目录

  1. 技术概览与架构设计

  2. 项目依赖配置

  3. AI智能体核心实现

  4. RAG检索增强生成

  5. MCP协议处理

  6. 完整业务场景实战

  7. 关键技术点详解

  8. 性能优化与监控

技术概览与架构设计

核心架构图

┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐
│   AI Agent      │◄──►│   RAG Engine    │◄──►│   MCP Client    │
│  (智能体)         │    │  (检索增强)      │    │  (客户端)        │
└─────────────────┘    └─────────────────┘    └─────────────────┘
         │                        │                        │
         ▼                        ▼                        ▼
┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐
│ 任务调度与执行    │    │  向量数据库      │    │  上下文管理      │
│                   │    │                │    │                  │
└─────────────────┘    └─────────────────┘    └─────────────────┘

技术栈选择

  • AI Agent: Spring AI + LangChain4j + OpenAI

  • RAG: Elasticsearch + Milvus + Embedding + ChromaDB

  • MCP: 官方MCP Client SDK

  • 整体框架: Spring Boot + Spring WebFlux

项目依赖配置

Maven 依赖配置

pom.xml 核心依赖
<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>3.2.0</version>
    <relativePath/>
</parent>
​
<properties>
    <java.version>17</java.version>
    <spring-ai.version>1.0.0-M3</spring-ai.version>
    <langchain4j.version>0.29.1</langchain4j.version>
</properties>
​
<dependencies>
    <!-- Spring AI 核心依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.experimental</groupId>
        <artifactId>spring-ai-core</artifactId>
        <version>${spring-ai.version}</version>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.experimental</groupId>
        <artifactId>spring-ai-openai</artifactId>
        <version>${spring-ai.version}</version>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.experimental</groupId>
        <artifactId>spring-ai-bom</artifactId>
        <version>${spring-ai.version}</version>
        <type>pom</type>
        <scope>import</scope>
    </dependency>
    
    <!-- LangChain4j -->
    <dependency>
        <groupId>dev.langchain4j</groupId>
        <artifactId>langchain4j-open-ai</artifactId>
        <version>${langchain4j.version}</version>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>dev.langchain4j</groupId>
        <artifactId>langchain4j-embeddings-openai</artifactId>
        <version>${langchain4j.version}</version>
    </dependency>
    
    <!-- RAG 技术栈 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-elasticsearch</artifactId>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>io.milvus</groupId>
        <artifactId>milvus-sdk-java</artifactId>
        <version>2.3.4</version>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>dev.langchain4j</groupId>
        <artifactId>langchain4j-chroma</artifactId>
        <version>${langchain4j.version}</version>
    </dependency>
    
    <!-- MCP 官方 Client SDK -->
    <dependency>
        <groupId>ai.modelcontextprotocol</groupId>
        <artifactId>mcp-client-java</artifactId>
        <version>0.4.0</version>
    </dependency>
    
    <!-- Spring Boot 核心 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>
    
    <!-- 监控和指标 -->
    <dependency>
        <groupId>io.micrometer</groupId>
        <artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>io.zipkin.brave</groupId>
        <artifactId>brave-spring-boot-starter</artifactId>
        <version>5.16.0</version>
    </dependency>
    
    <!-- 测试依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
</dependencies>
​
<repositories>
    <repository>
        <id>spring-milestones</id>
        <name>Spring Milestones</name>
        <url>https://repo.spring.io/milestone</url>
        <snapshots><enabled>false</enabled></snapshots>
    </repository>
    
    <repository>
        <id>maven-central</id>
        <name>Maven Central</name>
        <url>https://repo1.maven.org/maven2/</url>
    </repository>
</repositories>

配置文件示例

application.yml 配置
spring:
  ai:
    openai:
      api-key: ${OPENAI_API_KEY:your-openai-api-key}
      chat:
        options:
          model: gpt-3.5-turbo
          temperature: 0.7
          max-tokens: 2000
      embedding:
        options:
          model: text-embedding-ada-002
          
  data:
    elasticsearch:
      uris: ${ES_HOST:http://localhost:9200}
      username: ${ES_USERNAME:elastic}
      password: ${ES_PASSWORD:changeme}
      
    redis:
      host: ${REDIS_HOST:localhost}
      port: ${REDIS_PORT:6379}
      password: ${REDIS_PASSWORD:}
      
# MCP Client 配置
mcp:
  client:
    server-url: ${MCP_SERVER_URL:https://mcp-server.example.com}
    timeout: 30000
    pool-size: 10
    retry-count: 3
    retry-delay: 1000
    api-key: ${MCP_API_KEY:your-mcp-api-key}
    
# Milvus 向量数据库配置
milvus:
  uri: ${MILVUS_URI:http://localhost:19530}
  collection-name: ${MILVUS_COLLECTION:document_embeddings}
  embedding-dimension: 1536
​
# 监控配置
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: "*"
  metrics:
    export:
      prometheus:
        enabled: true

AI智能体核心实现

1. Agent基础架构

智能体引擎
package com.example.ai.agent;
​
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.ai.chat.model.ChatRequest;
import org.springframework.ai.chat.model.ChatResponse;
import reactor.core.publisher.Mono;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
​
@Component
@Slf4j
public class AgentEngine {
    
    private final Map<AgentType, BaseAgent> agents;
    private final TaskDispatcher taskDispatcher;
    private final ContextManager contextManager;
    
    @Autowired
    public AgentEngine(TaskDispatcher taskDispatcher, ContextManager contextManager) {
        this.taskDispatcher = taskDispatcher;
        this.contextManager = contextManager;
        this.agents = initializeAgents();
    }
    
    /**
     * 智能体任务执行入口
     */
    public Mono<AgentResponse> executeTask(AgentRequest request) {
        
        return Mono.fromCallable(() -> {
            // 1. 任务分析
            TaskContext context = analyzeTask(request);
            
            // 2. 智能体选择
            BaseAgent agent = selectAgent(context);
            
            // 3. 上下文准备
            ContextSnapshot snapshot = contextManager.snapshotContext();
            
            return agent;
        })
        .flatMap(agent -> agent.execute(request))
        .doOnNext(response -> contextManager.updateContext(request, response));
    }
    
    private TaskContext analyzeTask(AgentRequest request) {
        // 关键词提取和意图识别
        List<String> keywords = extractKeywords(request.getContent());
        Intent intent = classifyIntent(keywords);
        Priority priority = calculatePriority(intent, request);
        
        return TaskContext.builder()
            .withKeywords(keywords)
            .withIntent(intent)
            .withPriority(priority)
            .withRequiredResources(identifyResources(intent))
            .build();
    }
    
    private BaseAgent selectAgent(TaskContext context) {
        
        switch (context.getIntent()) {
            case DOCUMENT_PROCESSING:
                return agents.get(AgentType.DOCUMENT_AGENT);
            case CODE_GENERATION:
                return agents.get(AgentType.CODE_AGENT);
            case DATA_ANALYSIS:
                return agents.get(AgentType.DATA_AGENT);
            default:
                return agents.get(AgentType.GENERAL_AGENT);
        }
    }
}

2. 专用智能体实现

代码生成智能体
@Service
@Slf4j
public class CodeAgent extends BaseAgent {
    
    private final RAGService ragService;
    private final CodeGenerator codeGenerator;
    private final SyntaxValidator syntaxValidator;
    private final MCPClientManager mcpHandler;
    private final AIService aiService;
    
    /**
     * 代码生成核心逻辑
     */
    @Override
    public Mono<AgentResponse> execute(AgentRequest request) {
        
        // 1. RAG检索相关代码片段
        List<CodeContext> codeContexts = ragService.searchCodeContext(request.getContent());
        
        // 2. MCP协议处理
        MCPMessage mcpContext = mcpHandler.processContext(codeContexts);
        
        // 3. 生成代码优化提示
        String enhancedPrompt = buildCodePrompt(request, codeContexts, mcpContext);
        
        // 4. AI代码生成
        return aiService.generateCode(enhancedPrompt)
            .flatMap(codeResponse -> {
                String generatedCode = codeResponse.getCode();
                
                // 5. 语法验证和优化
                return validateAndOptimizeCode(generatedCode, request)
                    .map(optimizedCode -> AgentResponse.builder()
                        .withTaskId(request.getTaskId())
                        .withType(ResponseType.CODE_GENERATION)
                        .withContent(optimizedCode)
                        .withQualityScore(calculateQualityScore(generatedCode, optimizedCode))
                        .withDebugInfo(codeResponse.getDebugInfo())
                        .build());
            });
    }
    
    private String buildCodePrompt(AgentRequest request, 
                                  List<CodeContext> contexts, 
                                  MCPMessage mcpContext) {
        
        StringBuilder prompt = new StringBuilder();
        prompt.append("基于以下上下文,生成高质量的代码:\n\n");
        
        // 添加RAG检索到的相关代码
        contexts.forEach(ctx -> {
            prompt.append("相关代码示例:\n");
            prompt.append(ctx.getCodeSnippet()).append("\n");
            prompt.append("使用说明:").append(ctx.getExplanation()).append("\n\n");
        });
        
        // 添加MCP处理后的上下文
        prompt.append("项目上下文:\n");
        prompt.append(mcpContext.getFormattedContext()).append("\n\n");
        
        // 用户需求
        prompt.append("用户需求:").append(request.getContent()).append("\n\n");
        prompt.append("要求:\n");
        prompt.append("- 代码规范,注释完整\n");
        prompt.append("- 错误处理完善\n");
        prompt.append("- 性能优化合理\n");
        prompt.append("- 遵循最佳实践\n");
        
        return prompt.toString();
    }
}

RAG检索增强生成

1. RAG核心引擎

检索增强服务
@Service
public class RAGService {
    
    private final EmbeddingClient embeddingClient;
    private final VectorStore vectorStore;
    private final DocumentProcessor documentProcessor;
    private final SimilarityCalculator similarityCalculator;
    
    /**
     * 文档索引构建
     */
    @Async
    public CompletableFuture<Void> buildIndex(List<Document> documents) {
        
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            documents.parallelStream().forEach(doc -> {
                try {
                    // 1. 文档预处理
                    ProcessedDocument processed = documentProcessor.process(doc);
                    
                    // 2. 分块处理
                    List<DocumentChunk> chunks = chunkDocument(processed);
                    
                    // 3. 生成嵌入向量
                    chunks.parallelStream().forEach(chunk -> {
                        List<Double> embedding = generateEmbedding(chunk.getContent());
                        VectorRecord record = VectorRecord.builder()
                            .withId(chunk.getId())
                            .withContent(chunk.getContent())
                            .withEmbedding(embedding)
                            .withMetadata(chunk.getMetadata())
                            .build();
                        
                        vectorStore.store(record);
                    });
                    
                } catch (Exception e) {
                    log.error("文档处理失败: {}", doc.getId(), e);
                }
            });
            return null;
        });
    }
    
    /**
     * 语义检索核心算法
     */
    public List<SearchResult> semanticSearch(String query, 
                                            SearchOptions options) {
        
        // 1. 查询向量化
        List<Double> queryEmbedding = generateEmbedding(query);
        
        // 2. 向量相似度检索
        List<VectorRecord> candidates = vectorStore.search(queryEmbedding, 
                                                          options.getTopK());
        
        // 3. 重新排序
        List<SearchResult> results = candidates.stream()
            .map(candidate -> SearchResult.builder()
                .withId(candidate.getId())
                .withContent(candidate.getContent())
                .withScore(similarityCalculator.calculate(queryEmbedding, 
                                                        candidate.getEmbedding()))
                .withMetadata(candidate.getMetadata())
                .build())
            .sorted((a, b) -> Double.compare(b.getScore(), a.getScore()))
            .limit(options.getMaxResults())
            .collect(Collectors.toList());
        
        // 4. 多样性过滤(可选)
        if (options.isEnableDiversityFilter()) {
            results = diversityFilter.filter(results, options.getDiversityThreshold());
        }
        
        return results;
    }
    
    /**
     * 混合检索策略
     */
    public List<SearchResult> hybridSearch(String query, SearchOptions options) {
        
        List<SearchResult> semanticResults = semanticSearch(query, options);
        List<SearchResult> keywordResults = keywordSearch(query, options);
        
        // BM25 + 向量相似度混合算法
        Map<String, Double> combinedScores = new HashMap<>();
        
        // 语义搜索结果归一化
        semanticResults.forEach(result -> {
            String id = result.getId();
            double normalizedScore = normalizeScore(result.getScore(), 
                                                semanticResults.stream()
                                                    .mapToDouble(SearchResult::getScore)
                                                    .max().orElse(1.0));
            combinedScores.put(id, normalizedScore * options.getWeight("semantic"));
        });
        
        // 关键词搜索结果归一化
        keywordResults.forEach(result -> {
            String id = result.getId();
            double existingScore = combinedScores.getOrDefault(id, 0.0);
            double keywordNormalized = normalizeScore(result.getScore(),
                                                   keywordResults.stream()
                                                       .mapToDouble(SearchResult::getScore)
                                                       .max().orElse(1.0));
            combinedScores.put(id, existingScore + keywordNormalized * options.getWeight("keyword"));
        });
        
        // 融合排序
        return combinedScores.entrySet().stream()
            .sorted(Map.Entry.<String, Double>comparingByValue().reversed())
            .map(entry -> enrichWithContent(entry.getKey(), entry.getValue()))
            .collect(Collectors.toList());
    }
}

MCP协议处理

1. MCP Client 集成

MCP客户端配置
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "mcp.client")
public class MCPClientManager {
    
    private String serverUrl;
    private Duration timeout = Duration.ofSeconds(30);
    private int poolSize = 10;
    private int retryCount = 3;
    private Duration retryDelay = Duration.ofSeconds(1);
    private String apiKey;
    
    private final MCPClient mcpClient;
    
    @PostConstruct
    public void initializeMCPClient() {
        // 使用官方MCP Client SDK
        this.mcpClient = MCPClient.builder()
            .serverUrl(serverUrl)
            .timeout(timeout)
            .connectionPoolSize(poolSize)
            .retryCount(retryCount)
            .retryDelay(retryDelay)
            .apiKey(apiKey)
            .build();
    }
    
    /**
     * 调用外部MCP服务器进行模型上下文处理
     */
    public Mono<MCPResponse> processWithExternalServer(MCPRequest request) {
        
        return Mono.fromCallable(() -> {
            // 1. 构建MCP工具调用请求
            MCPToolCall toolCall = MCPToolCall.builder()
                .withId(UUID.randomUUID().toString())
                .withName(request.getToolName())
                .withArguments(request.getArguments())
                .withMetadata(buildMetadata(request))
                .build();
            
            // 2. 发送到外部MCP服务器
            MCPResponse response = mcpClient.callTool(toolCall);
            
            // 3. 处理响应结果
            return processMCPResponse(response);
            
        })
        .subscribeOn(Schedulers.boundedElastic())
        .timeout(timeout)
        .doOnError(error -> 
            log.warn("MCP服务器调用失败: {}", serverUrl, error));
    }
    
    /**
     * 获取MCP服务器可用工具列表
     */
    public Mono<List<MCPToolInfo>> getAvailableTools() {
        return Mono.fromCallable(() -> mcpClient.listTools())
            .subscribeOn(Schedulers.boundedElastic())
            .timeout(Duration.ofSeconds(10));
    }
    
    private Metadata buildMetadata(MCPRequest request) {
        return Metadata.builder()
            .withTimestamp(System.currentTimeMillis())
            .withRequestType(request.getType())
            .withVersion("1.0")
            .build();
    }
    
    private MCPResponse processMCPResponse(MCPResponse rawResponse) {
        // 响应处理和验证
        return MCPResponse.builder()
            .withId(rawResponse.getId())
            .withContent(rawResponse.getContent())
            .withMetadata(rawResponse.getMetadata())
            .withProcessingTime(rawResponse.getProcessingTime())
            .build();
    }
}

2. 快速启动指南

环境要求
# Java 环境
java --version  # Java 17+
mvn --version   # Maven 3.6+
​
# 基础服务
docker --version
docker-compose --version
启动步骤
# 1. 启动基础服务 (Elasticsearch, Redis, Milvus)
docker-compose up -d elasticsearch redis milvus

# 2. 启动Java应用
mvn clean install
mvn spring-boot:run
Docker Compose 配置
# docker-compose.yml
version: '3.8'

services:
  elasticsearch:
    image: elasticsearch:8.11.0
    environment:
      - discovery.type=single-node
      - xpack.security.enabled=false
    ports:
      - "9200:9200"
      
  redis:
    image: redis:7-alpine
    ports:
      - "6379:6379"
      
  milvus:
    image: milvusdb/milvus:v2.3.4
    ports:
      - "19530:19530"
    environment:
      ETCD_ENDPOINTS: etcd:2379
      MINIO_ADDRESS: minio:9000

完整业务场景实战

智能代码助手完整流程

CodeAssistantController
@RestController
@RequestMapping("/api/code-assistant")
public class CodeAssistantController {
    
    private final AgentEngine agentEngine;
    private final RAGService ragService;
    private final MCPClientManager mcpClientManager;
    
    /**
     * 智能代码生成完整流程
     */
    @PostMapping("/generate")
    public Mono<CodeGenerationResponse> generateCode(@RequestBody CodeGenerationRequest request) {
        
        String sessionId = request.getSessionId();
        
        return Mono.just(request)
            // 1. RAG检索阶段
            .flatMap(req -> ragService.searchCodeContext(req.getRequirements())
                .flatMap(contexts -> {
                    // 2. RAG结果处理
                    List<SearchResult> ragResults = enrichSearchResults(contexts);
                    
                    // 3. MCP上下文处理
                    return mcpClientManager.processWithExternalServer(
                        buildMCPRequest(req, ragResults))
                        .flatMap(mcpMessage -> {
                            // 4. Agent任务执行
                            AgentRequest agentRequest = buildAgentRequest(req, ragResults, mcpMessage);
                            return agentEngine.executeTask(agentRequest);
                        });
                }))
            // 5. 结果优化和反馈
            .flatMap(response -> enhanceResponse(response, request))
            // 6. 错误处理和重试
            .retryWhen(Retry.fixedDelay(2, Duration.ofSeconds(1))
                .filter(throwable -> throwable instanceof TemporaryException))
            .doOnError(error -> log.error("代码生成失败", error))
            .subscribeOn(Schedulers.boundedElastic());
    }
}

关键技术点详解

1. 智能体调度算法

TaskScheduler
@Component
public class TaskScheduler {
    
    /**
     * 智能体调度核心算法
     */
    public Mono<SchedulingResult> scheduleTask(Task task) {
        
        return Mono.fromCallable(() -> {
            
            // 1. 分析任务特性
            TaskAnalysis analysis = analyzeTask(task);
            
            // 2. 选择最优智能体
            Agent bestAgent = selectOptimalAgent(analysis);
            
            // 3. 资源分配
            ResourceAllocation allocation = allocateResources(bestAgent, analysis);
            
            // 4. 任务分解
            List<SubTask> subTasks = decomposeTask(task, analysis);
            
            return SchedulingResult.builder()
                .withAgent(bestAgent)
                .withAllocation(allocation)
                .withSubTasks(subTasks)
                .withEstimatedDuration(estimateDuration(allocation, subTasks))
                .withPriority(task.getPriority())
                .build();
                
        }).subscribeOn(Schedulers.boundedElastic());
    }
}

2. RAG重排序算法

ReRankingEngine
@Service
public class ReRankingEngine {
    
    /**
     * 神经网络重排序
     */
    public List<SearchResult> neuralReRank(List<SearchResult> initialResults,
                                         QueryContext context) {
        
        // 1. 特征提取
        List<FeatureVector> features = extractFeatures(initialResults, context);
        
        // 2. 神经网络推理
        Map<String, Double> relevanceScores = neuralNetworkInference(features);
        
        // 3. 重排序
        return initialResults.stream()
            .map(result -> {
                double originalScore = result.getScore();
                double neuralScore = relevanceScores.get(result.getId());
                
                // 融合传统检索分数和神经网络分数
                double finalScore = combineScores(originalScore, neuralScore);
                
                return result.withScore(finalScore);
            })
            .sorted((a, b) -> Double.compare(b.getScore(), a.getScore()))
            .collect(Collectors.toList());
    }
}

总结

本文详细介绍了智能体、RAG和MCP三大技术的核心应用:

核心技术点

  1. AI Agent: 智能任务调度、多智能体协作

  2. RAG: 语义检索、混合搜索、实时增强

  3. MCP Client: 外部MCP服务器调用、工具列表获取

关键技术优势

  • 智能化: Agent自主决策和任务分解

  • 增强性: RAG提供实时知识检索和上下文增强

  • 标准化: MCP Client连接外部服务器,无需自建

实际应用场景

  • 智能代码生成助手

  • 文档智能问答系统

  • 多模态内容处理平台

  • 企业级AI工作流

这些技术的结合能够构建更加智能、高效、可扩展的AI应用系统,通过MCP Client可以灵活连接各种外部智能服务。

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