Java大厂面试实录:Spring Boot、WebFlux与AI在共享汽车场景的深度实践
本文以互联网大厂Java面试场景为背景,通过面试官与“小润龙”的对话,深入探讨了Spring Boot、Spring WebFlux在高并发共享汽车业务中的应用。文章重点剖析了Spring AI、RAG(检索增强生成)、Agent(智能代理)等AI技术在构建智能客服系统、处理企业内部文档问答、复杂工作流中的实践与架构设计。同时,详细解析了向量数据库、Embedding模型、AI幻觉等核心知识点,并
Java大厂面试实录:Spring Boot、WebFlux与AI在共享汽车场景的深度实践
📋 面试背景
本次面试设定在一家知名的互联网大厂,招聘高级Java开发工程师。面试旨在考察候选人对主流Java Web框架的深刻理解、应对高并发挑战的能力,以及在新兴AI技术(如Spring AI、RAG、Agent)在实际业务场景中的应用和架构设计能力。面试官为技术专家,以严谨专业的态度层层递进,而候选人“小润龙”则以其独特的风格,展现出一定的技术基础和幽默感,但在面对复杂和深入的问题时,也暴露出知识体系的不足。
🎭 面试实录
第一轮:基础概念考查
面试官: 小润龙你好,欢迎参加面试。看你简历上写熟悉Spring Boot,能否先介绍一下Spring Boot在共享汽车后端服务中可能扮演的角色,以及它与传统Spring MVC应用相比有哪些显著优势?
小润龙: 面试官您好!Spring Boot,那可真是个神器啊!在共享汽车的后端,它就像个“大管家”,负责管理用户、车辆、订单、支付这些核心业务。比如用户注册、车辆调度、订单创建、费用结算等等,都可以通过Spring Boot来提供API服务。至于优势嘛,它和传统Spring MVC比,那简直是“傻瓜相机”和“单反相机”的区别!
首先,自动配置省心啊,不用写一堆XML配置文件,一个@SpringBootApplication注解,嘎嘣脆,很多东西就自己配好了。我以前用Spring MVC,光是配置一个DispatcherServlet、各种ViewResolver就头大。其次,内嵌Tomcat/Jetty,直接java -jar就能跑,部署方便得不得了,不像以前还要打个war包扔到Tomcat里。还有就是起步依赖(Starter POMs),想要什么功能,加个依赖就行,依赖冲突也少了很多,简直是“套餐服务”!这些优势加起来,就是开发效率飞起,我们能更快地把共享汽车的新功能上线。
面试官: “傻瓜相机”的比喻很有趣,对Spring Boot的理解基本到位。那如果我们的共享汽车平台需要处理大量的实时位置更新、订单状态推送等高并发、低延迟的场景,你觉得Spring Boot的哪个模块或技术栈会更适合,为什么?
小润龙: 高并发、低延迟……嗯,这听起来就是跑得快的场景!那肯定要提Spring WebFlux了!我最近也在看这个。它和Spring MVC最大的不同就是,Spring MVC是基于Servlet API的命令式编程,一个请求一个线程;而WebFlux是响应式编程,基于Project Reactor,搞的是异步非阻塞那一套。就像我们共享汽车的洗车房,Spring MVC是一个车位一个工人,洗完一辆才能洗下一辆;WebFlux是多个车位,一个工人可以同时给好几辆车打泡沫、冲水,只要有空就去干,效率自然高!
在共享汽车的实时位置更新中,每秒可能成千上万辆车都在上传GPS数据,WebFlux就能用少量的线程处理大量的并发连接,避免了传统线程模型下大量线程切换的开销。订单状态推送也一样,用户支付成功、车辆解锁等事件,可以实时推送到用户端。这样,整个系统就能更“丝滑”,用户体验也更好。
面试官: 你对WebFlux的理解和比喻也很生动。那么,在实际开发中,Spring WebFlux如何具体实现异步非阻塞?你能举例说明在共享汽车场景下,如何利用它处理车辆实时位置的更新流,并可能遇到哪些挑战吗?
小润龙: WebFlux实现异步非阻塞,主要是靠Reactor框架里的Mono和Flux。Mono代表0到1个元素,Flux代表0到N个元素,它们都是数据流的发布者。我们写代码就是操作这些Mono和Flux,用各种操作符(如map、filter、flatMap等)来处理数据流,而不会阻塞主线程。底层通常会依赖Netty这样的高性能网络框架。
在共享汽车的车辆实时位置更新流中,我们可以这样用:
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import reactor.core.publisher.Flux;
import java.time.Duration;
import java.util.Random;
@RestController
public class VehicleLocationController {
// 模拟车辆位置数据流
@GetMapping(value = "/vehicle/locations/stream", produces = MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE)
public Flux<String> streamVehicleLocations() {
Random random = new Random();
return Flux.interval(Duration.ofSeconds(1))
.map(sequence -> {
String vehicleId = "CAR-" + (1000 + random.nextInt(100));
double latitude = 39.9042 + (random.nextDouble() - 0.5) * 0.1;
double longitude = 116.4074 + (random.nextDouble() - 0.5) * 0.1;
return String.format("{"vehicleId":"%s", "latitude":%.4f, "longitude":%.4f, "timestamp":%d}",
vehicleId, latitude, longitude, System.currentTimeMillis());
});
}
}
这个例子中,streamVehicleLocations方法返回一个Flux<String>,每秒发布一个模拟的车辆位置信息。客户端(比如前端地图应用)连接这个接口后,就能实时接收到位置数据,而服务器端只用少量线程就能维持多个这样的连接。生产环境需要和消息队列(如Kafka)结合,将Kafka中的实时位置数据通过WebFlux推送出去。
挑战嘛,主要有:学习曲线比较陡峭,响应式编程思维和命令式编程很不一样,调试起来也相对复杂。错误处理也要特别注意,因为是非阻塞的,错误传播机制和传统方式不同。还有,如果后端集成的服务是阻塞的,WebFlux的优势就体现不出来,反而可能引入不必要的复杂性,这叫“传染性”问题。所以,得确保整个技术栈都是响应式的才行。
第二轮:实际应用场景
面试官: 很好,你对WebFlux的理解很深入。现在我们聊聊AI。我们的共享汽车平台,除了基础租还车功能,还希望引入智能客服。用户可以通过自然语言提问,比如“我上次租的车是哪辆?”或者“这辆车的电量还剩多少?”系统能智能回答。你觉得Spring AI在这个场景下能如何帮助我们构建这样的智能客服系统?
小润龙: Spring AI!这个我可太感兴趣了!它就像是把那些高大上的AI模型,“请”到我们的Spring应用里来。在智能客服场景,Spring AI简直是“翻译官”加“百科全书”!
首先,它能集成各种AI模型,比如OpenAI、Ollama、Google A2A这些。用户说“我上次租的车是哪辆?”,Spring AI就能把这句话“喂”给一个语言模型,让模型理解用户意图。然后,通过Spring AI的**提示填充(Prompt Engineering)**功能,我们可以构造一个合适的提示(Prompt),告诉AI模型:“用户问他上次租的车,请你根据他的用户ID去数据库查一下,并用友好的语气回答。”
接着,Spring AI的**工具执行框架(Tool Execution Framework)**就派上用场了!语言模型识别出用户意图是要查询“上次租车”,Spring AI就可以调用我们事先定义好的一个“查询用户历史订单”的工具(一个普通的Spring Bean方法),这个工具会去后端数据库里查询数据。查到结果后,再把结果返回给AI模型,让它生成最终的用户回答。这样,智能客服就能理解用户的问题,并且基于我们后端系统的真实数据给出准确答案,而不是“胡说八道”!
面试官: 你理解得很到位。更进一步,如果用户的问题涉及到企业内部的文档,比如车辆维护手册、常见故障处理流程、操作规范等,而这些信息并不在结构化数据库中。你会如何设计一个方案,让智能客服能够从这些非结构化文档中准确检索并回答用户的问题,同时避免AI幻觉?这其中会用到哪些AI技术栈?
小润龙: 内部文档啊……这可比查数据库难多了!让AI去“背书”肯定不靠谱,因为AI模型虽然知识渊博,但它不会知道我们公司的具体内部文档内容。而且,直接让大模型生成答案,它还可能“胡说八道”(AI幻觉)!
这时候就得请出**RAG(检索增强生成)**这位大神了!RAG就像是给AI模型配了一个“超级图书馆员”和“速查手册”。它的基本思路是:
- 文档加载与分割:把我们所有的车辆维护手册、FAQ文档等企业内部文档,先加载进来,然后切分成小块(比如几百字的片段)。
- 向量化(Embedding):用一个Embedding模型(比如OpenAI的text-embedding-ada-002或者Ollama上部署的某个模型)把这些文本片段转换成一串串数字,这些数字就是文本的“向量表示”,它们包含了文本的语义信息。语义相似的文本,它们的向量也更接近。
- 向量数据库存储:把这些向量和原始文本片段一起存储到向量数据库里(比如Milvus或者Chroma)。
- 语义检索:当用户提问时,比如“车辆启动不了怎么办?”,我们同样用Embedding模型把用户的问题也转换成一个向量。然后,拿着这个“问题向量”去向量数据库里进行语义检索,找出那些语义上最接近用户问题的文档片段。
- 增强生成:最后,把用户的问题和检索到的相关文档片段一起作为上下文,喂给一个大型语言模型(LLM),让LLM根据这些“证据”来生成答案。这样,LLM就有了事实依据,大大减少了AI幻觉的风险!
所以,用到的技术栈就是:文档加载器(Document Loader)、Embedding模型、向量数据库(Milvus/Chroma)、语义检索和大型语言模型(LLM),以及核心思想RAG!
面试官: 解释得非常清晰,RAG的流程和关键组件你都把握住了。那么,你能详细解释RAG在共享汽车企业文档问答中,你会如何选择向量数据库(比如Milvus或Chroma)和Embedding模型?如何处理文档加载和向量化?
小润龙: 选择向量数据库和Embedding模型,得看实际需求和预算。
向量数据库选择:
- Chroma:我个人比较喜欢它,因为它轻量级,可以直接嵌入到应用里,特别适合项目初期或数据量不大的场景。部署简单,学习成本低,可以快速搭建起来。如果我们的共享汽车文档数量不是“天文数字”,Chroma是很好的选择。它的缺点是扩展性可能不如分布式数据库。
- Milvus:如果未来文档量巨大,需要处理海量的向量数据,并且对查询性能、高可用、水平扩展有很高要求,那Milvus就是“重量级选手”了。它是一个云原生的向量数据库,部署复杂一些,但性能和扩展性极强,适合大型企业级应用。比如我们共享汽车的全球化运营,海量的多语言文档,就可能需要Milvus。
综合考虑,初期我会优先选择Chroma,易于快速迭代;如果业务发展需要,再考虑迁移到Milvus。
Embedding模型选择:
- OpenAI Embedding模型(如text-embedding-ada-002):优点是效果好,API稳定,开箱即用。缺点是需要付费,依赖外部服务,数据安全性需要考虑。
- Ollama上的开源Embedding模型:优点是免费、可以在本地部署,数据隐私性更好,成本可控。缺点是需要自己搭建Ollama环境,模型选择需要测试效果,可能不如商用API方便。我们可以选择一个适合中文的开源模型,比如
m3e-base或者bge-large-zh。
我会优先考虑Ollama上的开源模型,因为它可控性强,成本低,尤其对于企业内部文档,数据不出私有云更安全。
文档加载和向量化处理:
我们可以使用Spring AI提供的DocumentLoader接口来加载文档,支持PDF、TXT等多种格式。加载后,通过DocumentSplitter将大文档切分成小块。然后,利用Spring AI的EmbeddingClient(它会包装选定的Embedding模型)将这些文本块转换为向量。最后,通过VectorStore接口将向量和原始文本存储到Chroma或Milvus中。
例如,加载PDF并转换为向量的代码骨架:
import org.springframework.ai.reader.pdf.PagePdfDocumentReader;
import org.springframework.ai.document.Document;
import org.springframework.ai.embedding.EmbeddingClient;
import org.springframework.ai.vectorstore.VectorStore;
import org.springframework.ai.transformer.splitter.TokenTextSplitter;
import java.io.InputStream;
import java.util.List;
public class DocumentProcessor {
private final EmbeddingClient embeddingClient;
private final VectorStore vectorStore;
public DocumentProcessor(EmbeddingClient embeddingClient, VectorStore vectorStore) {
this.embeddingClient = embeddingClient;
this.vectorStore = vectorStore;
}
public void processPdfDocument(InputStream pdfInputStream) {
// 1. 加载文档
PagePdfDocumentReader pdfReader = new PagePdfDocumentReader(pdfInputStream);
List<Document> documents = pdfReader.get();
// 2. 分割文档(按Token数量分割,避免单个块过大或过小)
TokenTextSplitter textSplitter = new TokenTextSplitter(); // 默认Chunk大小和重叠
List<Document> splitDocuments = textSplitter.apply(documents);
// 3. 向量化并存储到向量数据库
vectorStore.add(splitDocuments);
// VectorStore内部会调用embeddingClient进行向量化
System.out.println("PDF文档处理完成,并已向量化存储到向量数据库。");
}
}
第三轮:性能优化与架构设计
面试官: 很好,RAG方案你理解得很透彻。我们的智能客服系统现在已经能回答基于RAG的文档问题了,但有时用户的问题非常复杂,需要多步操作才能完成,例如“帮我查找离我最近的可用充电站,并且帮我预约其中一个空闲的充电桩”。你认为如何利用Agent(智能代理)和工具执行框架来处理这种复杂的工作流?
小润龙: 这个需求听起来就像是需要一个“私人助理”!用户的一个指令,要完成好几步操作。这时候,**Agent(智能代理)**就该登场了!Agent可以被看作是一个具有“思考”和“行动”能力的程序。它会接收用户的请求,然后自己“思考”需要做什么,需要调用哪些“工具”才能完成任务,接着就去“行动”——调用这些工具。工具执行框架就是Agent的“工具箱”,里面放满了各种我们预先定义好的功能。
对于“查找最近充电站并预约”这个例子:
- 用户请求:用户告诉Agent“帮我查找离我最近的可用充电站,并且帮我预约其中一个空闲的充电桩”。
- Agent思考:Agent接收到这个请求后,会利用它背后的大型语言模型(LLM)进行推理,判断出这个任务需要两个核心步骤:首先是“查找充电站”,其次是“预约充电桩”。
- 工具调用:
- Agent会首先调用一个名为
findNearbyChargingStations(location)的工具,这个工具可能是我们共享汽车后台提供的一个API,能根据用户当前位置查找附近的充电站信息,包括可用性。 - 获取到充电站列表后,Agent再根据用户的要求(比如“最近的”),选定一个充电站。
- 然后,Agent会调用另一个名为
bookChargingPile(stationId, pileId, userId)的工具,这个工具负责向充电站系统发起预约请求。
- Agent会首先调用一个名为
- 结果反馈:Agent将工具的执行结果(例如“已成功预约A充电站的3号充电桩”)整合后,通过自然语言返回给用户。
Spring AI也提供了Agent抽象和工具注册机制,我们可以把这些业务API封装成一个个可供Agent调用的“工具”。这样,Agent就能根据LLM的推理和工具的描述,智能地组合这些工具来完成复杂的多步任务。
面试官: 解释得很好。在实现Agentic RAG时,如何确保Agent能够准确地选择和执行正确的工具,并有效地利用检索到的信息?在共享汽车的复杂调度或维护场景中,Agentic RAG能发挥怎样的作用?此外,你如何看待AI幻觉,以及在这些高级AI应用中,如何尽可能地减少它?
小润龙: 确保Agent准确选择和执行工具,并有效利用信息,这可是Agentic RAG的关键!
- 工具描述清晰:每个工具都必须有清晰、准确的描述(Description),告诉LLM这个工具是干什么的,需要什么参数,返回什么结果。就像工具箱里的扳手,上面写着“拧螺丝用,需要螺丝型号”。如果描述不清,Agent就容易“拿错工具”或者“用错工具”。Spring AI的工具注册允许我们提供详细的描述。
- RAG辅助工具选择:在Agentic RAG中,我们可以把所有工具的描述也进行向量化,存到向量数据库。当Agent不确定用哪个工具时,它可以先用RAG的方式,根据用户请求去向量数据库里检索最相关的工具描述,再让LLM根据检索结果来决定调用哪个工具。这就像Agent有一个“工具使用说明书”的索引。
- Chat Session Memory:Agent需要有聊天会话记忆,记住之前的对话内容,这样才能在多轮对话中保持上下文,更好地理解用户意图,并决定下一步的工具调用。比如用户先问了“最近的充电站”,然后接着说“预约那个最远的”,Agent要记住“最远”是在基于上次查询结果的基础上的。
- Prompt Engineering优化:精心设计给LLM的提示词(Prompt),指导Agent的思考过程和工具选择逻辑,比如“当你需要获取实时数据时,优先考虑调用
XXXService的API”。
在共享汽车的复杂调度或维护场景中,Agentic RAG简直是“全能调度员”加“智能维修专家”!
- 智能调度:用户想租一辆电量80%以上、离自己500米以内、支持蓝牙钥匙的奔驰车。Agent可以先通过RAG从车辆档案中检索符合条件的车型信息,再调用车辆调度工具筛选可用车辆,最后结合实时电量和位置数据,推荐并预约车辆。这比我们人工筛选效率高多了。
- 智能维护:一辆车出现故障码。Agent可以自动读取故障码,然后利用RAG从海量维修手册、历史维修记录中检索解决方案,甚至可以调用一个工具生成维修工单,并自动分配给最近的、有相应技能的维修工程师,大大提升维修效率。
至于AI幻觉(Hallucination),这简直是AI领域的“心魔”!它指的是AI模型生成听起来合理但实际上是错误或捏造的信息。减少幻觉是设计AI系统的核心挑战:
- RAG是关键:RAG通过提供外部真实数据作为上下文,是减少幻觉最有效的方法之一。AI有了“证据”,就不会凭空捏造。
- 优质的数据源:确保用于RAG的文档和知识库是权威、准确和最新的。如果“图书馆员”提供的参考资料本身就有错,那AI也可能出错。
- Prompt Engineering:明确指示LLM只根据提供的上下文回答,不要添加额外信息。比如“如果你在提供的文本中找不到答案,请明确表示不知道,而不是猜测。”
- 模型选择与微调:选择高质量、在特定领域表现良好的LLM模型。必要时,对模型进行微调(Fine-tuning),使其更专注于特定任务和数据。
- 人工审核与反馈:在关键场景,引入人工审核机制。同时,收集用户反馈,持续优化模型和RAG流程。
- 可信度评估:未来可以引入机制,让LLM评估自己生成答案的“置信度”,在置信度低时提醒用户或寻求进一步验证。
面试官: 非常全面的回答,你对AI幻觉的理解和规避策略也很有深度。最后一个问题,对于一个像共享汽车这样需要快速迭代和高度可扩展的平台,你会在整体架构设计中,如何平衡Web框架的选择和AI能力的集成,以支持未来的业务增长和技术演进?
小润龙: 这个问题问到了点子上!共享汽车平台是典型的微服务架构,快速迭代和可扩展性是生命线。我会这样平衡:
-
Web框架选择:
- 核心业务(高并发):对于车辆调度、订单处理、实时位置上传等高并发、低延迟的模块,我会坚定选择Spring WebFlux。它能用更少的资源处理更多的请求,天然适合这种IO密集型场景。这就像共享汽车的核心是跑得快、调度得准。
- 后台管理/低频业务:对于用户管理、车辆档案管理、报表统计等吞吐量要求不高但业务逻辑复杂的模块,Spring Boot + Spring MVC依然是稳健的选择。它的开发效率高,生态成熟,更适合快速迭代普通CRUD业务。
- 微服务粒度:将不同业务功能拆分成独立的微服务,每个微服务根据其特点选择最适合的Web框架。例如,
location-service用WebFlux,user-service用Spring MVC。
-
AI能力集成:
- 独立AI服务:AI能力(如智能客服、RAG检索服务、Agent工作流引擎)应该被封装成独立的微服务。比如
ai-chat-service、vector-search-service。它们通过API暴露能力,供其他业务服务调用。这样,AI服务的升级、模型更换、算力扩容都不会影响核心业务。 - Spring AI作为胶水层:在这些AI微服务内部,Spring AI是连接各种LLM、Embedding模型、向量数据库的“胶水层”。它提供统一的编程模型,方便我们切换不同的AI提供商(OpenAI、Google A2A、Ollama等),也方便集成RAG和Agent能力。这使得我们的AI技术栈更具弹性。
- MCP(模型上下文协议)与工具调用标准化:确保AI服务与业务服务之间通过标准化的协议进行交互,尤其是在工具调用方面。Spring AI的工具执行框架有助于实现这一点,让Agent能够无缝调用各种业务API。引入MCP可以进一步规范不同模型之间的上下文传递,确保兼容性。
- 可观测性与监控:为AI服务建立完善的日志、监控和告警体系,特别是对模型推理延迟、错误率、RAG召回率等关键指标进行监控。这样才能及时发现并解决AI幻觉、工具调用失败等问题。
- 数据闭环与持续优化:构建数据收集与反馈机制,不断收集用户与AI的交互数据,用于优化RAG的文档、Embedding模型以及Agent的决策逻辑。这就像共享汽车的车辆保养,定期检查、维护,才能跑得更远。
- 独立AI服务:AI能力(如智能客服、RAG检索服务、Agent工作流引擎)应该被封装成独立的微服务。比如
通过这种方式,我们既能利用Spring Boot和WebFlux的优势构建高性能、可扩展的后端服务,又能灵活、独立地集成和演进AI能力,以应对未来的业务挑战和技术变革。这就像我们造了一辆又快又智能的共享汽车,能跑得远,还能自己思考!
面试结果
面试官: 好的,小润龙,感谢你的分享。从你今天的表现来看,你对Spring Boot和WebFlux有不错的理解,尤其是在结合共享汽车场景的阐述上比较生动。对于AI领域,你对RAG、Agent以及相关的技术栈也有比较清晰的认识,能够将它们和业务场景结合起来。但在一些更深层次的架构权衡、异常处理以及具体的代码实现细节上,还有进一步提升的空间。尤其是对AI幻觉的规避,还需要在实践中积累更多经验。我们会将你的情况反馈给HR,请回去等通知吧。
小润龙: 谢谢面试官!我回去一定好好学习,争取早日成为“AI老司机”!
📚 技术知识点详解
1. Spring Boot与Spring WebFlux:现代Java Web开发的基石
Spring Boot
核心概念:
- 约定优于配置(Convention over Configuration):Spring Boot通过提供默认配置来简化Spring应用程序的搭建和开发过程。
- 自动配置(Auto-configuration):根据应用程序的classpath依赖自动配置Spring Bean,大大减少了手动配置的工作量。
- 起步依赖(Starter POMs):提供了一组方便的依赖描述符,让你只需一个依赖就能引入所需的所有库,并确保版本兼容性。
- 内嵌服务器(Embedded Servers):可以直接打包成可执行的JAR文件,内嵌Tomcat、Jetty或Undertow,无需单独部署Web服务器。
共享汽车场景应用:
- 快速开发微服务:为用户管理、车辆管理、订单管理、支付服务等业务快速构建RESTful API。
- 简化部署:将各个服务打包成独立的JAR文件,轻松部署到容器环境(如Docker、Kubernetes)。
- 健康检查与监控:Spring Boot Actuator提供了生产级别的特性,如健康检查、度量指标、HTTP跟踪等,方便运维共享汽车的后端服务。
Spring WebFlux
核心概念:
- 响应式编程(Reactive Programming):一种面向数据流和变化传播的异步编程范式。核心库是Project Reactor。
- 异步非阻塞:与传统Servlet API的同步阻塞模型不同,WebFlux使用少量的事件循环线程处理大量并发请求,提高吞吐量。
- Mono与Flux:Reactor提供的两个核心发布者类型。
Mono<T>表示0或1个元素的异步序列,Flux<T>表示0到N个元素的异步序列。 - 背压(Backpressure):消费者可以告知生产者其能够处理的数据量,避免生产者发送过多数据导致系统过载。
共享汽车场景应用:
- 实时车辆位置更新:数万辆共享汽车持续上报GPS数据,WebFlux能高效处理这些高并发的流式请求。
- 订单状态实时推送:用户订单状态变化(支付成功、车辆解锁、行程结束)等,可通过WebSocket或SSE(Server-Sent Events)实时推送到客户端。
- 高并发API网关:作为微服务架构中的API网关,负责请求路由和负载均衡,提升整体系统的响应能力。
代码示例: (见面试实录中 streamVehicleLocations 方法)
2. Spring AI:构建智能客服与RAG检索增强生成
Spring AI 简介
Spring AI 提供了一套统一的编程模型,用于将AI功能(如聊天、嵌入、图像生成)集成到Spring应用程序中,支持多种AI模型(OpenAI、Google A2A、Ollama等)。
核心组件:
- ChatClient:用于与大模型进行交互,发送聊天消息并获取响应。
- EmbeddingClient:用于将文本转换为向量(Embedding)。
- VectorStore:向量数据库的抽象接口,支持Chroma、Milvus等多种实现。
- DocumentLoader/DocumentSplitter:文档加载和分割工具。
- Tool Execution Framework:允许AI模型调用预定义的业务工具(如API方法)。
- Agent:智能代理抽象,能够根据用户意图和可用工具自主决策并执行多步任务。
RAG(检索增强生成)
核心思想: 通过从外部知识库中检索相关信息,作为上下文提供给大型语言模型(LLM),从而提高LLM回答的准确性、减少幻觉,并使其能够回答训练数据之外的特定领域问题。
RAG在共享汽车智能客服中的流程:
- 知识库准备(离线):
- 文档加载:使用
DocumentLoader(如PagePdfDocumentReader)加载企业内部文档(维护手册、FAQ、操作指南等)。 - 文档分割:使用
DocumentSplitter(如TokenTextSplitter)将文档分割成大小适中、语义完整的文本块(Chunk)。 - 向量化:
EmbeddingClient将每个文本块转换为高维向量(Embedding)。 - 向量存储:将文本块及其对应的向量存储到
VectorStore(如Chroma或Milvus)。
- 文档加载:使用
- 实时问答(在线):
- 用户提问:用户输入自然语言问题。
- 问题向量化:
EmbeddingClient将用户问题转换为向量。 - 语义检索:使用问题向量在
VectorStore中进行相似性搜索,检索出最相关的几个文档块。 - 提示构建:将用户问题和检索到的文档块一起,构建成一个包含丰富上下文的提示(Prompt)。
- LLM生成:
ChatClient将构建好的提示发送给LLM,LLM根据上下文生成最终答案。
向量数据库选择(Chroma vs Milvus):
- Chroma:轻量级,嵌入式,适合开发测试和中小规模应用,部署简单,方便快速迭代。Spring AI内置了Chroma的实现。
- Milvus:分布式,高可用,水平扩展能力强,适合处理PB级数据和高并发检索,适用于大规模企业级应用。需要独立部署。
Embedding模型选择(OpenAI vs Ollama):
- OpenAI Embedding:性能优异,API稳定,但需付费且依赖外部服务。
- Ollama上的开源模型:免费,可本地部署,数据隐私性好,但需自行维护,模型效果需测试选择。
代码示例: (见面试实录中 DocumentProcessor 类)
3. Agent与工具执行框架:处理复杂工作流与Agentic RAG
Agent(智能代理)
核心概念:
- Agent是一个能够理解用户意图、规划执行步骤、调用外部工具,并根据环境反馈进行调整的智能程序。
- 它通常由一个大型语言模型(LLM)作为其“大脑”,负责推理和决策。
共享汽车场景应用:
- 智能任务调度:处理多步骤、复杂的用户请求,如“查找最近充电站并预约空闲充电桩”。
- 自动化运维:根据车辆故障码自动查询解决方案、生成维修工单、派发给维修人员。
- 复杂客服流程:将多个业务系统(订单系统、地图服务、支付接口)整合,提供一站式智能服务。
工具执行框架
核心概念:
- Agent实现其“行动”能力的关键机制。它定义了一套标准,让LLM能够识别并调用外部函数或API。
- 每个“工具”都是一个具有特定功能的业务接口或方法,并配有详细的自然语言描述。
工作原理:
- 工具注册:开发者将业务功能封装成工具,并在工具执行框架中注册,提供清晰的描述。
- LLM推理:Agent接收用户请求后,将请求和所有工具的描述发送给LLM。
- 工具选择:LLM根据用户请求和工具描述,推理出最合适的工具及其所需参数。
- 工具调用:Agent解析LLM的输出,调用对应的实际业务工具。
- 结果反馈:工具执行结果返回给Agent,Agent再将其提供给LLM生成最终响应。
Agentic RAG
Agentic RAG结合了Agent的规划与行动能力和RAG的知识检索能力,使Agent在决策和执行过程中能够利用外部知识库,减少幻觉,并处理更复杂的、需要领域知识的任务。
减少AI幻觉的策略:
- RAG为基石:提供准确、最新的外部知识作为LLM的“事实依据”。
- 清晰的Prompt Engineering:明确指示LLM只依据给定信息回答,避免臆测。
- 工具描述的准确性:详细且无歧义的工具描述,引导Agent正确选择和使用工具。
- 会话记忆(Chat Session Memory):保持多轮对话上下文,避免Agent因信息遗漏而产生误判。
- 人工反馈与持续优化:通过用户反馈不断修正和优化模型及RAG流程。
💡 总结与建议
本次面试从小润龙的表现来看,虽然他具备Spring Boot和WebFlux的基础,但对响应式编程的深层原理和错误处理仍需加强。在AI领域,他能理解RAG和Agent的核心概念,并结合业务场景进行初步应用,这体现了积极拥抱新技术的态度。然而,在架构设计中的权衡、性能优化细节以及AI幻觉的深入规避上,还有待提升。
对于广大的Java开发者,以下是几点建议:
- 夯实基础,拥抱新范式:深入理解Spring Boot的自动配置和起步依赖,但更重要的是掌握其背后的Spring生态体系。对于WebFlux等响应式编程范式,不仅要了解其优点,更要深挖其底层原理、适用场景和挑战,并在项目中实践。
- 关注前沿,结合业务:AI技术是未来的趋势,Spring AI提供了一个非常友好的入口。学习RAG、Agent、向量数据库、Embedding模型等概念,并思考它们如何在你的业务场景中落地。关键在于将这些技术与实际问题结合,而不是停留在概念层面。
- 实践出真知,注重细节:理论知识固然重要,但动手实践是检验和深化理解的最好方式。多编写代码示例,多参与实际项目。在设计架构时,不仅要考虑功能实现,更要关注性能、可扩展性、可维护性、错误处理等细节。
- 持续学习,保持好奇:技术领域日新月异,特别是AI领域发展迅速。保持持续学习的热情,关注最新的技术进展和社区动态,不断完善自己的知识体系。
- 软技能同样重要:清晰的沟通、逻辑思维、问题解决能力在面试和实际工作中都至关重要。练习如何清晰地表达自己的技术思想,即使遇到不熟悉的问题,也能尝试从已知知识出发进行推理。
希望这篇文章能帮助你在Java面试中脱颖而出,成为一名既懂传统Web开发,又能驾驭AI新技术的“全栈高手”!
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