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LangChain 表达式语言 (LCEL)

前置条件

LangChain Expression Language（LCEL）采用一种声明式的方法，通过已有的 Runnables 构建新的 Runnables。

这意味着你只需描述你希望发生什么，而不是如何实现它，LangChain 会优化链的运行时执行。

我们通常将使用 LCEL 创建的 Runnable 称为“链（chain）”。需要注意的是，“链”本质上是一个 Runnable，并实现了完整的 Runnable 接口。

note
  • LCEL 速查表 展示了涉及 Runnable 接口和 LCEL 表达式的常见模式。
  • 请参阅以下关于使用 LCEL 完成常见任务的 操作指南列表。
  • 内置的 Runnables 列表可以在 LangChain Core API 参考文档 中找到。其中许多 Runnables 在使用 LCEL 构建自定义“链”时非常有用。

LCEL 的优势​

LangChain 以多种方式优化了使用 LCEL 构建的链的运行时执行：

  • 优化并行执行：使用 RunnableParallel 并行运行 Runnables，或使用 Runnable Batch API 并行处理多个输入。并行执行可以显著减少延迟，因为处理可以并行进行，而不是顺序执行。
  • 简化流式传输：LCEL 链可以进行流式传输，允许在链执行过程中逐步输出结果。LangChain 可以优化输出流以最小化首字节时间（即从 聊天模型 或 LLM 输出第一个输出块所需的时间）。

其他优势包括：

  • 无缝集成 LangSmith 追踪 随着链变得越来越复杂，理解每一步发生了什么变得尤为重要。 使用 LCEL，所有步骤都会自动记录到 LangSmith，以实现最大可观测性和调试能力。
  • 标准 API：由于所有链都使用 Runnable 接口构建，因此它们可以像任何其他 Runnable 一样使用。
  • 可通过 LangServe 部署：使用 LCEL 构建的链可以用于生产环境部署。

是否应该使用 LCEL？​

LCEL 是一个编排解决方案——它允许 LangChain 以优化的方式处理链的运行时执行。

虽然我们看到用户在生产环境中运行了包含数百个步骤的链，但我们通常建议将 LCEL 用于较简单的编排任务。当应用需要复杂的状态管理、分支、循环或多智能体时，我们建议用户使用 LangGraph。

在 LangGraph 中，用户定义表示应用流程的图。这允许用户在需要时在单个节点中使用 LCEL，同时使定义复杂的编排逻辑变得简单，从而提高可读性和可维护性。

以下是一些指导原则：

  • 如果你只是进行一次 LLM 调用，不需要使用 LCEL；直接调用底层的 聊天模型 即可。
  • 如果你有一个简单链（例如，提示 + LLM + 解析器、简单的检索设置等），并且可以利用 LCEL 的优势，则使用 LCEL 是一个合理的选择。
  • 如果你正在构建一个复杂链（例如，包含分支、循环、多个智能体等），则应使用 LangGraph。请记住，你始终可以在 LangGraph 的单个节点中使用 LCEL。

组合原语​

LCEL 链是通过将现有的 Runnables 组合在一起构建的。主要的两个组合原语是 RunnableSequence 和 RunnableParallel。

还有许多其他组合原语（例如，RunnableAssign），可以认为它们是这两个原语的变体。

note

你可以在 LangChain Core API 参考文档 中找到所有组合原语的列表。

RunnableSequence​

RunnableSequence 是一个组合原语，允许你顺序“链”接多个 Runnables，前一个 Runnable 的输出作为下一个 Runnable 的输入。

import { RunnableSequence } from "@langchain/core/runnables";
const chain = new RunnableSequence({
  first: runnable1,
  // 可选，用于两个以上 Runnables
  // middle: [...],
  last: runnable2,
});

使用某些输入调用 chain：

const finalOutput = await chain.invoke(someInput);

等价于以下代码：

const output1 = await runnable1.invoke(someInput);
const finalOutput = await runnable2.invoke(output1);
note

runnable1 和 runnable2 是占位符，代表你想要链的任何 Runnable。

RunnableParallel​

RunnableParallel 是一个组合原语，允许你并发运行多个 Runnables，并向每个 Runnable 提供相同的输入。

import { RunnableParallel } from "@langchain/core/runnables";
const chain = new RunnableParallel({
  key1: runnable1,
  key2: runnable2,
});

使用某些输入调用 chain：

const finalOutput = await chain.invoke(someInput);

将返回一个 finalOutput 对象，其键与输入对象相同，但值被替换为相应 Runnable 的输出。

{
  key1: await runnable1.invoke(someInput),
  key2: await runnable2.invoke(someInput),
}

请注意，这些 Runnables 是并行执行的，所以虽然结果与上面显示的对象遍历相同，但执行时间要快得多。

组合语法​

由于 RunnableSequence 和 RunnableParallel 的使用非常频繁，我们为其创建了简写语法，以帮助代码更易读且简洁。

pipe 方法​

你可以使用 .pipe(runnable) 方法将 Runnables 管道连接起来。

const chain = runnable1.pipe(runnable2);

等价于：

const chain = new RunnableSequence({
  first: runnable1,
  last: runnable2,
});

RunnableLambda 函数​

你可以通过 RunnableLambda 类将通用的 TypeScript 函数定义为 Runnables。

const someFunc = RunnableLambda.from((input) => {
  return input;
});

const chain = someFunc.pipe(runnable1);

旧版链​

LCEL 旨在围绕行为和自定义提供一致性，而旧版的子类化链（如 LLMChain 和 ConversationalRetrievalChain）在这方面存在不足。许多旧版链隐藏了像提示词（prompt）这样的重要细节，随着越来越多可用模型的出现，自定义变得越来越重要。

有关如何使用 LCEL 完成特定任务的指南，请参阅 相关操作指南。

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