0Pricing
AI Agents · Урок

Асинхронные фреймворки агентов: LangChain и не только

ainvoke(), astream() и асинхронные цепочки в LangChain и LangGraph.

«Асинхронные фреймворки агентов: LangChain и не только» — бесплатный урок AI Agents на CoddyKit. Это урок 4 из 4. Ты можешь прочитать весь урок бесплатно ниже — а потом практиковать его прямо в браузере с встроенным редактором кода и ИИ-репетитором 24/7. Это часть пути обучения AI Agents, и твой прогресс синхронизируется между веб-версией и приложением CoddyKit. Курс AI Agents содержит 4 уроков всего.

Асинхронное выполнение в LangChain

LangChain предоставляет асинхронные версии всех своих интерфейсов. У каждого компонента, у которого есть invoke(), также есть ainvoke(), а у каждого stream() — astream(). Асинхронный подход рекомендуется для production-агентов.

ainvoke() для асинхронных вызовов LLM

ainvoke() — асинхронный эквивалент invoke(). Используйте его внутри асинхронных функций для выполнения неблокирующих вызовов LLM. Это позволяет нескольким агентам или запросам совместно использовать цикл событий.

import asyncio
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_core.messages import HumanMessage

llm = ChatOpenAI(model='gpt-4o-mini', api_key='sk-...')

async def async_agent_call(question: str) -> str:
    # ainvoke: non-blocking, releases event loop while waiting for OpenAI
    response = await llm.ainvoke([HumanMessage(content=question)])
    return response.content

async def handle_multiple_users(questions: list) -> list:
    # All three LLM calls run concurrently
    results = await asyncio.gather(*[async_agent_call(q) for q in questions])
    return results

questions = [
    'What is Python?',
    'What is TypeScript?',
    'What is Rust?'
]

results = asyncio.run(handle_multiple_users(questions))
for q, a in zip(questions, results):
    print(f'Q: {q[:30]}... A: {a[:50]}...')

astream() для потоковой передачи токенов

astream() выдаёт токены по мере их поступления от LLM. Это позволяет передавать ответы пользователю в реальном времени, не дожидаясь получения полного результата.

import asyncio
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_core.messages import HumanMessage

llm = ChatOpenAI(model='gpt-4o-mini', api_key='sk-...')

async def stream_response(question: str):
    print(f'Streaming answer to: {question}\n')
    full_response = ''
    
    async for chunk in llm.astream([HumanMessage(content=question)]):
        token = chunk.content
        if token:
            print(token, end='', flush=True)  # Print each token as it arrives
            full_response += token
    
    print()  # New line after streaming
    return full_response

async def main():
    await stream_response('List 3 benefits of async programming in Python')

asyncio.run(main())

AsyncCallbackHandler

Обратные вызовы LangChain срабатывают при определённых событиях: начало работы LLM, завершение работы LLM, начало работы инструмента и ошибка цепочки. AsyncCallbackHandler обрабатывает эти события асинхронно, не блокируя цикл работы агента.

from langchain_core.callbacks import AsyncCallbackHandler
from typing import Any, Dict, List
import time

class LatencyCallbackHandler(AsyncCallbackHandler):
    def __init__(self):
        self.step_times = {}
        self.step_counts = {}
    
    async def on_llm_start(self, serialized: Dict, prompts: List[str], **kwargs):
        run_id = str(kwargs.get('run_id', ''))
        self.step_times[run_id] = time.perf_counter()
    
    async def on_llm_end(self, response, **kwargs):
        run_id = str(kwargs.get('run_id', ''))
        if run_id in self.step_times:
            elapsed_ms = (time.perf_counter() - self.step_times[run_id]) * 1000
            print(f'LLM call completed in {elapsed_ms:.0f}ms')
    
    async def on_tool_start(self, serialized: Dict, input_str: str, **kwargs):
        tool_name = serialized.get('name', 'unknown')
        print(f'Tool starting: {tool_name}')
    
    async def on_tool_error(self, error: Exception, **kwargs):
        print(f'Tool error: {error}')

handler = LatencyCallbackHandler()
print('Async callback handler created')
# Use: llm.ainvoke([...], config={'callbacks': [handler]})

Асинхронные функции узлов LangGraph

Узлы LangGraph могут быть асинхронными функциями. Если определить узел с помощью async def, LangGraph будет ожидать его завершения во время выполнения графа. Это рекомендуемый шаблон для production-графов.

import asyncio
from langgraph.graph import StateGraph, END
from typing import TypedDict, List

class AgentState(TypedDict):
    question: str
    entities: List[str]
    context: str
    answer: str

async def extract_entities_node(state: AgentState) -> AgentState:
    await asyncio.sleep(0.1)  # Simulate async NLP call
    entities = state['question'].split()[:3]  # Simplified
    return {'entities': entities}

async def retrieve_context_node(state: AgentState) -> AgentState:
    await asyncio.sleep(0.2)  # Simulate async vector search
    context = f'Context for entities: {state["entities"]}'
    return {'context': context}

async def generate_answer_node(state: AgentState) -> AgentState:
    await asyncio.sleep(0.3)  # Simulate async LLM call
    answer = f'Answer based on: {state["context"]}'
    return {'answer': answer}

# Build async graph
graph = StateGraph(AgentState)
graph.add_node('extract', extract_entities_node)
graph.add_node('retrieve', retrieve_context_node)
graph.add_node('generate', generate_answer_node)

graph.set_entry_point('extract')
graph.add_edge('extract', 'retrieve')
graph.add_edge('retrieve', 'generate')
graph.add_edge('generate', END)

app = graph.compile()
print('Async LangGraph compiled')

Асинхронная потоковая передача из LangGraph

LangGraph поддерживает асинхронную потоковую передачу промежуточных состояний по мере выполнения графа. Используйте astream(), чтобы видеть результат каждого узла сразу после его завершения, не дожидаясь полного выполнения.

import asyncio

async def stream_graph_execution(graph_app, initial_state: dict):
    print('Graph execution streaming:')
    async for step_output in graph_app.astream(initial_state):
        for node_name, state_delta in step_output.items():
            print(f'  Node [{node_name}] completed:')
            for key, value in state_delta.items():
                print(f'    {key}: {value}')

# Run the async graph
initial = {
    'question': 'What is machine learning?',
    'entities': [],
    'context': '',
    'answer': ''
}

asyncio.run(stream_graph_execution(app, initial))

Ограничение частоты запросов с помощью семафоров

OpenAI и другие API LLM ограничивают число запросов в минуту. Используйте асинхронный семафор, чтобы не превышать это ограничение даже при одновременном выполнении множества задач агентов.

import asyncio
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_core.messages import HumanMessage

llm = ChatOpenAI(model='gpt-4o-mini', api_key='sk-...')

# Limit to 10 concurrent LLM calls
LLM_SEMAPHORE = asyncio.Semaphore(10)

async def rate_limited_llm_call(question: str) -> str:
    async with LLM_SEMAPHORE:
        response = await llm.ainvoke([HumanMessage(content=question)])
        return response.content

async def process_large_batch(questions: list) -> list:
    print(f'Processing {len(questions)} questions with max 10 concurrent LLM calls')
    tasks = [rate_limited_llm_call(q) for q in questions]
    results = await asyncio.gather(*tasks, return_exceptions=True)
    
    successes = [r for r in results if not isinstance(r, Exception)]
    failures = [r for r in results if isinstance(r, Exception)]
    print(f'Success: {len(successes)}, Failed: {len(failures)}')
    return results

# Process 50 questions with max 10 concurrent calls
questions = [f'Question {i}: What is concept number {i}?' for i in range(20)]
asyncio.run(process_large_batch(questions))

Определения асинхронных инструментов

В LangChain функции инструментов могут быть асинхронными. Во время выполнения агента асинхронные инструменты ожидаются, что позволяет выполнять неблокирующие вызовы API непосредственно внутри инструмента.

import asyncio
import httpx
from langchain.tools import tool

@tool
async def async_web_search(query: str) -> str:
    '''Search the web for information about the query.'''
    async with httpx.AsyncClient() as client:
        # Real implementation would use a search API
        response = await client.get(
            'https://api.search.example.com/search',
            params={'q': query, 'api_key': 'your-key'},
            timeout=10.0
        )
        response.raise_for_status()
        results = response.json()
        return '\n'.join([r['snippet'] for r in results.get('items', [])[:3]])

@tool
async def async_fetch_document(url: str) -> str:
    '''Fetch and return the text content of a URL.'''
    async with httpx.AsyncClient() as client:
        response = await client.get(url, timeout=15.0)
        return response.text[:3000]  # Limit content size

print('Async tools defined')
print('Use with: agent.ainvoke({"input": "your question"})')

Асинхронный агент напрямую с OpenAI

Вы можете создать полностью асинхронный цикл работы агента напрямую с помощью SDK OpenAI, без LangChain. Это обеспечивает максимальный контроль и минимальные накладные расходы.

import asyncio
import openai
import json

client = openai.AsyncOpenAI(api_key='sk-...')

TOOLS = [
    {'type': 'function', 'function': {
        'name': 'web_search',
        'description': 'Search the web',
        'parameters': {'type': 'object', 'properties': {'query': {'type': 'string'}}, 'required': ['query']}
    }}
]

async def async_tool_call(tool_name: str, args: dict) -> str:
    if tool_name == 'web_search':
        await asyncio.sleep(0.3)  # Simulate search
        return f'Search results for: {args["query"]}'
    return 'Unknown tool'

async def async_agent_loop(question: str, max_turns: int = 5) -> str:
    messages = [{'role': 'user', 'content': question}]
    
    for turn in range(max_turns):
        response = await client.chat.completions.create(
            model='gpt-4o-mini', messages=messages, tools=TOOLS
        )
        msg = response.choices[0].message
        messages.append(msg)
        
        if not msg.tool_calls:
            return msg.content
        
        # Execute tool calls in parallel
        tool_results = await asyncio.gather(*[
            async_tool_call(tc.function.name, json.loads(tc.function.arguments))
            for tc in msg.tool_calls
        ])
        
        for tc, result in zip(msg.tool_calls, tool_results):
            messages.append({'role': 'tool', 'tool_call_id': tc.id, 'content': result})
    
    return 'Max turns reached'

result = asyncio.run(async_agent_loop('What is the latest news on AI?'))
print(result)

Отмена и освобождение ресурсов

Асинхронные задачи можно отменять. Правильно обрабатывайте asyncio.CancelledError, чтобы обеспечить освобождение ресурсов при отмене запуска агента (например, по запросу пользователя или по истечении времени ожидания).

import asyncio

async def cancellable_agent(question: str):
    try:
        print('Agent starting')
        await asyncio.sleep(0.5)  # Step 1
        print('Step 1 done')
        await asyncio.sleep(0.5)  # Step 2 - may be cancelled here
        print('Step 2 done')
        return 'Completed'
    except asyncio.CancelledError:
        print('Agent was cancelled - cleaning up')
        # Clean up resources: close connections, log cancellation
        raise  # Always re-raise CancelledError
    finally:
        print('Cleanup always runs')

async def run_with_timeout(question: str, timeout: float):
    task = asyncio.create_task(cancellable_agent(question))
    try:
        result = await asyncio.wait_for(task, timeout=timeout)
        return result
    except asyncio.TimeoutError:
        print(f'Agent exceeded {timeout}s timeout')
        task.cancel()
        return None

# Run with 0.7s timeout (not enough for both steps)
result = asyncio.run(run_with_timeout('test', timeout=0.7))
print('Final result:', result)

Тестирование асинхронного кода агента

Тестируйте асинхронные функции агентов с помощью pytest-asyncio. Помечайте функции тестов аннотацией @pytest.mark.asyncio, чтобы запускать их в цикле событий.

import pytest
import asyncio
from unittest.mock import AsyncMock, patch

# Install: pip install pytest-asyncio
# pytest.ini: [pytest] asyncio_mode = auto

@pytest.mark.asyncio
async def test_async_agent_call():
    with patch('openai.AsyncOpenAI') as mock_openai:
        mock_client = AsyncMock()
        mock_openai.return_value = mock_client
        
        mock_response = AsyncMock()
        mock_response.choices[0].message.content = 'Mocked answer'
        mock_response.choices[0].message.tool_calls = None
        mock_client.chat.completions.create.return_value = mock_response
        
        # Test the async function
        result = await async_agent_call('What is Python?')
        assert isinstance(result, str)
        print('Async test passed')

@pytest.mark.asyncio
async def test_parallel_execution():
    start = asyncio.get_event_loop().time()
    results = await asyncio.gather(
        asyncio.sleep(0.1),
        asyncio.sleep(0.1),
        asyncio.sleep(0.1)
    )
    elapsed = asyncio.get_event_loop().time() - start
    assert elapsed < 0.3, 'Should complete in parallel'
    print(f'Parallel test passed: {elapsed:.2f}s')

Проверка знаний: асинхронные фреймворки

Проверьте своё понимание асинхронных фреймворков для агентов.

Итоги по асинхронным фреймворкам

Асинхронный LangChain предоставляет ainvoke(), astream() и AsyncCallbackHandler для готовых к production асинхронных агентов. LangGraph изначально поддерживает асинхронные функции узлов. Используйте семафоры для ограничения частоты запросов, клиент AsyncOpenAI для прямых вызовов и pytest-asyncio для тестирования. Корректная обработка отмены обеспечивает надёжное освобождение ресурсов при прерывании работы агентов.

Часто задаваемые вопросы

Урок «Асинхронные фреймворки агентов: LangChain и не только» бесплатный?

Да — полный текст урока «Асинхронные фреймворки агентов: LangChain и не только» бесплатно доступен здесь в веб-версии. Чтобы практиковать его интерактивно (встроенный редактор кода и ИИ-репетитор 24/7) и разблокировать остальной курс AI Agents, подпишись на CoddyKit PRO. Курс AI Agents содержит 4 уроков всего.

Чему я научусь в уроке «Асинхронные фреймворки агентов: LangChain и не только»?

ainvoke(), astream() и асинхронные цепочки в LangChain и LangGraph. Ты практикуешь AI Agents с помощью реального кода, который запускаешь прямо в браузере, и ИИ-репетитор 24/7 отвечает на твои вопросы во время урока.

Нужен ли мне опыт, чтобы начать AI Agents?

Предыдущий опыт не требуется. AI Agents на CoddyKit структурирован для всех уровней — от новичков до продвинутых, поэтому ты можешь начать отсюда или с самого начала и учиться в своем темпе. Это урок 4 из 4.

Сколько времени занимает урок «Асинхронные фреймворки агентов: LangChain и не только»?

Большинство уроков CoddyKit занимают около 5–10 минут. Каждый из них компактный и интерактивный, поэтому ты постоянно делаешь прогресс и продолжаешь с того же места в веб-версии и приложении.

Можно ли писать и запускать код в этом уроке AI Agents?

Да. Каждый урок AI Agents включает встроенный редактор кода, поэтому ты пишешь и запускаешь реальный код прямо в браузере и получаешь моментальную обратную связь от AI — локальная установка не требуется.

Все уроки этого курса

  1. Асинхронный Python для разработчиков агентов
  2. Очереди событий и брокеры сообщений
  3. Неблокирующее параллельное выполнение инструментов
  4. Асинхронные фреймворки агентов: LangChain и не только
← Назад к AI Agents