct	boolean	Only relevant for agents. When True, after invoking the given tool, the agent will stop and return the result direcly to the user.

LangChain 支持从以下来源创建工具：

函数；
LangChain 可运行对象;
通过继承 BaseTool -- 这是最灵活的方法，它提供了最大的控制度，但代价是更多的精力和代码。

通过简单的 @tool 装饰器，从函数创建工具对于大多数用例可能已足够。如果需要更多配置——例如同时指定同步和异步实现——也可以使用 StructuredTool.from_function 类方法。

在本指南中，我们将概述这些方法。

提示

如果工具的名称、描述和 JSON 模式选择得当，模型的表现会更好。

从函数创建工具

@tool 装饰器

此 @tool 装饰器是定义自定义工具的最简单方式。该装饰器默认使用函数名作为工具名称，但可以通过将字符串作为第一个参数传递来覆盖此行为。此外，该装饰器会使用函数的文档字符串（docstring）作为工具的说明——因此必须提供文档字符串。

from langchain_core.tools import tool


@tool
def multiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b


# Let's inspect some of the attributes associated with the tool.
print(multiply.name)
print(multiply.description)
print(multiply.args)

API 参考:工具

multiply
Multiply two numbers.
{'a': {'title': 'A', 'type': 'integer'}, 'b': {'title': 'B', 'type': 'integer'}}

或创建一个异步实现，如下所示：

from langchain_core.tools import tool


@tool
async def amultiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b

API 参考:工具

请注意，@tool支持解析注释、嵌套模式以及其他功能：

from typing import Annotated, List


@tool
def multiply_by_max(
    a: Annotated[int, "scale factor"],
    b: Annotated[List[int], "list of ints over which to take maximum"],
) -> int:
    """Multiply a by the maximum of b."""
    return a * max(b)


print(multiply_by_max.args_schema.model_json_schema())

{'description': 'Multiply a by the maximum of b.',
 'properties': {'a': {'description': 'scale factor',
   'title': 'A',
   'type': 'string'},
  'b': {'description': 'list of ints over which to take maximum',
   'items': {'type': 'integer'},
   'title': 'B',
   'type': 'array'}},
 'required': ['a', 'b'],
 'title': 'multiply_by_maxSchema',
 'type': 'object'}

您还可以通过将工具名称和 JSON 参数传递给工具装饰器来自定义它们。

from pydantic import BaseModel, Field


class CalculatorInput(BaseModel):
    a: int = Field(description="first number")
    b: int = Field(description="second number")


@tool("multiplication-tool", args_schema=CalculatorInput, return_direct=True)
def multiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b


# Let's inspect some of the attributes associated with the tool.
print(multiply.name)
print(multiply.description)
print(multiply.args)
print(multiply.return_direct)

multiplication-tool
Multiply two numbers.
{'a': {'description': 'first number', 'title': 'A', 'type': 'integer'}, 'b': {'description': 'second number', 'title': 'B', 'type': 'integer'}}
True

文档字符串解析

@tool 可选择解析 Google 风格文档字符串，并将文档字符串组件（如参数描述）与工具架构的相关部分关联。要切换此行为，请指定 parse_docstring：

@tool(parse_docstring=True)
def foo(bar: str, baz: int) -> str:
    """The foo.

    Args:
        bar: The bar.
        baz: The baz.
    """
    return bar


print(foo.args_schema.model_json_schema())

{'description': 'The foo.',
 'properties': {'bar': {'description': 'The bar.',
   'title': 'Bar',
   'type': 'string'},
  'baz': {'description': 'The baz.', 'title': 'Baz', 'type': 'integer'}},
 'required': ['bar', 'baz'],
 'title': 'fooSchema',
 'type': 'object'}

注意

默认情况下，如果文档字符串解析不正确，@tool(parse_docstring=True) 将引发 ValueError。有关详细信息和示例，请参阅 API 参考。

StructuredTool

The StructuredTool.from_function 类方法比 @tool 装饰器提供了更多的可配置性，而无需编写大量额外代码。

from langchain_core.tools import StructuredTool

def multiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b

async def amultiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b

calculator = StructuredTool.from_function(func=multiply, coroutine=amultiply)

print(calculator.invoke({"a": 2, "b": 3}))
print(await calculator.ainvoke({"a": 2, "b": 5}))

API 参考:结构化工具

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要配置它：

class CalculatorInput(BaseModel):
    a: int = Field(description="first number")
    b: int = Field(description="second number")


def multiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b


calculator = StructuredTool.from_function(
    func=multiply,
    name="Calculator",
    description="multiply numbers",
    args_schema=CalculatorInput,
    return_direct=True,
    # coroutine= ... <- you can specify an async method if desired as well
)

print(calculator.invoke({"a": 2, "b": 3}))
print(calculator.name)
print(calculator.description)
print(calculator.args)

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Calculator
multiply numbers
{'a': {'description': 'first number', 'title': 'A', 'type': 'integer'}, 'b': {'description': 'second number', 'title': 'B', 'type': 'integer'}}

从 Runnables 创建工具

LangChain 可运行对象，接受字符串或dict输入，可通过as_tool方法转换为工具，该方法允许为参数指定名称、描述和其他模式信息。

示例用法：

from langchain_core.language_models import GenericFakeChatModel
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate

prompt = ChatPromptTemplate.from_messages(
    [("human", "Hello. Please respond in the style of {answer_style}.")]
)

# Placeholder LLM
llm = GenericFakeChatModel(messages=iter(["hello matey"]))

chain = prompt | llm | StrOutputParser()

as_tool = chain.as_tool(
    name="Style responder", description="Description of when to use tool."
)
as_tool.args

API 参考:通用假聊天模型 |StrOutputParser |ChatPromptTemplate

/var/folders/4j/2rz3865x6qg07tx43146py8h0000gn/T/ipykernel_95770/2548361071.py:14: LangChainBetaWarning: This API is in beta and may change in the future.
  as_tool = chain.as_tool(

{'answer_style': {'title': 'Answer Style', 'type': 'string'}}

查看更多详细信息，请参见此指南。

子类 BaseTool

您可以通过继承BaseTool来定义自定义工具。这提供了对工具定义的最大控制权，但需要编写更多代码。

from typing import Optional

from langchain_core.callbacks import (
    AsyncCallbackManagerForToolRun,
    CallbackManagerForToolRun,
)
from langchain_core.tools import BaseTool
from langchain_core.tools.base import ArgsSchema
from pydantic import BaseModel, Field


class CalculatorInput(BaseModel):
    a: int = Field(description="first number")
    b: int = Field(description="second number")


# Note: It's important that every field has type hints. BaseTool is a
# Pydantic class and not having type hints can lead to unexpected behavior.
class CustomCalculatorTool(BaseTool):
    name: str = "Calculator"
    description: str = "useful for when you need to answer questions about math"
    args_schema: Optional[ArgsSchema] = CalculatorInput
    return_direct: bool = True

    def _run(
        self, a: int, b: int, run_manager: Optional[CallbackManagerForToolRun] = None
    ) -> int:
        """Use the tool."""
        return a * b

    async def _arun(
        self,
        a: int,
        b: int,
        run_manager: Optional[AsyncCallbackManagerForToolRun] = None,
    ) -> int:
        """Use the tool asynchronously."""
        # If the calculation is cheap, you can just delegate to the sync implementation
        # as shown below.
        # If the sync calculation is expensive, you should delete the entire _arun method.
        # LangChain will automatically provide a better implementation that will
        # kick off the task in a thread to make sure it doesn't block other async code.
        return self._run(a, b, run_manager=run_manager.get_sync())

API 参考:工具运行异步回调管理器 |工具运行回调管理器 |基础工具

multiply = CustomCalculatorTool()
print(multiply.name)
print(multiply.description)
print(multiply.args)
print(multiply.return_direct)

print(multiply.invoke({"a": 2, "b": 3}))
print(await multiply.ainvoke({"a": 2, "b": 3}))

Calculator
useful for when you need to answer questions about math
{'a': {'description': 'first number', 'title': 'A', 'type': 'integer'}, 'b': {'description': 'second number', 'title': 'B', 'type': 'integer'}}
True
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如何创建异步工具

LangChain Tools 实现了可运行接口 🏃。

所有可运行对象都暴露了 invoke 和 ainvoke 方法（以及其他方法，如 batch、abatch、astream 等）。

即使您仅提供工具的 sync 实现，您仍然可以使用 ainvoke 接口，但有一些重要事项需要知晓：

LangChain 默认提供一个异步实现，该实现假设函数计算成本较高，因此会将执行委托给另一个线程。
如果您在异步代码库中工作，您应该创建异步工具而不是同步工具，以避免因该线程而产生微小的开销。
如果您需要同步和异步实现，请使用 StructuredTool.from_function 或从 BaseTool 子类化。
如果同时实现了同步和异步，且同步代码运行速度很快，请覆盖默认的 LangChain 异步实现，直接调用同步代码即可。
您不能且不应将同步invoke与async工具一起使用。

from langchain_core.tools import StructuredTool


def multiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b


calculator = StructuredTool.from_function(func=multiply)

print(calculator.invoke({"a": 2, "b": 3}))
print(
    await calculator.ainvoke({"a": 2, "b": 5})
)  # Uses default LangChain async implementation incurs small overhead

API 参考:结构化工具

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from langchain_core.tools import StructuredTool


def multiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b


async def amultiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b


calculator = StructuredTool.from_function(func=multiply, coroutine=amultiply)

print(calculator.invoke({"a": 2, "b": 3}))
print(
    await calculator.ainvoke({"a": 2, "b": 5})
)  # Uses use provided amultiply without additional overhead

API 参考:结构化工具

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您不应且无法在仅提供异步定义时使用 .invoke。

@tool
async def multiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers."""
    return a * b


try:
    multiply.invoke({"a": 2, "b": 3})
except NotImplementedError:
    print("Raised not implemented error. You should not be doing this.")

Raised not implemented error. You should not be doing this.

处理工具错误

如果您在使用工具与智能体，您可能需要一种错误处理策略，以便智能体能够从错误中恢复并继续执行。

一个简单的策略是从工具内部抛出 ToolException，并使用 handle_tool_error 指定一个错误处理程序。

当指定了错误处理器时，异常将被捕获，并且错误处理器将决定从工具返回哪个输出。

您可以将 handle_tool_error 设置为 True、一个字符串值或一个函数。如果它是一个函数，该函数应接受一个 ToolException 作为参数并返回一个值。

请注意，仅将 ToolException 设为有效是不够的。您需要首先将工具的 handle_tool_error 设置为某个值，因为其默认值为 False。

from langchain_core.tools import ToolException


def get_weather(city: str) -> int:
    """Get weather for the given city."""
    raise ToolException(f"Error: There is no city by the name of {city}.")

API 参考:工具异常

这是一个使用默认handle_tool_error=True行为的示例。

get_weather_tool = StructuredTool.from_function(
    func=get_weather,
    handle_tool_error=True,
)

get_weather_tool.invoke({"city": "foobar"})

'Error: There is no city by the name of foobar.'

我们可以将 handle_tool_error 设置为一个始终返回的字符串。

get_weather_tool = StructuredTool.from_function(
    func=get_weather,
    handle_tool_error="There is no such city, but it's probably above 0K there!",
)

get_weather_tool.invoke({"city": "foobar"})

"There is no such city, but it's probably above 0K there!"

使用函数处理错误：

def _handle_error(error: ToolException) -> str:
    return f"The following errors occurred during tool execution: `{error.args[0]}`"


get_weather_tool = StructuredTool.from_function(
    func=get_weather,
    handle_tool_error=_handle_error,
)

get_weather_tool.invoke({"city": "foobar"})

'The following errors occurred during tool execution: `Error: There is no city by the name of foobar.`'

返回工具执行的结果

有时，工具的执行会产生一些产物（artifacts），我们希望将其传递给链或代理中的下游组件，但不希望暴露给模型本身。例如，如果工具返回了自定义对象（如文档），我们可能希望将关于该输出的某些视图或元数据传递给模型，而不将原始输出直接传递给模型。同时，我们也可能希望在其他位置（例如下游工具中）能够访问这些完整的输出。

Tool 和 ToolMessage 接口使得区分工具输出中供模型使用的部分（即 ToolMessage.content）与供模型外部使用的部分（ToolMessage.artifact）成为可能。

需要langchain-core >= 0.2.19

此功能在 langchain-core == 0.2.19 版本中添加。请确保您的包是最新版本。

如果我们希望工具能够区分消息内容和其他工件，我们需要在定义工具时指定 response_format="content_and_artifact"，并确保返回一个包含 (content, artifact) 的元组:

import random
from typing import List, Tuple

from langchain_core.tools import tool


@tool(response_format="content_and_artifact")
def generate_random_ints(min: int, max: int, size: int) -> Tuple[str, List[int]]:
    """Generate size random ints in the range [min, max]."""
    array = [random.randint(min, max) for _ in range(size)]
    content = f"Successfully generated array of {size} random ints in [{min}, {max}]."
    return content, array

API 参考:工具

如果我们直接使用工具参数调用我们的工具，我们将只得到输出的内容部分：

generate_random_ints.invoke({"min": 0, "max": 9, "size": 10})

'Successfully generated array of 10 random ints in [0, 9].'

如果我们使用 ToolCall（由支持工具调用的模型生成的那种）来调用我们的工具，我们将得到一个 ToolMessage，其中包含由该工具生成的内容和工件：

generate_random_ints.invoke(
    {
        "name": "generate_random_ints",
        "args": {"min": 0, "max": 9, "size": 10},
        "id": "123",  # required
        "type": "tool_call",  # required
    }
)

ToolMessage(content='Successfully generated array of 10 random ints in [0, 9].', name='generate_random_ints', tool_call_id='123', artifact=[4, 8, 2, 4, 1, 0, 9, 5, 8, 1])

当我们继承 BaseTool 时，也可以执行相同的操作：

from langchain_core.tools import BaseTool


class GenerateRandomFloats(BaseTool):
    name: str = "generate_random_floats"
    description: str = "Generate size random floats in the range [min, max]."
    response_format: str = "content_and_artifact"

    ndigits: int = 2

    def _run(self, min: float, max: float, size: int) -> Tuple[str, List[float]]:
        range_ = max - min
        array = [
            round(min + (range_ * random.random()), ndigits=self.ndigits)
            for _ in range(size)
        ]
        content = f"Generated {size} floats in [{min}, {max}], rounded to {self.ndigits} decimals."
        return content, array

    # Optionally define an equivalent async method

    # async def _arun(self, min: float, max: float, size: int) -> Tuple[str, List[float]]:
    #     ...

API 参考:基础工具

rand_gen = GenerateRandomFloats(ndigits=4)

rand_gen.invoke(
    {
        "name": "generate_random_floats",
        "args": {"min": 0.1, "max": 3.3333, "size": 3},
        "id": "123",
        "type": "tool_call",
    }
)

ToolMessage(content='Generated 3 floats in [0.1, 3.3333], rounded to 4 decimals.', name='generate_random_floats', tool_call_id='123', artifact=[1.5566, 0.5134, 2.7914])

从函数创建工具​

@tool 装饰器​

文档字符串解析​

StructuredTool​

从 Runnables 创建工具​

子类 BaseTool​

如何创建异步工具​

处理工具错误​

返回工具执行的结果​

从函数创建工具

@tool 装饰器

文档字符串解析

StructuredTool

从 Runnables 创建工具

子类 BaseTool

如何创建异步工具

处理工具错误

返回工具执行的结果