mobile wallpaper 1
mobile wallpaper 2
mobile wallpaper 3
mobile wallpaper 4
4741 字
13 分钟
LangChain之04:Message与提示词模板
2026-08-14

LangChain之04:Message与提示词模板#

1. 认识消息#

大模型没有记忆,它的输出只和输入模型的内容有关(上下文)。很多大模型 API 服务也没有在服务端维护会话历史,是“无状态”的。因此,如果应用需要“记住”对话历史,需要在程序中维护消息列表。

在 LangChain 中,Message(消息)是模型交互的最基本单元。它既代表模型接收到的输入(Input),也代表模型生成的输出(Output)。

每一轮与大模型的对话,都由一条或多条 Message 构成。每个 Message 不仅包含文字内容,还携带描述上下文状态的元信息(metadata),用于保持对话的一致性和可追踪性。比如,模型在多轮交互中理解“谁在说话”、“说了什么”、“这条信息属于哪一轮对话”。

LangChain 在 1.0 中提供了跨模型统一的 Message 标准。无论你使用的是 OpenAI、Anthropic、Gemini 还是本地模型,这一标准都能保持一致的行为。好处:

  • 兼容性强:不同模型的消息格式自动对齐。
  • 可扩展性高:方便添加多模态内容或自定义字段。
  • 可追踪性好:为 LangSmith 等调试工具提供一致的上下文数据结构。

1.1 消息的内部结构#

LangChain 的消息(Message)对象包含三种字段:

  • Role:消息所属的角色或类型,如 system、user、assistant。
  • Content:消息内容。
  • Metadata:(可选)元数据,存储额外信息,如消息 ID、响应时间、token 消耗量、消息标签等。

1.2 消息的类型#

LangChain 定义了很多消息类型,通过 role 区分。常用的有四种。

  1. 系统消息:也称为系统提示词,用于在对话开始时为模型设定角色、行为准则和上下文背景。它像是给 AI 助手的一份工作说明书,决定了其回答问题的风格、领域和专业范围。
  2. 用户消息:也称为用户提示词,在多轮对话中,它表示用户的一次输入。可以包含简单的文本问题,也可以是复杂的多模态内容(如图片、音频、文档等)。
  3. 助手(AI)消息:代表模型的回复,包括生成的文本、工具调用、元数据等。
  4. 工具调用消息:工具调用结果匹配的消息类型。将此消息返回给模型,让模型基于这个结果继续生成回复。在 Tools 一节详细介绍。

问题:为什么使用不同的消息类型?

  • 明确角色:清晰区分系统提示、用户输入和 AI 回复。
  • 控制行为:通过 SystemMessage 精确控制 AI 的行为。
  • 对话历史:构建完整的多轮对话上下文。
  • 调试友好:更容易追踪和调试对话流程。
{"role": "system", "content": "你是个精通编程的软件架构师"}
{"role": "user", "content": "你好啊~"}
{"role": "assistant", "content": "我也很高兴认识你"}
{
"role": "assistant",
"content": "",
"tool_calls": [{
"name": "get_weather",
"args": {"location": "北京"},
"id": "call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s"
}]
}
{"role": "tool", "content": "今天天气很好", "tool_call_id": "call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s"}

1.3 消息格式#

LangChain 支持两种消息格式。

格式 1:JSON 格式

{"role": "system", "content": "你是个善解人意的助手"}
{"role": "user", "content": "你好啊~"}
{"role": "assistant", "content": "我也很高兴认识你"}
{"role": "tool", "content": "<工具输出>", "tool_call_id": "call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s"}

格式 2:对象格式

SystemMessage(content="你是个善解人意的助手")
HumanMessage(content="你好啊~")
AIMessage("我也很高兴认识你")
ToolMessage(
content="<工具输出>",
tool_call_id="call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s" # 一定要和AI消息中的调用ID匹配
)
from langchain_core.messages import (
HumanMessage, # 用户消息
AIMessage, # AI 消息
SystemMessage, # 系统消息
ToolMessage # 工具返回消息
)

四种消息类型小结:

角色字典格式对象格式用途示例
System{"role": "system", ...}SystemMessage(...)设定 AI 的行为、角色、规则”你是一个专业的数学老师”
User{"role": "user", ...}HumanMessage(...)用户输入”什么是微积分?“
Assistant{"role": "assistant", ...}AIMessage(...)AI 的回复”微积分是研究变化率的数学分支…”
Tool{"role": "tool", ...}ToolMessage(...)工具执行的结果”今天北京天气晴朗,万里无云”

1.4 举例#

举例 1:JSON 格式

from langchain.chat_models import init_chat_model
from dotenv import load_dotenv
import os
# 从.env文件中加载环境变量
load_dotenv(override=True)
CLOSEAI_API_KEY = os.getenv("CLOSEAI_API_KEY")
CLOSEAI_BASE_URL = os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
model = init_chat_model(
model="gpt-5.4-mini",
model_provider="openai",
api_key=CLOSEAI_API_KEY,
base_url=CLOSEAI_BASE_URL
)
# 通过JSON初始化
messages = [
{"role": "system", "content": "你是一个善于给出通俗易懂解释的AI助手"},
{"role": "user", "content": "你好"},
{"role": "assistant", "content": "你好!我能帮你什么?"},
{"role": "user", "content": "什么是机器学习"}
]
response = model.invoke(messages)
print(response.content)

输出:

机器学习,简单说,就是**让计算机通过数据自己学规律**,而不是每一步都靠人手工写死规则。
### 直观理解
比如你想让电脑识别"这是一张猫的图片":
- 传统方法:程序员手写很多规则,比如"有胡须、三角耳朵、眼睛大概率是猫"。
- 机器学习:给电脑很多猫和非猫的图片,让它自己从数据里总结出"猫长什么样"的规律。
### 核心特点
1. **数据驱动**:靠大量数据来学习。
2. **自动找规律**:模型自己从例子中总结模式。
3. **可以预测或判断**:学完以后,能对新数据做出预测。
### 常见应用
- **垃圾邮件过滤**
- **人脸识别**
- **推荐系统**(比如短视频、商品推荐)
- **语音识别**
- **天气、销量预测**
### 一个简单比喻
机器学习就像**学生做题**:
- 训练数据 = 练习题和答案
- 学习过程 = 学生总结解题方法
- 新数据 = 考试新题
- 目标 = 做对没见过的新题
### 它不是"自动变聪明"
机器学习的效果依赖:
- 数据质量
- 数据数量
- 模型设计
- 训练方法
如果数据有问题,学出来的结果也可能不准。

举例 2:对象格式

from langchain_core.messages import SystemMessage,HumanMessage,AIMessage
from langchain.chat_models import init_chat_model
from dotenv import load_dotenv
import os
# 从.env文件中加载环境变量
load_dotenv(override=True)
CLOSEAI_API_KEY = os.getenv("CLOSEAI_API_KEY")
CLOSEAI_BASE_URL = os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
model = init_chat_model(
model="gpt-5.4-mini",
model_provider="openai",
api_key=CLOSEAI_API_KEY,
base_url=CLOSEAI_BASE_URL
)
# 通过JSON初始化
messages = [
SystemMessage("你是一个善于给出通俗易懂解释的AI助手"),
HumanMessage("你好"),
AIMessage("你好!我能帮你什么?"),
HumanMessage("什么是机器学习"),
]
response = model.invoke(messages)
print(response.content)

输出:

机器学习,简单来说,就是**让计算机通过数据自己找规律、学会做判断**,而不是每一步都由人手工写死规则。
### 直观理解
比如你想让电脑识别"垃圾邮件":
- 传统方法:人来写规则,比如"标题里有免费、中奖、优惠,可能是垃圾邮件"
- 机器学习:给电脑很多"邮件 + 是否垃圾"的样本,让它自己总结出特征和判断方法
### 它的核心特点
1. **输入数据**:机器学习需要大量数据作为"教材"。
2. **训练模型**:计算机会从数据中学习规律,得到一个"模型"。
3. **做预测/决策**:学完后,模型可以对新数据做判断,比如:
- 这封邮件是不是垃圾邮件
- 这张图片里是什么物体
- 明天的温度大概多少
### 一个简单例子
如果你给机器看很多房子的资料:
- 面积
- 地段
- 房龄
- 对应价格
它就可能学会:**面积更大、地段更好,价格通常更高**。以后看到新房子,它就能估算价格。
### 常见应用
- 人脸识别
- 语音助手
- 推荐系统(比如短视频、购物推荐)
- 自动翻译
- 金融风控
- 医疗辅助诊断
### 一句话总结
**机器学习就是让机器从数据中自动学习规律,并用这些规律去预测或决策。**

1.5 消息对象字段说明#

此处仅说明常用字段,完整字段列表查阅官方手册或阅读源码。

1.5.1 SystemMessage 参数列表#

  • content:消息内容,字段名可以省略。

相当于:

SystemMessage("你是个善解人意的助手")
SystemMessage(content = "你是个善解人意的助手")

1.5.2 HumanMessage 参数列表#

  • content:消息内容,字段名可以省略。
  • metadata:元数据字段,可以有很多,自定义。

举例:带有元数据字段

HumanMessage("你好啊~")
HumanMessage(content = "你好啊~")
HumanMessage(
content="Hello!",
name="alice", # 可选,用户名
id="msg_123", # 可选,message的ID
)

name 和 id 都属于元数据字段,当消息类型相同,对消息进行区分。但不是所有模型都支持这一功能,是否支持取决于模型供应商,需要查看官方手册。比如:OpenAI 的 API 手册告诉我们,HumanMessage 支持 name 作为元数据字段;而 DeepSeek 的 API 官方文档明确支持 name 作为元数据,但实测发现模型无法识别。

举例:此处通过 CloseAI 平台调用 gpt-5.4-mini 展示 name 的作用。

from langchain_core.messages import SystemMessage,HumanMessage,AIMessage
from langchain.chat_models import init_chat_model
from dotenv import load_dotenv
import os
# 从.env文件中加载环境变量
load_dotenv(override=True)
CLOSEAI_API_KEY = os.getenv("CLOSEAI_API_KEY")
CLOSEAI_BASE_URL = os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
model = init_chat_model(
model="gpt-5.4-mini",
model_provider="openai",
api_key=CLOSEAI_API_KEY,
base_url=CLOSEAI_BASE_URL
)
messages = [
SystemMessage("你是一个信息抽取器。你会收到多条来自不同发言者的 user 消息。每条消息可能带有 name 字段。你的任务是:严格根据每条消息的 name 提取发言者及其观点,并输出 JSON。禁止使用"第一个人/第二个人"这种相对称呼。若某条消息没有 name,则输出 unknown。输出格式:{\"speakers\":[{\"name\":\"...\",\"claim\":\"...\"}]}"),
HumanMessage(
content="我认为 1+1=2",
name="Bob"
),
HumanMessage(
content="我认为 1+1>2",
name="Tom"
),
HumanMessage(
content="请列出谁说了什么,不要判断对错。",
name="audience"
)
]
response = model.invoke(messages)
print(response.content)

输出:

{"speakers":[{"name":"Bob","claim":"我认为 1+1=2"},{"name":"Tom","claim":"我认为 1+1>2"},{"name":"audience","claim":"请列出谁说了什么,不要判断对错。"}]}

说明:模型加载了 name 传递的信息,这在多人对话场景很有用。

拓展:使用 ChatOpenRouter 调用没有将 name 正确传递给模型服务,即:

{"speakers":[{"name":"unknown","claim":"我认为 1+1=2"},{"name":"unknown","claim":"我认为 1+1>2"}]}
from langchain_openrouter import ChatOpenRouter
from dotenv import load_dotenv
import os
load_dotenv(override=True)
OPENROUTER_API_KEY = os.getenv("OPENROUTER_API_KEY")
OPENROUTER_API_BASE = os.getenv("OPENROUTER_API_BASE")
model = ChatOpenRouter(
# model="openai/gpt-5.4-mini",
model="openai/gpt-4o-mini",
api_key=OPENROUTER_API_KEY,
base_url=OPENROUTER_API_BASE,
)
messages = [
SystemMessage("你是一个信息抽取器。你会收到多条来自不同发言者的 user 消息。每条消息可能带有 name 字段。你的任务是:严格根据每条消息的 name 提取发言者及其观点,并输出 JSON。禁止使用"第一个人/第二个人"这种相对称呼。若某条消息没有 name,则输出 unknown。输出格式:{\"speakers\":[{\"name\":\"...\",\"claim\":\"...\"}]}"),
HumanMessage(
content="我认为 1+1=2",
name="Bob"
),
HumanMessage(
content="我认为 1+1>2",
name="Tom"
),
HumanMessage(
content="请列出谁说了什么,不要判断对错。",
name="audience"
)
]
response = model.invoke(messages)
print(response.content)

1.5.3 AIMessage 参数列表#

  • content:模型输出的原始内容,字段名可以省略。
  • response_metadata:AIMessage 特有属性,LLM 的响应中附加元数据,根据不同模型会有不同,如可能会包含本次 token 使用量等信息。
  • tool_calls:AIMessage 特有属性,表示工具调用信息。当 LLM 决定调用工具时,在 AIMessage 中就会包含这个属性,没有工具调用则为空。tool_calls 属性是一个 ToolCall 列表,每个 ToolCall 是一个字典。
  • usage_metadata:用量信息。

举例 1:AIMessage 给出最终答案

AIMessage("你好~")
AIMessage(content="你好~")
AIMessage(content="北京今天晴天,温度 15°C")

举例 2:AIMessage 调用工具

AIMessage(
content="",
tool_calls=[{
'name': 'get_weather',
'args': {'city': '北京'},
'id': 'call_xxx'
}]
)

tool_calls 结构(含多个工具调用):

tool_calls=[
{
'name': 'get_weather', # 应调用的工具名
'args': {'city': '杭州'}, # 调用工具的参数
'id': 'call_00_gIXYOD1Q1OkEXmdDBqXR1578', # 工具调用的唯一标识ID
'type': 'tool_call'
},
{
'name': 'get_news',
'args': {},
'id': 'call_01_jD3phD5PEaIZf0mVLhKt0861',
'type': 'tool_call'
}
]

举例 3:更丰富的参数

from langchain_core.messages import SystemMessage,HumanMessage
from langchain.chat_models import init_chat_model
from dotenv import load_dotenv
import os
from rich import print as rprint
# 从.env文件中加载环境变量
load_dotenv(override=True)
CLOSEAI_API_KEY = os.getenv("CLOSEAI_API_KEY")
CLOSEAI_BASE_URL = os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
model = init_chat_model(
model="gpt-5.4-mini",
model_provider="openai",
api_key=CLOSEAI_API_KEY,
base_url=CLOSEAI_BASE_URL
)
messages = [
SystemMessage("你叫小智,是一名助人为乐的助手。"),
HumanMessage("你好,好久不见,请介绍下你自己。")
]
response = model.invoke(messages)
rprint(response)

返回的内容分析:

AIMessage(
content='你好,好久不见!我叫小智,是一名助人为乐的助手,很高兴再次见到你。\n\n我可以帮你做很多事情,比如:\n- 回答问题、解释知识\n- 写作润色、改写内容\n- 翻译中英文\n- 总结文章、提炼要点\n- 帮你头脑风暴、整理思路\n- 写代码、查错、解释技术概念\n\n如果你愿意,也可以直接告诉我你现在想做什么,我马上帮你。',
additional_kwargs={'refusal': None},
response_metadata={
'token_usage': {
'completion_tokens': 118,
'prompt_tokens': 34,
'total_tokens': 152,
'completion_tokens_details': {
'accepted_prediction_tokens': 0,
'audio_tokens': 0,
'reasoning_tokens': 0,
'rejected_prediction_tokens': 0
},
'prompt_tokens_details': {'audio_tokens': 0, 'cached_tokens': 0},
'latency_checkpoint': {
'engine_tbt_ms': 4,
'engine_ttft_ms': 37,
'engine_ttlt_ms': 541,
'pre_inference_ms': 91,
'service_tbt_ms': 4,
'service_ttft_ms': 219,
'service_ttlt_ms': 716,
'total_duration_ms': 631,
'user_visible_ttft_ms': 128
}
},
'model_provider': 'openai',
'model_name': 'gpt-5.4-mini-2026-03-17',
'system_fingerprint': None,
'id': 'chatcmpl-DhsxIyex0PozhJgKM4jNBKQhfYhlb',
'service_tier': 'default',
'finish_reason': 'stop',
'logprobs': None
},
id='lc_run--019e49a0-928b-7712-8000-3c4ceba64cff-0',
tool_calls=[],
invalid_tool_calls=[],
usage_metadata={
'input_tokens': 34,
'output_tokens': 118,
'total_tokens': 152,
'input_token_details': {'audio': 0, 'cache_read': 0},
'output_token_details': {'audio': 0, 'reasoning': 0}
}
)

单独查看 usage_metadata:

rprint(response.usage_metadata)
{
'input_tokens': 34,
'output_tokens': 118,
'total_tokens': 152,
'input_token_details': {'audio': 0, 'cache_read': 0},
'output_token_details': {'audio': 0, 'reasoning': 0}
}

1.5.4 ToolMessage 参数列表(拓展)#

  • content:消息内容(工具返回的内容)。
  • name:工具名称。
  • tool_call_id:工具调用唯一 ID,ToolMessage 必须紧邻匹配的 AIMessage,和前者 tool_calls 中的 id 一致。

举例 1:工具调用(JSON 格式)

ToolMessage(
content="<工具输出>",
name="get_weather"
tool_call_id="call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s" # 一定要和AI消息中的调用ID匹配
)

不必深究,学过 tools 章节,再来看这个示例就会很简单。

from langchain.chat_models import init_chat_model
from dotenv import load_dotenv
import os
# 从.env文件中加载环境变量
load_dotenv(override=True)
CLOSEAI_API_KEY = os.getenv("CLOSEAI_API_KEY")
CLOSEAI_BASE_URL = os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
model = init_chat_model(
model="gpt-5.4-mini",
model_provider="openai",
api_key=CLOSEAI_API_KEY,
base_url=CLOSEAI_BASE_URL
)
def get_weather(city: str) -> str:
return "不错哦~"
# 模拟模型绑定工具
model_with_tools = model.bind_tools([get_weather])
ai_message = {
"role": "assistant",
"content": "",
"tool_calls": [{
"name": "get_weather",
"args": {"location": "北京"},
"id": "call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s"
}]
}
tool_message = {
"role": "tool",
"content": "今天北京天气晴朗,万里无云~",
"tool_call_id": "call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s"
}
messages = [
{"role": "user", "content": "北京天气如何"},
ai_message,
tool_message
]
response = model.invoke(messages)
print(response)

输出如下:

content='今天北京天气晴朗,万里无云。' additional_kwargs={'refusal': None}
response_metadata={'token_usage': {'completion_tokens': 15, 'prompt_tokens': 48, 'total_tokens': 63}, 'model_provider': 'openai', 'model_name': 'gpt-5.4-mini-2026-03-17', 'finish_reason': 'stop'}
id='lc_run--019e49ad-778f-71d3-b12e-36d1a3d5e0d6-0' tool_calls=[] invalid_tool_calls=[]
usage_metadata={'input_tokens': 48, 'output_tokens': 15, 'total_tokens': 63}

举例 2:工具调用(对象格式)

from langchain_core.messages import AIMessage, ToolMessage,HumanMessage
from langchain.chat_models import init_chat_model
from dotenv import load_dotenv
import os
# 从.env文件中加载环境变量
load_dotenv(override=True)
CLOSEAI_API_KEY = os.getenv("CLOSEAI_API_KEY")
CLOSEAI_BASE_URL = os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
model = init_chat_model(
model="gpt-5.4-mini",
model_provider="openai",
api_key=CLOSEAI_API_KEY,
base_url=CLOSEAI_BASE_URL
)
def get_weather(city: str) -> str:
return "不错哦~"
# 模拟模型绑定工具
model_with_tools = model.bind_tools([get_weather])
# ai_message = {
# "role": "assistant",
# "content": "",
# "tool_calls": [{
# "name": "get_weather",
# "args": {"location": "北京"},
# "id": "call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s"
# }]
# }
ai_message = AIMessage(
content = [],
tool_calls = [{
"name": "get_weather",
"args": {"location": "北京"},
"id": "call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s"
}]
)
# tool_message = {
# "role": "tool",
# "content": "今天北京天气晴朗,万里无云~",
# "tool_call_id": "call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s"
# }
tool_message = ToolMessage(
content = "今天北京天气晴朗,万里无云~",
tool_call_id = "call_00_nUD2NC9QRN5Cg1GaoIkBJQ4s"
)
messages = [
# {"role": "user", "content": "北京天气如何"},
HumanMessage(content="北京天气如何"),
ai_message,
tool_message
]
# for message in messages:
# print(message)
response = model.invoke(messages)
print(response)

输出如下:

content='今天北京天气晴朗,万里无云。' additional_kwargs={'refusal': None}
response_metadata={'token_usage': {'completion_tokens': 15, 'prompt_tokens': 48, 'total_tokens': 63}, 'model_provider': 'openai', 'model_name': 'gpt-5.4-mini-2026-03-17', 'finish_reason': 'stop'}
id='lc_run--019e49b0-c891-7eb1-a5f3-94b228a97366-0' tool_calls=[] invalid_tool_calls=[]
usage_metadata={'input_tokens': 48, 'output_tokens': 15, 'total_tokens': 63}

1.6 实战#

1.6.1 对话历史管理#

关键规则:每次调用必须传递完整的对话历史。每次对话都要在原有的消息列表中添加新消息,不可重新创建新的列表。

第 1 轮:[system, user] → AI回复 → 保存回复
第 2 轮:[system, user, assistant, user] → AI回复 → 保存回复
第 3 轮:[system, user, assistant, user, assistant, user] → AI回复

错误举例 1:

# 第一次
response1 = model.invoke("我叫张三")
# 第二次(没传历史)
response2 = model.invoke("我叫什么?") # AI 不记得!

错误举例 2:

conversation = [{"role": "user", "content": "问题1"}]
response1 = model.invoke(conversation)
conversation = [{"role": "user", "content": "问题2"}] # 重新创建!
response2 = model.invoke(conversation) # 丢失了历史

错误举例 3:

conversation = []
conversation.append({"role": "user", "content": "问题1"})
response1 = model.invoke(conversation)
# 忘记保存 response1.content!
conversation.append({"role": "user", "content": "问题2"})
response2 = model.invoke(conversation) # AI 不知道之前的回答

正确做法:

conversation = []
# 第一次
conversation.append({"role": "user", "content": "我叫张三"})
response1 = model.invoke(conversation)
# 关键:保存 AI 回复
conversation.append({"role": "assistant", "content": response1.content})
# 第二次(传递完整历史)
conversation.append({"role": "user", "content": "我叫什么?"})
response2 = model.invoke(conversation) # AI 记得!

1.6.2 对话历史优化#

问题:对话历史会越来越长,消耗大量 tokens 和成本。

解决方案:只保留最近 N 轮对话。具体的:

  • 总是保留 system 消息(定义角色)。
  • 只保留最近 N 轮对话,丢弃更早的历史。

定义保留最近对话轮数的函数:

def keep_recent_messages(messages, max_pairs=3):
"""
保留最近的 N 轮对话
max_pairs: 保留的对话轮数(每轮 = user + assistant)
"""
# 分离 system 和对话
system_msgs = [m for m in messages if m.get("role") == "system"]
conversation_msgs = [m for m in messages if m.get("role") != "system"]
# 只保留最近的
recent_msgs = conversation_msgs[-(max_pairs * 2):]
# 返回:system + 最近对话
return system_msgs + recent_msgs

测试:

# 初始化
long_conversation = [
{"role": "system", "content": "你是 Python 导师"}
]
# 第 1 轮
long_conversation.append({"role": "user", "content": "什么是列表?用一句解释"})
r1 = model.invoke(long_conversation)
long_conversation.append({"role": "assistant", "content": r1.content})
# 第 2 轮
long_conversation.append({"role": "user", "content": "列表和元组有什么区别?用一句解释"})
r2 = model.invoke(long_conversation)
long_conversation.append({"role": "assistant", "content": r2.content})
# 第 3 轮
long_conversation.append({"role": "user", "content": "什么是字典呢?用一句解释"})
r3 = model.invoke(long_conversation)
long_conversation.append({"role": "assistant", "content": r3.content})
print(f"原始消息数: {len(long_conversation)}")
# 优化:只保留最近 2 轮
optimized = keep_recent_messages(long_conversation, max_pairs=2)
print(f"优化后消息数: {len(optimized)}")
print(f"保留的内容: system + 最近2轮对话")
# 添加新的用户问题
optimized.append({"role": "user", "content": "我第一个问题问的是什么?"})
# 使用优化后的历史
response = model.invoke(optimized)
print(f"\nAI 回复: {response.content}")
原始消息数: 7
优化后消息数: 5
保留的内容: system + 最近2轮对话
AI 回复: 你第一个问题问的是:**"列表和元组有什么区别?用一句解释"**

1.6.3 多轮对话聊天机器人#

基于模型初始化、流式响应以及消息列表的拼接来创建多轮聊天机器人。

from langchain.chat_models import init_chat_model
import os
from dotenv import load_dotenv
load_dotenv(override=True)
# 1. 基础配置
MODEL_NAME = "gpt-5.4-mini"
MAX_PAIRS_HISTORY = 10
EXIT_WORD = "quit"
# 2. 初始化模型
model = init_chat_model(
model=MODEL_NAME,
model_provider="openai",
api_key=os.getenv("CLOSEAI_API_KEY"),
base_url=os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
)
# 3. 初始化消息列表
messages = [
{
"role":"system",
"content":"你是小谷姐姐,尚硅谷教育的数字员工,也是一名耐心、友好的智能助手。我会用自然、清晰的方式回答用户问题。"
}
]
# 4. 启动提示
print(f"✨ 请输入问题,输入 {EXIT_WORD} 结束对话\n")
# 5. 多轮对话主循环
# 轮次记录
i = 1
while True:
print("\n", "=" * 10, f'-> 第 {i} 轮对话开始 <-', "=" * 10, "\n")
user_input = input("🙋 请输入:")
# 退出判断
if user_input.lower() == EXIT_WORD:
print("🌙 对话已结束,欢迎下次再来!")
break
# 追加用户消息
messages.append({"role":"user","content":user_input})
# 流式输出模型回复
print("🧚 小谷姐姐:", end="", flush=True)
reply_content = ""
# 优化历史记忆
memory_messages = keep_recent_messages(messages,max_pairs = MAX_PAIRS_HISTORY)
# 控制发送给模型的消息长度
for chunk in model.stream(memory_messages):
if chunk.content:
print(chunk.content, end="", flush=True)
reply_content += chunk.content
print("\n", "=" * 10, f'-> 第 {i} 轮对话结束 <-', "=" * 10, "\n")
i += 1
# 追加 AI 回复
messages.append({"role":"assistant","content":reply_content})

其中,keep_recent_messages() 定义见 1.6.2 小节。

1.7 拓展:消息属性 content、content_blocks#

1.7.1 content#

消息的 content 可以理解为数据内容,它是弱类型的,支持字符串和列表(列表元素通常为字典)。

举例 1:存储字符串。如果只是纯文本内容,直接传递字符串就好。

说明:当 content 内容只有字符串时,可以省略参数名称。

from langchain.messages import HumanMessage
msg1 = HumanMessage(content = "你好啊")
msg2 = HumanMessage("你好啊")
print(msg1)
print(msg2)

举例 2:存储字典列表。如果需要发送的不只是文本,如多模态内容,则需要 content 的字典列表形式。字典内容遵循模型供应商的 API 规范,以 openai: gpt-4.1 为例。参考官方文档:https://developers.openai.com/api/reference/python/resources/chat/subresources/completions/methods/create

将下图置于代码所在的目录下(比如 chapter04_message_prompt),命名为 image_test.png。

测试代码如下:

import base64
from langchain.chat_models import init_chat_model
from langchain.messages import HumanMessage
from dotenv import load_dotenv
import os
load_dotenv(override=True)
model = init_chat_model(
model="gpt-5.4-mini",
model_provider="openai",
api_key=os.getenv("CLOSEAI_API_KEY"),
base_url=os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
)
def encode_image(img_path, img_type='jpeg'):
"""将一张本地图片转换成 Base64 编码的 Data URI 字符串,方便在文本中嵌入图片数据"""
with open(img_path, "rb") as img_file:
return f"data:image/{img_type};base64,{base64.b64encode(img_file.read()).decode('utf-8')}"
# 图像路径
img_path = "image_test.png"
# 获取图像base64编码字符串
base64_image = encode_image(img_path)
response = model.invoke(
[
HumanMessage(
content=[
{'type': 'text', 'text': '这张图里有什么?'},
{
'type': 'image_url',
"image_url": base64_image,
}
]
)
]
)
print(response.content)

输出如下:

图里是一瓶香水,放在浅米色/暖黄色背景上,整体风格很简洁高级。
这瓶香水是透明玻璃瓶身,金色瓶盖和装饰,瓶身里能看到淡金色液体。光线从侧面照过来,在桌面上投下了长长的阴影,营造出一种温暖、柔和的氛围。

1.7.2 content_blocks#

在 LangChain 1.x 中,content_blocks 是消息对象(BaseMessage)的一项重大升级。它的核心目标是提供一种跨模型供应商、标准化的多模态数据结构。

过去,处理图片、音频、甚至是模型生成的“思维链(Reasoning)”内容时,不同供应商(OpenAI, Anthropic, Google 等)的 API 格式各异,导致开发者需要写大量的适配代码。content_blocks 的出现终结了这种混乱。

在 LangChain 1.2 版本中,消息对象的 content 属性依然存在(为了向前兼容),但新增了 content_blocks 属性,可以将 content 解析为标准、类型安全的表示。

  • 数据结构:它是一个 list[TypedDict]。
  • 统一格式:每个 block 都有一个 type 字段,用于区分内容类型。
  • 支持类型:包括 text(文本)、image(图片)、audio(音频)、video(视频)、tool_call(工具调用)以及 reasoning(推理/思维链)。

支持的字段类型详见:https://docs.langchain.com/oss/python/langchain/messages#openai

输入格式化

对于复杂的对话(带图片或工具结果),建议使用 content_blocks 列表形式构建 HumanMessage 或 AIMessage。借助 content_blocks,我们可以用一套标准代码,无缝地在不同厂商的模型之间切换。

举例 1:OpenAI 模型

from langchain.messages import HumanMessage
import os
from dotenv import load_dotenv
load_dotenv(override=True)
model = init_chat_model(
model="gpt-5.4-mini",
model_provider="openai",
api_key=os.getenv("CLOSEAI_API_KEY"),
base_url=os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
)
def encode_image(img_path):
"""将一张本地图片转换成 Base64 编码的 Data URI 字符串,方便在文本中嵌入图片数据"""
with open(img_path, "rb") as img_file:
return base64.b64encode(img_file.read()).decode("utf-8")
# 图像路径
img_path = "image_test.png"
# 获取图像base64编码字符串
base64_image = encode_image(img_path)
response = model.invoke(
[
# 此种格式可用
# HumanMessage(
# content=[
# {'type': 'text', 'text': '这张图里有什么?'},
# {
# 'type': 'image_url',
# "image_url": base64_image,
# }
# ]
# )
# 推荐的统一写法
HumanMessage(
content_blocks=[
{'type': 'text', 'text': '这张图里有什么?'},
{
'type': 'image',
'base64': base64_image,
'mime_type': 'image/png',
}
]
)
]
)
print(response.content)

输出:

图里是一瓶香水。
它是透明玻璃瓶身、金色瓶盖和金色装饰,看起来很精致,放在暖色背景上,带有柔和的光影效果。

举例 2:Anthropic 模型

import base64
from langchain.messages import HumanMessage
from dotenv import load_dotenv
load_dotenv(override=True)
model = init_chat_model(
model="claude-haiku-4-5",
model_provider="openai",
api_key=os.getenv("CLOSEAI_API_KEY"),
base_url=os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
)
def encode_image(img_path):
"""将一张本地图片转换成 Base64 编码的 Data URI 字符串,方便在文本中嵌入图片数据"""
with open(img_path, "rb") as img_file:
return base64.b64encode(img_file.read()).decode("utf-8")
# 图像路径
img_path = "image_test.png"
# 获取图像base64编码字符串
base64_image = encode_image(img_path)
response = model.invoke(
[
# 推荐的统一写法
HumanMessage(
content_blocks=[
{'type': 'text', 'text': '这张图里有什么?'},
{
'type': 'image',
'base64': base64_image,
'mime_type': 'image/png',
}
]
)
]
)
print(response.content)

输出:

这张图里展示的是一瓶**化妆品或香水**,具体特征如下:
- **瓶子设计**:透明或半透明的玻璃瓶,里面装有浅色液体(可能是粉色、米色或淡金色)
- **瓶盖**:金色或香槟色的金属盖子,设计精致优雅
- **背景**:米色或米黄色的简洁背景
- **光影效果**:侧光照射,产生清晰的影子,凸显产品的质感和高级感
- **风格**:整体呈现出高端护肤品、粉底液、或香水的专业产品形象
这类产品通常属于**化妆品或美妆护肤品类**,包装设计显得简约而奢华。

输出格式化

content_blocks 还可用于输出格式化,以 deepseek 官网的 deepseek-v4-flash 为例,其输出包含思考内容,后者位于 additional_kwargs 的 reasoning_content 字段下。

不同的模型其输出格式可能不同,仅为提取思考内容,切换模型都可能需要更改代码,非常不方便。content_blocks 提供了统一的输出格式,可以将不同格式的响应统一为标准格式。

注意:content_blocks 是懒加载的,即调用时才会解析。

from langchain.chat_models import init_chat_model
from dotenv import load_dotenv
load_dotenv()
load_dotenv(override=True)
model = init_chat_model(
model="deepseek:deepseek-v4-flash",
extra_body={"thinking": {"type": "enabled"}},
)
response = model.invoke("你好,一句话回答")
print('=' * 20, '-> response <-', '=' * 20)
print(response)
print('=' * 20, '-> response.content <-', '=' * 20)
print(response.content)
print('=' * 20, '-> response.content_blocks <-', '=' * 20)
print(response.content_blocks)

输出:

==================== -> response <- ====================
content='你好,请说出您的问题,我会用一句话回答。' additional_kwargs={'refusal': None, 'reasoning_content': '好的,用户说"一句话回答",那说明他希望我回答得简洁直接。没有具体问题,可能是测试或者玩笑。我需要确保回应既符合"一句话"的要求,又有礼貌。可以用"你好"开头,确认收到指令,然后表明已经准备好回答任何问题。这样既简洁又完整。'} response_metadata={'token_usage': {'completion_tokens': 76, 'prompt_tokens': 8, 'total_tokens': 84}, 'model_provider': 'deepseek', 'model_name': 'deepseek-v4-flash', 'finish_reason': 'stop'} id='lc_run--019e4b28-6b9b-7f11-bfe6-84aca4ecc4dc-0' tool_calls=[] invalid_tool_calls=[] usage_metadata={'input_tokens': 8, 'output_tokens': 76, 'total_tokens': 84}
==================== -> response.content <- ====================
你好,请说出您的问题,我会用一句话回答。
==================== -> response.content_blocks <- ====================
[{'type': 'reasoning', 'reasoning': '好的,用户说"一句话回答",那说明他希望我回答得简洁直接。没有具体问题,可能是测试或者玩笑。我需要确保回应既符合"一句话"的要求,又有礼貌。可以用"你好"开头,确认收到指令,然后表明已经准备好回答任何问题。这样既简洁又完整。'}, {'type': 'text', 'text': '你好,请说出您的问题,我会用一句话回答。'}]

说明:优先检查 response.content_blocks 而不是 response.content,特别是当你需要获取“思维链”或者“引用(Citations)”信息时。

2. 提示词模板(Prompt Templates)#

2.1 为什么推荐提示词模板#

在 LangChain 开发中,构造提示词既可以直接使用 Python 字符串拼接(如 f-string、format() 或 +),也可以使用 LangChain 提供的 PromptTemplate 或 ChatPromptTemplate。

举例 1:字符串拼接方式

# 字符串拼接
topic = "Python"
difficulty = "初学者"
# 难以维护,容易出错
prompt_str = f"你是一个{difficulty}级别的编程导师。请用简单易懂的语言解释{topic}。"
response = model.invoke(prompt_str)
print(f"AI 回复:{response.content}...\n")

优点:

  • 简单直接,上手快
  • 适合临时 demo
  • 无额外学习成本

缺点:

  • 可读性差(变量多时混乱)
  • 不易维护(修改容易出错)
  • 无变量校验(容易漏/拼错)
  • 难以支持复杂场景(多轮对话 / RAG / Few-shot)

举例 2:提示词模板

from langchain.prompts import PromptTemplate
topic = "Python"
difficulty = "初学者"
template = PromptTemplate.from_template(
"你是一个{difficulty}级别的编程导师。请用简单易懂的语言解释{topic}。"
)
# 使用模板生成提示词
prompt = template.format(difficulty=difficulty, topic=topic)
response = model.invoke(prompt)
print(f"AI 回复:{response.content}...\n")

优点:

  • 结构清晰(变量占位)
  • 易维护、可复用
  • 自动变量校验(更安全)
  • 支持复杂场景(对话 / RAG / Agent)
  • 可与 LangChain 生态无缝集成
  • 便于调试与日志追踪

缺点:

  • 有一定学习成本
  • 初期写法略复杂
  • 对极简单场景略“重”

开发建议:

  • 小项目 / 临时用 → 字符串拼接
  • 正式开发 / AI 应用 → 提示词模板(必选)

2.2 提示词机制演进#

LangChain 1.0 的架构变革中,核心的演进之一体现在 Prompt 机制上:一个结构化的、富含元数据的消息列表已经取代单一字符串,成为与模型交互的标准数据格式。

1、旧时代:LLM + PromptTemplate(输入与输出均为字符串)

  • 模型接口:对应于 LangChain 中的 LLM 类,主要面向早期的文本补全模型。
  • 工作方式:模型接受一个单一的字符串作为输入,基于此预测并生成后续的文本内容(文本补全)。
  • Prompt 工具:核心工具是 PromptTemplate。它的职责是接收一组变量,并通过模板渲染,最终输出一个完整的字符串。
from langchain.prompts import PromptTemplate
prompt_template = PromptTemplate.from_template(
"请给我一个关于{topic}{type}解释。"
)
# 传入模板中的变量名
prompt = prompt_template.format(type="详细", topic="量子力学")
print(prompt)

局限性:当我们需要用这种方式模拟多轮聊天时,开发者必须在字符串中手动拼接和伪造对话角色,例如:

"Human:你好\nAI:你好!有什么我能帮忙的吗?\nHuman:..."

这种方式不仅导致 Prompt 的结构混乱、难以维护,也极易让模型混淆对话的边界与上下文,影响生成质量。

2、新时代:ChatModel + ChatPromptTemplate(输入与输出均为消息列表)

  • 模型接口:对应 LangChain 1.0 的主流接口 ChatModel。
  • 工作方式:现代聊天模型 API 已原生支持角色概念。它们不再接受单一字符串,而是要求输入一个结构化的消息列表。为构建复杂、可靠的多轮对话智能体系统奠定了坚实的基础。
  • Prompt 工具:ChatPromptTemplate 因此成为 LangChain 1.0 中最核心的 Prompt 工具。它的职责是接收变量,并输出一个 List[BaseMessage](消息列表),该列表可直接传递给聊天模型。

二者对比:

特性PromptTemplateChatPromptTemplate
输出格式纯文本字符串消息列表
角色支持system/user/assistant
对话历史不支持支持
适用场景简单提示聊天、对话、多轮交互

角色字符串:

角色字符串含义用途
”system”系统消息设定 AI 的行为、角色、规则
”user” / “human”用户消息用户的输入/问题
”assistant” / “ai”AI 消息AI 的回复(用于对话历史)

因此,用于生成消息列表的 ChatPromptTemplate,也自然取代了生成字符串的 PromptTemplate,成为构建现代 LangChain 应用的首选工具。

2.3 ChatPromptTemplate 的使用#

在 LangChain 1.0 中,ChatPromptTemplate 是用于生成消息列表的核心组件。ChatPromptTemplate 是创建聊天消息列表的提示模板,它比普通 PromptTemplate 更适合处理多角色、多轮次的对话场景,支持 System / Human / AI 等不同角色的消息模板。

2.3.1 两种实例化方式#

ChatPromptTemplate 可以通过初始化方法或 from_messages 方法来实例化提示词模板。实例化时需要传入 messages 参数。常见类型是:tuple 构成的列表,参数类型(role: str,content: str)。

方式 1(推荐):调用 from_messages()

该方法允许传入一个由元组(Tuple)构成的列表,列表中的每一个元组都代表一条具有特定角色的消息。

# 导入相关依赖
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
# 定义聊天提示词模版
chat_template = ChatPromptTemplate.from_messages(
[
("system", "你是一个有帮助的AI机器人,你的名字是{name}。"),
("human", "你好,最近怎么样?"),
("ai", "我很好,谢谢!"),
("human", "{user_input}"),
]
)
# 格式化聊天提示词模版中的变量
prompt = chat_template.invoke({"name":"小明", "user_input":"你叫什么名字?"})
# 打印格式化后的聊天提示词模版内容
print(prompt)
messages=[SystemMessage(content='你是一个有帮助的AI机器人,你的名字是小明。', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='你好,最近怎么样?', additional_kwargs={}, response_metadata={}), AIMessage(content='我很好,谢谢!', additional_kwargs={}, response_metadata={}, tool_calls=[], invalid_tool_calls=[]), HumanMessage(content='你叫什么名字?', additional_kwargs={}, response_metadata={})]

方式 2:使用实例初始化方法

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
# 参数类型这里使用的是tuple构成的list
prompt_template = ChatPromptTemplate([
# 字符串 role + 字符串 content
("system", "你是一个AI开发工程师. 你的名字是 {name}."),
("human", "你能开发哪些AI应用?"),
("ai", "我能开发很多AI应用, 比如聊天机器人, 图像识别, 自然语言处理等."),
("human", "{user_input}")
])
# 调用invoke()方法,返回ChatPromptValue
prompt = prompt_template.invoke({"name":"小谷AI", "user_input":"你能帮我做什么?"})
print(prompt)

说明:from_messages() 的底层,也是调用的类的 __init__() 方法。

2.3.2 模板调用的 3 种方式#

对比:invoke()、format()、format_messages()。

方式 1:使用 invoke(),返回 ChatPromptValue

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
# 参数类型这里使用的是tuple构成的list
prompt_template = ChatPromptTemplate([
# 字符串 role + 字符串 content
("system", "你是一个AI开发工程师. 你的名字是 {name}."),
("human", "你能开发哪些AI应用?"),
("ai", "我能开发很多AI应用, 比如聊天机器人, 图像识别, 自然语言处理等."),
("human", "{user_input}")
])
prompt = prompt_template.invoke({"name":"小谷AI", "user_input":"你能帮我做什么?"})
print(type(prompt))
print(prompt)
print(len(prompt.messages))
<class 'langchain_core.prompt_values.ChatPromptValue'>
messages=[SystemMessage(content='你是一个AI开发工程师. 你的名字是 小谷AI.', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='你能开发哪些AI应用?', additional_kwargs={}, response_metadata={}), AIMessage(content='我能开发很多AI应用, 比如聊天机器人, 图像识别, 自然语言处理等.', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='你能帮我做什么?', additional_kwargs={}, response_metadata={})]

方式 2:使用 format(),返回字符串

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
prompt_template = ChatPromptTemplate([
("system", "你是一个AI开发工程师. 你的名字是 {name}."),
("human", "你能开发哪些AI应用?"),
("ai", "我能开发很多AI应用, 比如聊天机器人, 图像识别, 自然语言处理等."),
("human", "{user_input}")
])
# 方式1:调用format()方法,返回字符串
prompt = prompt_template.format(name="小谷AI", user_input="你能帮我做什么?")
print(type(prompt))
print(prompt)
<class 'str'>
System: 你是一个AI开发工程师. 你的名字是 小谷AI.
Human: 你能开发哪些AI应用?
AI: 我能开发很多AI应用, 比如聊天机器人, 图像识别, 自然语言处理等.
Human: 你能帮我做什么?

方式 3:使用 format_messages(),返回消息列表

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
prompt_template = ChatPromptTemplate([
("system", "你是一个AI开发工程师. 你的名字是 {name}."),
("human", "你能开发哪些AI应用?"),
("ai", "我能开发很多AI应用, 比如聊天机器人, 图像识别, 自然语言处理等."),
("human", "{user_input}")
])
# 调用format_messages()方法,返回消息列表
prompt = prompt_template.format_messages(name="小谷AI", user_input="你能帮我做什么?")
print(type(prompt))
print(prompt)
<class 'list'>
[SystemMessage(content='你是一个AI开发工程师. 你的名字是 小谷AI.', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='你能开发哪些AI应用?', additional_kwargs={}, response_metadata={}), AIMessage(content='我能开发很多AI应用, 比如聊天机器人, 图像识别, 自然语言处理等.', additional_kwargs={}, response_metadata={}, tool_calls=[], invalid_tool_calls=[]), HumanMessage(content='你能帮我做什么?', additional_kwargs={}, response_metadata={})]

2.3.3 结合 LLM 调用#

from dotenv import load_dotenv
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
import os
from langchain.chat_models import init_chat_model
###### 1、提供大模型 #########
load_dotenv(override=True)
CLOSEAI_API_KEY = os.getenv("CLOSEAI_API_KEY")
CLOSEAI_BASE_URL = os.getenv("CLOSEAI_BASE_URL")
model = init_chat_model(
model="gpt-5.4-mini",
model_provider="openai",
api_key=CLOSEAI_API_KEY,
base_url=CLOSEAI_BASE_URL
)
###### 2、提供提示词 #########
chat_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你是一个数学家,你可以计算任何算式"),
("human", "{text}"),
])
# 输入提示
prompt_value = chat_prompt.invoke({
"text": "我今年18岁,我的舅舅今年38岁,我的爷爷今年72岁,我和舅舅一共多少岁了?"
})
###### 3、结合提示词,调用大模型 #########
# 得到模型的输出
output = model.invoke(prompt_value)
# 打印输出内容
print(output.content)
你今年 18 岁,舅舅今年 38 岁。
一共是:
18 + 38 = **56 岁**
所以,你和舅舅一共 **56 岁**。

2.3.4 更丰富的初始化参数类型#

前面讲了 ChatPromptTemplate 的两种创建方式。我们看到不管使用实例初始化方法,还是使用 from_messages(),参数类型都是列表类型。列表中的元素可以是多种类型,前面我们主要测试了元组类型。

源码(__init__):

def __init__(self,
messages: Sequence[BaseMessagePromptTemplate | BaseMessage |
BaseChatPromptTemplate | tuple[str | type, str | list[dict] | list[object]] |
str | dict[str, Any]],
*,
template_format: Literal["f-string", "mustache", "jinja2"] = "f-string",
**kwargs: Any) -> None

源码(from_messages):

@classmethod
def from_messages(cls,
messages: Sequence[BaseMessagePromptTemplate | BaseMessage
| BaseChatPromptTemplate | tuple[str | type, str | list[dict] | list[object]]
| str | dict[str, Any]],
template_format: Literal["f-string", "mustache", "jinja2"] = "f-string")
-> ChatPromptTemplate

结论:参数是列表类型,列表的元素可以是字符串、字典、字符串构成的元组、消息类型、提示词模板类型、消息提示词模板类型等。

类型 1:str 列表类型。列表参数格式是 str 类型(不推荐),因为默认角色都是 human。

# 1.导入相关依赖
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
# 2.定义聊天提示词模版
chat_template = ChatPromptTemplate.from_messages(
[
"Hello, {name}!" # 等价于 ("human", "Hello, {name}!")
]
)
# 3. 使用invoke执行
messages = chat_template.invoke({"name":"小谷AI"})
# 4.打印格式化后的聊天提示词模版内容
print(messages)
messages=[HumanMessage(content='Hello, 小谷AI!', additional_kwargs={}, response_metadata={})]

类型 2:tuple 列表类型。

# 示例: 元组形式的消息
prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你的名字是{role}."),
("human", "很高兴认识你"),
])
print(prompt.invoke({"role":"小智"}))
messages=[SystemMessage(content='你的名字是小智.', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='很高兴认识你', additional_kwargs={}, response_metadata={})]

类型 3:dict 列表类型。

# 示例: 字典形式的消息
prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
{"role": "system", "content": "你的名字是{role}."},
{"role": "human", "content": "很高兴认识你"},
])
print(prompt.invoke({"role":"小智"}))
messages=[SystemMessage(content='你的名字是小智.', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='很高兴认识你', additional_kwargs={}, response_metadata={})]

类型 4:Message 列表类型。

from langchain_core.messages import SystemMessage,HumanMessage
chat_prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([
SystemMessage(content="我是一个贴心的智能助手"),
HumanMessage(content="我的问题是:人工智能英文怎么说?")
])
messages = chat_prompt_template.invoke({})
print(messages)
print(type(messages))
messages=[SystemMessage(content='我是一个贴心的智能助手', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='我的问题是:人工智能英文怎么说?', additional_kwargs={}, response_metadata={})]
<class 'langchain_core.prompt_values.ChatPromptValue'>

注意:在 XxxMessage 中不能有占位符。即:

from langchain_core.messages import SystemMessage,HumanMessage
chat_prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([
SystemMessage(content="我是一个贴心的智能助手"),
HumanMessage(content="我的问题是:{word}英文怎么说?")
])
messages = chat_prompt_template.invoke({"word":"人工智能"})
print(messages)
print(type(messages))
messages=[SystemMessage(content='我是一个贴心的智能助手', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='我的问题是:{word}英文怎么说?', additional_kwargs={}, response_metadata={})]
<class 'langchain_core.prompt_values.ChatPromptValue'>

类型 5:MessagePromptTemplate 列表类型。

LangChain 提供不同类型的 MessagePromptTemplate。最常用的是 SystemMessagePromptTemplate、HumanMessagePromptTemplate 和 AIMessagePromptTemplate,分别创建系统消息、人工消息和 AI 消息。

HumanMessagePromptTemplate 基本概念:

  • 专用于生成用户消息(HumanMessage)的模板类。
  • 模板化:支持使用变量占位符,可以在运行时填充具体值。
  • 格式化:能够将模板与输入变量结合生成最终的聊天消息。
  • 输出类型:生成 HumanMessage 对象(content + role=“human”)。
  • 设计目的:简化用户输入消息的模板化构造,避免重复定义角色。

SystemMessagePromptTemplate、AIMessagePromptTemplate 类似于上面,不再赘述。

# 导入聊天消息类模板
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate, HumanMessagePromptTemplate, SystemMessagePromptTemplate
# 创建消息模板
system_message_prompt = SystemMessagePromptTemplate.from_template("你是一个{role}")
human_message_prompt = HumanMessagePromptTemplate.from_template("给我解释{concept},用浅显易懂的语言")
# 组合成聊天提示模板
chat_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
system_message_prompt,
human_message_prompt
])
# 格式化提示
formatted_messages = chat_prompt.invoke({"role":"物理学家","concept":"相对论"})
print(formatted_messages)
messages=[SystemMessage(content='你是一个物理学家', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='给我解释相对论,用浅显易懂的语言', additional_kwargs={}, response_metadata={})]

类型 6:BaseChatPromptTemplate 列表类型。

使用 BaseChatPromptTemplate,可以理解为 ChatPromptTemplate 里嵌套了 ChatPromptTemplate。

举例 1:带参数

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
# 使用 BaseChatPromptTemplate(嵌套的 ChatPromptTemplate)
nested_prompt_template1 = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "我是一个人工智能助手,我的名字叫{name}")
])
nested_prompt_template2 = ChatPromptTemplate.from_messages([
("human", "很高兴认识你,我的问题是{question}")
])
prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([
nested_prompt_template1,nested_prompt_template2
])
prompt_template.invoke({"name":"小智","question":"你为什么这么帅?"})
ChatPromptValue(messages=[SystemMessage(content='我是一个人工智能助手,我的名字叫小智', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='很高兴认识你,我的问题是你为什么这么帅?', additional_kwargs={}, response_metadata={})])

举例 2:不带参数

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
# 使用 BaseChatPromptTemplate(嵌套的 ChatPromptTemplate)
nested_prompt_template1 = ChatPromptTemplate.from_messages([("system", "我是一个人工智能助手")])
nested_prompt_template2 = ChatPromptTemplate.from_messages([("human", "很高兴认识你")])
prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([
nested_prompt_template1,nested_prompt_template2
])
prompt_template.invoke({})
ChatPromptValue(messages=[SystemMessage(content='我是一个人工智能助手', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='很高兴认识你', additional_kwargs={}, response_metadata={})])

举例 3:综合使用

from langchain_core.prompts import (
ChatPromptTemplate,
SystemMessagePromptTemplate,
HumanMessagePromptTemplate,
)
from langchain_core.messages import SystemMessage, HumanMessage
# 示例 1: 使用 BaseMessage(已实例化的消息)
system_msg = SystemMessage(content="你是一个AI工程师。")
human_msg = HumanMessage(content="你好!")
# 示例 2: 使用 BaseMessagePromptTemplate
system_prompt = SystemMessagePromptTemplate.from_template("你是一个{role}.")
human_prompt = HumanMessagePromptTemplate.from_template("{user_input}")
# 示例 3: 使用 BaseChatPromptTemplate(嵌套的 ChatPromptTemplate)
nested_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([("system", "嵌套提示词")])
prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
system_msg, # MessageLike (BaseMessage)
human_msg, # MessageLike (BaseMessage)
system_prompt, # MessageLike (BaseMessagePromptTemplate)
human_prompt, # MessageLike (BaseMessagePromptTemplate)
nested_prompt, # MessageLike (BaseChatPromptTemplate)
])
prompt.invoke({"role":"人工智能专家","user_input":"介绍一下大模型的应用场景"})
ChatPromptValue(messages=[SystemMessage(content='你是一个AI工程师。', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='你好!', additional_kwargs={}, response_metadata={}), SystemMessage(content='你是一个人工智能专家.', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='介绍一下大模型的应用场景', additional_kwargs={}, response_metadata={}), SystemMessage(content='嵌套提示词', additional_kwargs={}, response_metadata={})])

2.4 高级特性#

2.4.1 部分变量预填充:partial()#

预填充某些固定不变的变量,创建模板的变体。

使用场景:

  • 某些变量在所有调用中都相同。
  • 需要为不同用户/场景创建定制模板。

举例 1:

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
# 原始模板
template = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你是{role},目标用户是{audience}"),
("user", "{task}")
])
# 部分填充
customer_support_template = template.partial(
role="客服专员",
audience="普通用户"
)
# 现在只需要提供 task
messages = customer_support_template.invoke({"task":"解释退款政策"})
print(messages)
messages=[SystemMessage(content='你是客服专员,目标用户是普通用户', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='解释退款政策', additional_kwargs={}, response_metadata={})]

举例 2:

# 场景:为不同部门创建专用模板
base_template = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你是{department}{role}"),
("user", "{task}")
])
# IT 部门
it_template = base_template.partial(
department="IT 部门",
role="技术支持"
)
# 销售部门
sales_template = base_template.partial(
department="销售部门",
role="销售顾问"
)
sales_template.invoke({"task":"为什么每年年底汽车会促销"})
ChatPromptValue(messages=[SystemMessage(content='你是销售部门的销售顾问', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='为什么每年年底汽车会促销', additional_kwargs={}, response_metadata={})])

2.4.2 消息占位符#

当你不确定消息提示模板使用什么角色,或者希望在格式化过程中插入消息列表时,该怎么办?这就需要使用消息占位符,负责在特定位置添加消息列表。

使用场景:多轮对话系统存储历史消息以及 Agent 的中间步骤处理此功能非常有用。

方式 1:JSON 形式

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
template = ChatPromptTemplate.from_messages(
[
("system", "你是一个有用的AI助手"),
("placeholder", "{conversation}"),
]
)
prompt_value = template.invoke(
{
"conversation": [
("human", "你好!"),
("ai", "今天我能帮你做什么?"),
("human", "你能给我做一个冰激凌吗?"),
("ai", "抱歉,我没有这样的能力"),
]
}
)
print(prompt_value)
messages=[SystemMessage(content='你是一个有用的AI助手', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='你好!', additional_kwargs={}, response_metadata={}), AIMessage(content='今天我能帮你做什么?', additional_kwargs={}, response_metadata={}, tool_calls=[], invalid_tool_calls=[]), HumanMessage(content='你能给我做一个冰激凌吗?', additional_kwargs={}, response_metadata={}), AIMessage(content='抱歉,我没有这样的能力', additional_kwargs={}, response_metadata={}, tool_calls=[], invalid_tool_calls=[])]

说明:这将生成两条消息,第一条是系统消息,第二条是我们传入的 HumanMessage。如果我们传入了 5 条消息,那么总共会生成 6 条消息(系统消息加上传入的 5 条消息)。这对于将一系列消息插入到特定位置非常有用。

方式 2:MessagesPlaceholder 实例

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate, MessagesPlaceholder
from langchain_core.messages import HumanMessage
prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "You are a helpful assistant"),
MessagesPlaceholder("msgs")
])
prompt_template.invoke({"msgs": [HumanMessage(content="hi!")]})
# prompt_template.format_messages(msgs=[HumanMessage(content="hi!")])
ChatPromptValue(messages=[SystemMessage(content='You are a helpful assistant', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='hi!', additional_kwargs={}, response_metadata={})])

举例 2:存储对话历史内容

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate, MessagesPlaceholder
prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages(
[
("system", "你是一个非常友好的AI助手"),
MessagesPlaceholder(variable_name="history"),
("human", "{question}")
]
)
prompt_template.invoke(
{
"history": [
("human", "5 + 2 = ?"),
("ai", "5 + 2 = 7")
],
"question": "结果再乘以4呢?"
}
)
ChatPromptValue(messages=[SystemMessage(content='你是一个非常友好的AI助手', additional_kwargs={}, response_metadata={}), HumanMessage(content='5 + 2 = ?', additional_kwargs={}, response_metadata={}), AIMessage(content='5 + 2 = 7', additional_kwargs={}, response_metadata={}, tool_calls=[], invalid_tool_calls=[]), HumanMessage(content='结果再乘以4呢?', additional_kwargs={}, response_metadata={})])

2.4.3 可复用模板库#

在实际项目中,建议创建模板库。

举例 1:templates.py 文件声明如下

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
class PromptLibrary:
"""可复用的提示词模板库"""
TRANSLATOR = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你是专业翻译,精通{source_lang}{target_lang}"),
("user", "翻译以下文本:\n{text}")
])
CODE_REVIEWER = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你是{language}代码审查专家,重点关注{focus}"),
("user", "审查代码:\n```{language}\n{code}\n```")
])
SUMMARIZER = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你是内容摘要专家"),
("user", "将以下内容总结为{num}个要点:\n{content}")
])
TUTOR = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你是{subject}导师,学生水平:{level}"),
("user", "{question}")
])

其它文件中使用:

from templates import PromptLibrary
messages = PromptLibrary.TRANSLATOR.format_messages(
source_lang="英语",
target_lang="中文",
text="Hello World"
)

举例 2:按目录组织模板

templates/
# ├── __init__.py
# ├── common.py # 通用模板
# ├── translation.py # 翻译相关
# └── coding.py # 编程相关
# common.py
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
FRIENDLY_ASSISTANT = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你是一个友好的助手"),
("user", "{input}")
])

2.4.4 模板组合#

将多个模板片段组合成复杂的提示词。

方法 1:字符串组合

# 定义可复用的部分
role_part = "你是一个{domain}专家。"
style_part = "回答风格:{style}。"
constraint_part = "限制:{constraint}。"
# 组合
full_system = role_part + style_part + constraint_part
template = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", full_system),
("user", "{question}")
])

方法 2:使用 + 运算符

template1 = ChatPromptTemplate.from_messages([
("system", "你是助手")
])
template2 = ChatPromptTemplate.from_messages([
("user", "{input}")
])
# 组合(LangChain 1.0 支持)
combined = template1 + template2
分享

如果这篇文章对你有帮助,欢迎分享给更多人!

LangChain之04:Message与提示词模板
https://blogstella.xyz/posts/langchain之04-message与提示词模板/
作者
Stella
发布于
2026-08-14
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0

部分信息可能已经过时

目录