AI Agent中6种常用的设计模式

一、AI Agent的架构演进在深入具体模式之前我们先花一分钟理解Agent系统的核心架构。任何一个成熟的Agent系统都由以下几个核心模块组成在这个架构基础上学术界和工业界总结出了多种设计模式。从最简单的单体Agent到复杂的多智能体协作每种模式都有其独特的优势和适用场景。二、六种核心设计模式详解模式一ReActReasoning Acting一句话定位Agent最基础的“思考-行动-观察”循环所有复杂模式的基础。ReAct模式的核心思想是将“推理”和“行动”分离。Agent先推理当前情况决定下一步做什么然后执行行动观察结果再继续推理形成一个闭环。Java代码实现基于Spring AI Alibaba// 创建ReActAgent - 这是最基础的Agent模式 ReactAgent agent ReactAgent.builder() .name(customer_service_agent) .model(chatModel) .systemPrompt(你是一个专业的客服助手通过推理和行动解决用户问题) .tools(queryOrderTool, checkInventoryTool) // 注册工具 .build(); // 同步调用 String response agent.call(帮我查询订单号12345的状态); System.out.println(response); // 流式调用实现打字机效果 FluxString streamResponse agent.stream(我想退货应该怎么操作); streamResponse.subscribe(System.out::print);核心组件解析组件作用AgentLlmNode负责LLM推理调用生成思考和行动决策AgentToolNode执行LLM请求的工具调用MemorySaver持久化对话历史支持会话恢复优点结构清晰易于理解和调试是构建更复杂Agent的基础模式。缺点单次任务需要多次LLM调用Token消耗较大缺乏长期任务规划和记忆能力。适用场景智能客服、基础问答、需要多步推理但无需长期记忆的任务。模式二工具使用Tool UseTool Use 也是Function Calling。一句话定位让Agent“长出手脚”连接外部世界的能力。单纯的大模型只有文本生成能力无法获取实时信息或执行具体操作。Tool Use模式通过函数调用让Agent能够查询数据库、调用API、操作文件系统真正“动手”解决问题。Java代码实现注解驱动// 1. 定义工具类使用Tool注解标记可调用方法 Component public class OrderTools { Tool(description 查询指定订单的状态) public String queryOrder(P(订单号) String orderId) { // 调用数据库或API Order order orderService.findById(orderId); return String.format(订单%s状态%s, orderId, order.getStatus()); } Tool(description 获取某城市的天气信息) public String getWeather(P(城市名称) String city) { return weatherApi.get(city); } Tool(description 计算两个数的和) public int add(P(第一个数) int a, P(第二个数) int b) { return a b; } } // 2. 将工具注册到Agent ReactAgent agent ReactAgent.builder() .model(chatModel) .tools(new OrderTools()) .build(); // 3. Agent会自动判断何时调用哪个工具 String result agent.call(帮我查一下订单ORD-123的物流状态);原理示意图优点极大扩展了Agent能力边界注解驱动开发效率高工具可复用形成能力库。缺点需要为每个工具编写清晰的描述工具数量增多时LLM可能选错工具。适用场景信息查询天气、股票、订单、数据操作、系统集成、任何需要“动手”的场景。模式三反思Reflection一句话定位Agent像人类一样“三思而后行”自我审视并修正错误。反思模式允许Agent对自己的输出进行批评和修正。它通过多轮迭代来提升输出质量就像人类写代码后要review一样。Java代码实现双Agent协作public class ReflectionService { private final ReactAgent executor; private final ReactAgent critic; public ReflectionService(ChatModel chatModel) { // 执行Agent负责生成回答 this.executor ReactAgent.builder() .name(executor) .model(chatModel) .systemPrompt(你是一个专业助手回答用户问题) .build(); // 评审Agent负责检查质量 this.critic ReactAgent.builder() .name(critic) .model(chatModel) .systemPrompt( 你是质量检查专家。检查以下回答的质量指出错误和不完善之处。 如果回答完美回复PASS。 ) .build(); } public String generateWithReflection(String input, int maxIterations) { String currentOutput null; for (int i 0; i maxIterations; i) { // 1. 执行Agent生成回答 if (currentOutput null) { currentOutput executor.call(input); } else { // 根据反馈改进回答 currentOutput executor.call( 请根据以下反馈改进回答\n 原始问题 input \n 上次回答 currentOutput \n 反馈意见 feedback ); } // 2. 评审Agent检查质量 String critique critic.call( 请评审以下回答\n currentOutput ); // 3. 判断是否通过 if (critique.contains(PASS) || i maxIterations - 1) { return currentOutput; } feedback critique; } return currentOutput; } }优点显著提升输出质量可自动发现逻辑错误和事实错误适合高质量要求的场景。缺点需要多次LLM调用Token消耗大响应时间显著增加。适用场景代码审查、内容润色、学术论文润色、高准确度要求的问答。模式四规划Planning一句话定位将复杂任务分解为可执行的子任务分步骤完成。规划模式是应对复杂任务的核心武器。Plan Agent先将大任务拆解成多个子任务再按顺序或并行执行。Java代码实现SequentialAgent模式// 创建三个专业Agent ReactAgent dataCollector ReactAgent.builder() .name(数据采集Agent) .model(chatModel) .tools(databaseTool, webSearchTool) .build(); ReactAgent dataAnalyzer ReactAgent.builder() .name(数据分析Agent) .model(chatModel) .tools(statisticsTool) .build(); ReactAgent reportGenerator ReactAgent.builder() .name(报告生成Agent) .model(chatModel) .tools(reportTool) .build(); // 顺序编排数据采集 → 数据分析 → 报告生成 SequentialAgent pipeline SequentialAgent.builder() .name(市场调研工作流) .agents(dataCollector, dataAnalyzer, reportGenerator) .build(); // 执行复杂任务 String finalReport pipeline.call(生成2026年Q1销售分析报告);规划模式的核心价值将MultiAgent开发周期从数天压缩到数小时是企业级AI应用的标准范式。优点能处理超长、超复杂的任务提高任务执行的确定性和可预测性支持并行执行提升效率。缺点规划本身可能出错需要fallback机制任务粒度划分需要经验。适用场景数据分析全流程、自动化调研、报告生成、项目规划。模式五多智能体协作Multi-Agent一句话定位多个专业Agent协同工作取长补短112。多智能体协作模式是规划模式的进化版。它不仅仅是串行执行而是通过消息通信实现智能体间的动态协作。Java代码实现MsgHub协作模式// 创建专业Agent ReactAgent orderAgent ReactAgent.builder() .name(订单Agent) .model(chatModel) .tools(queryOrderTool) .build(); ReactAgent paymentAgent ReactAgent.builder() .name(支付Agent) .model(chatModel) .tools(queryPaymentTool) .build(); ReactAgent refundAgent ReactAgent.builder() .name(退款Agent) .model(chatModel) .tools(processRefundTool) .build(); // 构建协作中枢 MsgHub hub new MsgHub(); // Agent订阅感兴趣的消息 hub.subscribe(order:query, orderAgent); hub.subscribe(payment:status, paymentAgent); hub.subscribe(refund:process, refundAgent); // 发布消息触发协作 hub.publish(new Message(order:query, 查询订单ORD-123的详细信息)); // Agent可以相互通信完成任务 orderAgent.onMessage(order.found, (msg) - { hub.publish(new Message(payment:status, 检查订单 msg.getData() 的支付状态)); });多智能体通信机制协作模式特点适用场景层级指挥主Agent分解任务子Agent执行企业级任务调度嵌套模式Agent内部包含子Agent复杂分层系统转交模式Agent无法处理时转交其他Agent客服升级场景群聊模式多个Agent自由讨论创意头脑风暴优点模块化设计易于维护和扩展支持并行处理效率高天然适合分布式部署。缺点架构复杂度高Agent间通信协调有额外开销。适用场景大型企业系统、多部门协同业务、复杂流程自动化。模式六人机协同Human-in-the-Loop一句话定位将人引入决策闭环关键节点人工确认提升安全性和可控性。人机协同模式是AI Agent落地的安全阀。在涉及资金、权限、敏感数据的操作上必须加入人工确认环节而不是完全交给AI自主决策。Java代码实现public class HumanInTheLoopAgent { private final ReactAgent agent; private final ApprovalService approvalService; public String processWithApproval(UserRequest request) { // 1. Agent分析意图 String analysis agent.call( 分析以下请求的意图和所需操作 request.getText() ); // 2. 判断是否需要人工审批 if (requiresApproval(analysis)) { // 3. 发送审批请求 ApprovalRequest approval ApprovalRequest.builder() .userId(request.getUserId()) .operation(extractOperation(analysis)) .details(analysis) .build(); ApprovalResult result approvalService.requestApproval(approval); if (!result.isApproved()) { return 操作被拒绝请联系管理员; } } // 4. 执行操作 return agent.call(执行以下操作 analysis); } private boolean requiresApproval(String analysis) { // 检测敏感关键词退款、删除、修改权限、批量操作等 String[] sensitiveKeywords {退款, 删除, 修改权限, 批量}; for (String keyword : sensitiveKeywords) { if (analysis.contains(keyword)) { return true; } } return false; } }优点提升系统安全性防止AI误操作满足金融、政务等行业的合规要求增强用户对AI的信任感。缺点降低自动化程度需要人工介入响应时间取决于审批速度。适用场景金融交易、权限变更、数据删除、敏感信息查询、高风险业务。三、六种模式对比总结模式核心特点适用场景开发复杂度Token消耗推荐度ReAct基础推理行动循环智能客服、基础问答⭐⭐中等⭐⭐⭐⭐⭐Tool Use调用外部工具信息查询、系统集成⭐⭐中等⭐⭐⭐⭐⭐Reflection自我审视修正代码审查、润色⭐⭐⭐较高⭐⭐⭐⭐Planning任务拆解执行数据分析、自动化调研⭐⭐⭐⭐高⭐⭐⭐⭐⭐Multi-Agent多智能体协作企业级系统、复杂流程⭐⭐⭐⭐⭐高⭐⭐⭐⭐Human-in-the-Loop人工介入确认金融交易、敏感操作⭐⭐⭐较低⭐⭐⭐⭐四、如何选型五、组合使用的艺术在实际项目中这六种模式往往不是孤立使用的而是根据业务场景灵活组合智能客服 ReAct Tool Use查订单、查库存 Reflection提升回答质量数据分析平台 Planning Multi-Agent Human-in-the-Loop数据敏感需审批