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本指南演示了 LangGraph 图 API 的基础知识。它介绍了状态,以及如何组合常见的图结构,例如序列分支循环。它还涵盖了 LangGraph 的控制功能,包括用于 Map-Reduce 工作流的Send API 和用于结合状态更新与节点间“跳转”的Command API

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定义和更新状态

这里我们展示了如何在 LangGraph 中定义和更新状态。我们将演示
  1. 如何使用状态定义图的模式
  2. 如何使用Reducer控制状态更新的处理方式。

定义状态

LangGraph 中的状态可以是 TypedDictPydantic 模型或数据类。下面我们将使用 TypedDict。有关使用 Pydantic 的详细信息,请参阅此部分 默认情况下,图将具有相同的输入和输出模式,并且状态决定了该模式。有关如何定义不同的输入和输出模式,请参阅此部分 让我们考虑一个使用消息的简单示例。这代表了许多 LLM 应用程序的通用状态形式。有关更多详细信息,请参阅我们的概念页面
from langchain.messages import AnyMessage
from typing_extensions import TypedDict

class State(TypedDict):
    messages: list[AnyMessage]
    extra_field: int
此状态跟踪消息对象列表以及一个额外的整数字段。

更新状态

让我们构建一个带有一个节点的示例图。我们的节点只是一个 Python 函数,它读取图的状态并对其进行更新。此函数的第一个参数将始终是状态。
from langchain.messages import AIMessage

def node(state: State):
    messages = state["messages"]
    new_message = AIMessage("Hello!")
    return {"messages": messages + [new_message], "extra_field": 10}
此节点只是将一条消息附加到我们的消息列表,并填充一个额外字段。
节点应直接返回对状态的更新,而不是修改状态。
接下来,我们定义一个包含此节点的简单图。我们使用StateGraph来定义一个在此状态上操作的图。然后我们使用add_node来填充我们的图。
from langgraph.graph import StateGraph

builder = StateGraph(State)
builder.add_node(node)
builder.set_entry_point("node")
graph = builder.compile()
LangGraph 提供了内置工具来可视化您的图。让我们检查一下我们的图。有关可视化的详细信息,请参阅此部分
from IPython.display import Image, display

display(Image(graph.get_graph().draw_mermaid_png()))
带有一个节点的简单图 在这种情况下,我们的图只执行一个节点。让我们进行一个简单的调用:
from langchain.messages import HumanMessage

result = graph.invoke({"messages": [HumanMessage("Hi")]})
result
{'messages': [HumanMessage(content='Hi'), AIMessage(content='Hello!')], 'extra_field': 10}
请注意
  • 我们通过更新状态的一个键来启动调用。
  • 我们在调用结果中收到了整个状态。
为了方便起见,我们经常通过美观打印来检查消息对象的内容
for message in result["messages"]:
    message.pretty_print()
================================ Human Message ================================

Hi
================================== Ai Message ==================================

Hello!

使用 Reducer 处理状态更新

状态中的每个键都可以有自己独立的Reducer函数,它控制节点更新的应用方式。如果未明确指定 Reducer 函数,则假定对键的所有更新都应覆盖它。 对于 TypedDict 状态模式,我们可以通过使用 Reducer 函数注释状态的相应字段来定义 Reducer。 在前面的示例中,我们的节点通过向其附加消息来更新状态中的 "messages" 键。下面,我们为此键添加一个 Reducer,以便更新自动附加:
from typing_extensions import Annotated

def add(left, right):
    """Can also import `add` from the `operator` built-in."""
    return left + right

class State(TypedDict):
    messages: Annotated[list[AnyMessage], add]  
    extra_field: int
现在我们的节点可以简化了
def node(state: State):
    new_message = AIMessage("Hello!")
    return {"messages": [new_message], "extra_field": 10}  
from langgraph.graph import START

graph = StateGraph(State).add_node(node).add_edge(START, "node").compile()

result = graph.invoke({"messages": [HumanMessage("Hi")]})

for message in result["messages"]:
    message.pretty_print()
================================ Human Message ================================

Hi
================================== Ai Message ==================================

Hello!

MessagesState

实际上,更新消息列表还有其他注意事项
  • 我们可能希望更新状态中的现有消息。
  • 我们可能希望接受消息格式的简写形式,例如OpenAI 格式
LangGraph 包含一个内置的 Reducer add_messages,它处理这些注意事项。
from langgraph.graph.message import add_messages

class State(TypedDict):
    messages: Annotated[list[AnyMessage], add_messages]  
    extra_field: int

def node(state: State):
    new_message = AIMessage("Hello!")
    return {"messages": [new_message], "extra_field": 10}

graph = StateGraph(State).add_node(node).set_entry_point("node").compile()
input_message = {"role": "user", "content": "Hi"}  

result = graph.invoke({"messages": [input_message]})

for message in result["messages"]:
    message.pretty_print()
================================ Human Message ================================

Hi
================================== Ai Message ==================================

Hello!
这是一种多功能的应用程序状态表示,涉及聊天模型。LangGraph 为方便起见包含一个预构建的 MessagesState,因此我们可以拥有
from langgraph.graph import MessagesState

class State(MessagesState):
    extra_field: int

使用 Overwrite 绕过 Reducer

在某些情况下,您可能希望绕过 Reducer 并直接覆盖状态值。LangGraph 为此提供了Overwrite类型。当节点返回一个用 Overwrite 包装的值时,Reducer 将被绕过,通道将直接设置为该值。 当您希望重置或替换累积状态而不是将其与现有值合并时,这很有用。
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from langgraph.types import Overwrite
from typing_extensions import Annotated, TypedDict
import operator

class State(TypedDict):
    messages: Annotated[list, operator.add]

def add_message(state: State):
    return {"messages": ["first message"]}

def replace_messages(state: State):
    # Bypass the reducer and replace the entire messages list
    return {"messages": Overwrite(["replacement message"])}

builder = StateGraph(State)
builder.add_node("add_message", add_message)
builder.add_node("replace_messages", replace_messages)
builder.add_edge(START, "add_message")
builder.add_edge("add_message", "replace_messages")
builder.add_edge("replace_messages", END)

graph = builder.compile()

result = graph.invoke({"messages": ["initial"]})
print(result["messages"])
['replacement message']
您也可以使用 JSON 格式,并使用特殊键 "__overwrite__"
def replace_messages(state: State):
    return {"messages": {"__overwrite__": ["replacement message"]}}
当节点并行执行时,在给定的超步中,只有一个节点可以使用 Overwrite 操作同一个状态键。如果多个节点在同一个超步中尝试覆盖同一个键,将引发 InvalidUpdateError

定义输入和输出模式

默认情况下,StateGraph 使用单个模式运行,并且所有节点都应使用该模式进行通信。但是,也可以为图定义不同的输入和输出模式。 当指定不同的模式时,仍然会使用内部模式进行节点之间的通信。输入模式确保提供的输入与预期结构匹配,而输出模式过滤内部数据以根据定义的输出模式仅返回相关信息。 下面,我们将看到如何定义不同的输入和输出模式。
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from typing_extensions import TypedDict

# Define the schema for the input
class InputState(TypedDict):
    question: str

# Define the schema for the output
class OutputState(TypedDict):
    answer: str

# Define the overall schema, combining both input and output
class OverallState(InputState, OutputState):
    pass

# Define the node that processes the input and generates an answer
def answer_node(state: InputState):
    # Example answer and an extra key
    return {"answer": "bye", "question": state["question"]}

# Build the graph with input and output schemas specified
builder = StateGraph(OverallState, input_schema=InputState, output_schema=OutputState)
builder.add_node(answer_node)  # Add the answer node
builder.add_edge(START, "answer_node")  # Define the starting edge
builder.add_edge("answer_node", END)  # Define the ending edge
graph = builder.compile()  # Compile the graph

# Invoke the graph with an input and print the result
print(graph.invoke({"question": "hi"}))
{'answer': 'bye'}
请注意,调用的输出仅包含输出模式。

在节点之间传递私有状态

在某些情况下,您可能希望节点交换对中间逻辑至关重要但不需要成为图主模式一部分的信息。此私有数据与图的整体输入/输出不相关,应仅在某些节点之间共享。 下面,我们将创建一个由三个节点(node_1、node_2 和 node_3)组成的顺序图示例,其中私有数据在前两个步骤(node_1 和 node_2)之间传递,而第三个步骤(node_3)只能访问公共整体状态。
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from typing_extensions import TypedDict

# The overall state of the graph (this is the public state shared across nodes)
class OverallState(TypedDict):
    a: str

# Output from node_1 contains private data that is not part of the overall state
class Node1Output(TypedDict):
    private_data: str

# The private data is only shared between node_1 and node_2
def node_1(state: OverallState) -> Node1Output:
    output = {"private_data": "set by node_1"}
    print(f"Entered node `node_1`:\n\tInput: {state}.\n\tReturned: {output}")
    return output

# Node 2 input only requests the private data available after node_1
class Node2Input(TypedDict):
    private_data: str

def node_2(state: Node2Input) -> OverallState:
    output = {"a": "set by node_2"}
    print(f"Entered node `node_2`:\n\tInput: {state}.\n\tReturned: {output}")
    return output

# Node 3 only has access to the overall state (no access to private data from node_1)
def node_3(state: OverallState) -> OverallState:
    output = {"a": "set by node_3"}
    print(f"Entered node `node_3`:\n\tInput: {state}.\n\tReturned: {output}")
    return output

# Connect nodes in a sequence
# node_2 accepts private data from node_1, whereas
# node_3 does not see the private data.
builder = StateGraph(OverallState).add_sequence([node_1, node_2, node_3])
builder.add_edge(START, "node_1")
graph = builder.compile()

# Invoke the graph with the initial state
response = graph.invoke(
    {
        "a": "set at start",
    }
)

print()
print(f"Output of graph invocation: {response}")
Entered node `node_1`:
    Input: {'a': 'set at start'}.
    Returned: {'private_data': 'set by node_1'}
Entered node `node_2`:
    Input: {'private_data': 'set by node_1'}.
    Returned: {'a': 'set by node_2'}
Entered node `node_3`:
    Input: {'a': 'set by node_2'}.
    Returned: {'a': 'set by node_3'}

Output of graph invocation: {'a': 'set by node_3'}

使用 Pydantic 模型作为图状态

StateGraph 在初始化时接受一个 state_schema 参数,该参数指定图中节点可以访问和更新的状态的“形状”。 在我们的示例中,我们通常将 Python 原生 TypedDictdataclass 用于 state_schema,但 state_schema 可以是任何类型 在这里,我们将看到如何将 Pydantic BaseModel 用作 state_schema,以在输入上添加运行时验证。
已知限制
  • 目前,图的输出**不会**是 pydantic 模型的实例。
  • 运行时验证仅在图中的第一个节点的输入上发生,而不是在后续节点或输出上。
  • Pydantic 的验证错误追踪不显示错误发生在哪个节点。
  • Pydantic 的递归验证可能会很慢。对于性能敏感的应用程序,您可能需要考虑使用 dataclass 代替。
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from typing_extensions import TypedDict
from pydantic import BaseModel

# The overall state of the graph (this is the public state shared across nodes)
class OverallState(BaseModel):
    a: str

def node(state: OverallState):
    return {"a": "goodbye"}

# Build the state graph
builder = StateGraph(OverallState)
builder.add_node(node)  # node_1 is the first node
builder.add_edge(START, "node")  # Start the graph with node_1
builder.add_edge("node", END)  # End the graph after node_1
graph = builder.compile()

# Test the graph with a valid input
graph.invoke({"a": "hello"})
使用无效输入调用图
try:
    graph.invoke({"a": 123})  # Should be a string
except Exception as e:
    print("An exception was raised because `a` is an integer rather than a string.")
    print(e)
An exception was raised because `a` is an integer rather than a string.
1 validation error for OverallState
a
  Input should be a valid string [type=string_type, input_value=123, input_type=int]
    For further information visit https://errors.pydantic.dev/2.9/v/string_type
有关 Pydantic 模型状态的其他功能,请参见下文
当使用 Pydantic 模型作为状态模式时,了解序列化如何工作很重要,尤其是在以下情况:
  • 将 Pydantic 对象作为输入传递
  • 接收图的输出
  • 使用嵌套的 Pydantic 模型
让我们看看这些行为的实际应用。
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from pydantic import BaseModel

class NestedModel(BaseModel):
    value: str

class ComplexState(BaseModel):
    text: str
    count: int
    nested: NestedModel

def process_node(state: ComplexState):
    # Node receives a validated Pydantic object
    print(f"Input state type: {type(state)}")
    print(f"Nested type: {type(state.nested)}")
    # Return a dictionary update
    return {"text": state.text + " processed", "count": state.count + 1}

# Build the graph
builder = StateGraph(ComplexState)
builder.add_node("process", process_node)
builder.add_edge(START, "process")
builder.add_edge("process", END)
graph = builder.compile()

# Create a Pydantic instance for input
input_state = ComplexState(text="hello", count=0, nested=NestedModel(value="test"))
print(f"Input object type: {type(input_state)}")

# Invoke graph with a Pydantic instance
result = graph.invoke(input_state)
print(f"Output type: {type(result)}")
print(f"Output content: {result}")

# Convert back to Pydantic model if needed
output_model = ComplexState(**result)
print(f"Converted back to Pydantic: {type(output_model)}")
Pydantic 对某些数据类型执行运行时类型强制转换。这可能很有用,但如果您不了解它,也可能导致意外行为。
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from pydantic import BaseModel

class CoercionExample(BaseModel):
    # Pydantic will coerce string numbers to integers
    number: int
    # Pydantic will parse string booleans to bool
    flag: bool

def inspect_node(state: CoercionExample):
    print(f"number: {state.number} (type: {type(state.number)})")
    print(f"flag: {state.flag} (type: {type(state.flag)})")
    return {}

builder = StateGraph(CoercionExample)
builder.add_node("inspect", inspect_node)
builder.add_edge(START, "inspect")
builder.add_edge("inspect", END)
graph = builder.compile()

# Demonstrate coercion with string inputs that will be converted
result = graph.invoke({"number": "42", "flag": "true"})

# This would fail with a validation error
try:
    graph.invoke({"number": "not-a-number", "flag": "true"})
except Exception as e:
    print(f"\nExpected validation error: {e}")
当在状态模式中使用 LangChain 消息类型时,序列化方面有重要的考虑。您应该使用 AnyMessage(而不是 BaseMessage)以便在通过网络使用消息对象时进行正确的序列化/反序列化。
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from pydantic import BaseModel
from langchain.messages import HumanMessage, AIMessage, AnyMessage
from typing import List

class ChatState(BaseModel):
    messages: List[AnyMessage]
    context: str

def add_message(state: ChatState):
    return {"messages": state.messages + [AIMessage(content="Hello there!")]}

builder = StateGraph(ChatState)
builder.add_node("add_message", add_message)
builder.add_edge(START, "add_message")
builder.add_edge("add_message", END)
graph = builder.compile()

# Create input with a message
initial_state = ChatState(
    messages=[HumanMessage(content="Hi")], context="Customer support chat"
)

result = graph.invoke(initial_state)
print(f"Output: {result}")

# Convert back to Pydantic model to see message types
output_model = ChatState(**result)
for i, msg in enumerate(output_model.messages):
    print(f"Message {i}: {type(msg).__name__} - {msg.content}")

添加运行时配置

有时您希望在调用图时能够配置它。例如,您可能希望能够在运行时指定使用哪个 LLM 或系统提示,而**不将这些参数污染图状态**。 要添加运行时配置:
  1. 指定配置的模式
  2. 将配置添加到节点或条件边的函数签名中
  3. 将配置传递给图。
请看下面的一个简单例子
from langgraph.graph import END, StateGraph, START
from langgraph.runtime import Runtime
from typing_extensions import TypedDict

# 1. Specify config schema
class ContextSchema(TypedDict):
    my_runtime_value: str

# 2. Define a graph that accesses the config in a node
class State(TypedDict):
    my_state_value: str

def node(state: State, runtime: Runtime[ContextSchema]):  
    if runtime.context["my_runtime_value"] == "a":  
        return {"my_state_value": 1}
    elif runtime.context["my_runtime_value"] == "b":  
        return {"my_state_value": 2}
    else:
        raise ValueError("Unknown values.")

builder = StateGraph(State, context_schema=ContextSchema)  
builder.add_node(node)
builder.add_edge(START, "node")
builder.add_edge("node", END)

graph = builder.compile()

# 3. Pass in configuration at runtime:
print(graph.invoke({}, context={"my_runtime_value": "a"}))  
print(graph.invoke({}, context={"my_runtime_value": "b"}))  
{'my_state_value': 1}
{'my_state_value': 2}
下面我们演示了一个实际示例,其中我们在运行时配置要使用的 LLM。我们将同时使用 OpenAI 和 Anthropic 模型。
from dataclasses import dataclass

from langchain.chat_models import init_chat_model
from langgraph.graph import MessagesState, END, StateGraph, START
from langgraph.runtime import Runtime
from typing_extensions import TypedDict

@dataclass
class ContextSchema:
    model_provider: str = "anthropic"

MODELS = {
    "anthropic": init_chat_model("claude-haiku-4-5-20251001"),
    "openai": init_chat_model("gpt-4.1-mini"),
}

def call_model(state: MessagesState, runtime: Runtime[ContextSchema]):
    model = MODELS[runtime.context.model_provider]
    response = model.invoke(state["messages"])
    return {"messages": [response]}

builder = StateGraph(MessagesState, context_schema=ContextSchema)
builder.add_node("model", call_model)
builder.add_edge(START, "model")
builder.add_edge("model", END)

graph = builder.compile()

# Usage
input_message = {"role": "user", "content": "hi"}
# With no configuration, uses default (Anthropic)
response_1 = graph.invoke({"messages": [input_message]}, context=ContextSchema())["messages"][-1]
# Or, can set OpenAI
response_2 = graph.invoke({"messages": [input_message]}, context={"model_provider": "openai"})["messages"][-1]

print(response_1.response_metadata["model_name"])
print(response_2.response_metadata["model_name"])
claude-haiku-4-5-20251001
gpt-4.1-mini-2025-04-14
下面我们演示了一个实际示例,其中我们配置了两个参数:在运行时使用的 LLM 和系统消息。
from dataclasses import dataclass
from langchain.chat_models import init_chat_model
from langchain.messages import SystemMessage
from langgraph.graph import END, MessagesState, StateGraph, START
from langgraph.runtime import Runtime
from typing_extensions import TypedDict

@dataclass
class ContextSchema:
    model_provider: str = "anthropic"
    system_message: str | None = None

MODELS = {
    "anthropic": init_chat_model("claude-haiku-4-5-20251001"),
    "openai": init_chat_model("gpt-4.1-mini"),
}

def call_model(state: MessagesState, runtime: Runtime[ContextSchema]):
    model = MODELS[runtime.context.model_provider]
    messages = state["messages"]
    if (system_message := runtime.context.system_message):
        messages = [SystemMessage(system_message)] + messages
    response = model.invoke(messages)
    return {"messages": [response]}

builder = StateGraph(MessagesState, context_schema=ContextSchema)
builder.add_node("model", call_model)
builder.add_edge(START, "model")
builder.add_edge("model", END)

graph = builder.compile()

# Usage
input_message = {"role": "user", "content": "hi"}
response = graph.invoke({"messages": [input_message]}, context={"model_provider": "openai", "system_message": "Respond in Italian."})
for message in response["messages"]:
    message.pretty_print()
================================ Human Message ================================

hi
================================== Ai Message ==================================

Ciao! Come posso aiutarti oggi?

添加重试策略

在许多用例中,您可能希望节点具有自定义重试策略,例如,如果您正在调用 API、查询数据库或调用 LLM 等。LangGraph 允许您向节点添加重试策略。 要配置重试策略,请将 retry_policy 参数传递给 add_noderetry_policy 参数接受一个 RetryPolicy 命名元组对象。下面我们使用默认参数实例化一个 RetryPolicy 对象并将其与一个节点关联:
from langgraph.types import RetryPolicy

builder.add_node(
    "node_name",
    node_function,
    retry_policy=RetryPolicy(),
)
默认情况下,retry_on 参数使用 default_retry_on 函数,该函数除了以下情况外,会重试所有异常:
  • ValueError
  • TypeError
  • ArithmeticError
  • ImportError
  • LookupError
  • NameError
  • SyntaxError
  • RuntimeError
  • ReferenceError
  • StopIteration
  • StopAsyncIteration
  • OSError
此外,对于来自流行 HTTP 请求库(如 requestshttpx)的异常,它仅在 5xx 状态码上重试。
考虑一个我们正在从 SQL 数据库读取的示例。下面我们向节点传递了两种不同的重试策略。
import sqlite3
from typing_extensions import TypedDict
from langchain.chat_models import init_chat_model
from langgraph.graph import END, MessagesState, StateGraph, START
from langgraph.types import RetryPolicy
from langchain_community.utilities import SQLDatabase
from langchain.messages import AIMessage

db = SQLDatabase.from_uri("sqlite:///:memory:")
model = init_chat_model("claude-haiku-4-5-20251001")

def query_database(state: MessagesState):
    query_result = db.run("SELECT * FROM Artist LIMIT 10;")
    return {"messages": [AIMessage(content=query_result)]}

def call_model(state: MessagesState):
    response = model.invoke(state["messages"])
    return {"messages": [response]}

# Define a new graph
builder = StateGraph(MessagesState)
builder.add_node(
    "query_database",
    query_database,
    retry_policy=RetryPolicy(retry_on=sqlite3.OperationalError),
)
builder.add_node("model", call_model, retry_policy=RetryPolicy(max_attempts=5))
builder.add_edge(START, "model")
builder.add_edge("model", "query_database")
builder.add_edge("query_database", END)
graph = builder.compile()

添加节点缓存

节点缓存在您希望避免重复操作(例如执行昂贵操作(无论是时间还是成本))的情况下很有用。LangGraph 允许您向图中的节点添加个性化缓存策略。 要配置缓存策略,请将 cache_policy 参数传递给 add_node 函数。在以下示例中,实例化了一个 CachePolicy 对象,其生存时间为 120 秒,并使用默认的 key_func 生成器。然后将其与一个节点关联:
from langgraph.types import CachePolicy

builder.add_node(
    "node_name",
    node_function,
    cache_policy=CachePolicy(ttl=120),
)
然后,要为图启用节点级缓存,请在编译图时设置 cache 参数。以下示例使用 InMemoryCache 设置带有内存缓存的图,但也提供 SqliteCache
from langgraph.cache.memory import InMemoryCache

graph = builder.compile(cache=InMemoryCache())

创建一系列步骤

先决条件 本指南假设您熟悉上面关于状态的部分。
这里我们演示如何构建一个简单的步骤序列。我们将展示
  1. 如何构建顺序图
  2. 用于构建类似图的内置简写。
要添加节点序列,我们使用add_nodeadd_edge方法来操作我们的
from langgraph.graph import START, StateGraph

builder = StateGraph(State)

# Add nodes
builder.add_node(step_1)
builder.add_node(step_2)
builder.add_node(step_3)

# Add edges
builder.add_edge(START, "step_1")
builder.add_edge("step_1", "step_2")
builder.add_edge("step_2", "step_3")
我们还可以使用内置的简写 .add_sequence
builder = StateGraph(State).add_sequence([step_1, step_2, step_3])
builder.add_edge(START, "step_1")
LangGraph 使得为您的应用程序添加底层持久化层变得容易。这允许在节点执行之间对状态进行检查点,因此您的 LangGraph 节点管理着它们还决定了执行步骤如何流式传输,以及您的应用程序如何使用Studio进行可视化和调试。让我们演示一个端到端示例。我们将创建三个步骤的序列:
  1. 在状态的一个键中填充一个值
  2. 更新相同的值
  3. 填充不同的值
让我们首先定义我们的状态。这控制着图的模式,并且还可以指定如何应用更新。有关更多详细信息,请参阅此部分在我们的例子中,我们将只跟踪两个值:
from typing_extensions import TypedDict

class State(TypedDict):
    value_1: str
    value_2: int
我们的节点只是 Python 函数,它们读取图的状态并对其进行更新。此函数的第一个参数将始终是状态。
def step_1(state: State):
    return {"value_1": "a"}

def step_2(state: State):
    current_value_1 = state["value_1"]
    return {"value_1": f"{current_value_1} b"}

def step_3(state: State):
    return {"value_2": 10}
请注意,在发出状态更新时,每个节点只需指定其希望更新的键的值。默认情况下,这将**覆盖**相应键的值。您还可以使用Reducer来控制更新的处理方式——例如,您可以将连续更新附加到键。有关更新状态与 Reducer 的更多详细信息,请参阅此部分
最后,我们定义了图。我们使用StateGraph来定义一个在此状态上操作的图。然后我们将使用add_nodeadd_edge来填充我们的图并定义其控制流。
from langgraph.graph import START, StateGraph

builder = StateGraph(State)

# Add nodes
builder.add_node(step_1)
builder.add_node(step_2)
builder.add_node(step_3)

# Add edges
builder.add_edge(START, "step_1")
builder.add_edge("step_1", "step_2")
builder.add_edge("step_2", "step_3")
指定自定义名称 您可以使用add_node为节点指定自定义名称
builder.add_node("my_node", step_1)
请注意
  • add_edge 接受节点名称,对于函数,默认为 node.__name__
  • 我们必须指定图的入口点。为此,我们添加一条带有START 节点的边。
  • 当没有更多节点可执行时,图将停止。
接下来我们编译我们的图。这会对图的结构进行一些基本检查(例如,识别孤立节点)。如果我们要通过检查点为我们的应用程序添加持久性,它也会在这里传入。
graph = builder.compile()
LangGraph 提供了内置工具来可视化您的图。让我们检查一下我们的序列。有关可视化的详细信息,请参阅本指南
from IPython.display import Image, display

display(Image(graph.get_graph().draw_mermaid_png()))
步骤序列图让我们进行一个简单的调用:
graph.invoke({"value_1": "c"})
{'value_1': 'a b', 'value_2': 10}
请注意
  • 我们通过为单个状态键提供一个值来启动调用。我们必须始终为至少一个键提供一个值。
  • 我们传入的值被第一个节点覆盖了。
  • 第二个节点更新了值。
  • 第三个节点填充了不同的值。
内置简写 langgraph>=0.2.46 包含一个用于添加节点序列的内置简写 add_sequence。您可以按如下方式编译相同的图
builder = StateGraph(State).add_sequence([step_1, step_2, step_3])  
builder.add_edge(START, "step_1")

graph = builder.compile()

graph.invoke({"value_1": "c"})

创建分支

节点的并行执行对于加速整体图操作至关重要。LangGraph 原生支持节点的并行执行,这可以显著提高基于图的工作流的性能。这种并行化通过扇出和扇入机制实现,利用标准边和条件边。下面是一些示例,展示如何添加创建适合您的分支数据流。

并行运行图节点

在这个示例中,我们从 Node A 扇出到 B 和 C,然后扇入到 D。通过我们的状态,我们指定了 Reducer 的添加操作。这将组合或累积状态中特定键的值,而不是简单地覆盖现有值。对于列表,这意味着将新列表与现有列表连接起来。有关使用 Reducer 更新状态的更多详细信息,请参阅上面关于状态 Reducer 的部分。
import operator
from typing import Annotated, Any
from typing_extensions import TypedDict
from langgraph.graph import StateGraph, START, END

class State(TypedDict):
    # The operator.add reducer fn makes this append-only
    aggregate: Annotated[list, operator.add]

def a(state: State):
    print(f'Adding "A" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["A"]}

def b(state: State):
    print(f'Adding "B" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["B"]}

def c(state: State):
    print(f'Adding "C" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["C"]}

def d(state: State):
    print(f'Adding "D" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["D"]}

builder = StateGraph(State)
builder.add_node(a)
builder.add_node(b)
builder.add_node(c)
builder.add_node(d)
builder.add_edge(START, "a")
builder.add_edge("a", "b")
builder.add_edge("a", "c")
builder.add_edge("b", "d")
builder.add_edge("c", "d")
builder.add_edge("d", END)
graph = builder.compile()
from IPython.display import Image, display

display(Image(graph.get_graph().draw_mermaid_png()))
并行执行图 通过 Reducer,您可以看到在每个节点中添加的值都被累积起来。
graph.invoke({"aggregate": []}, {"configurable": {"thread_id": "foo"}})
Adding "A" to []
Adding "B" to ['A']
Adding "C" to ['A']
Adding "D" to ['A', 'B', 'C']
在上面的示例中,节点 "b""c" 在同一个超步中并发执行。由于它们在同一个步骤中,节点 "d""b""c" 都完成后执行。重要的是,并行超步的更新可能无法保持一致的顺序。如果您需要并行超步更新的一致、预定顺序,则应将输出写入状态中的单独字段,并附带用于排序的值。
LangGraph 在超步中执行节点,这意味着虽然并行分支是并行执行的,但整个超步是**事务性的**。如果这些分支中的任何一个引发异常,**则不会**应用任何更新到状态(整个超步都会出错)。重要的是,当使用检查点时,超步中成功节点的 hasilnya 会保存,并且在恢复时不会重复。如果您有容易出错(可能希望处理不稳定的 API 调用)的情况,LangGraph 提供两种方法来解决此问题:
  1. 您可以在节点中编写常规的 python 代码来捕获和处理异常。
  2. 您可以设置一个重试策略来指示图重试引发某些类型异常的节点。只重试失败的分支,因此您不必担心执行冗余工作。
这些功能共同使您能够执行并行执行并完全控制异常处理。
设置最大并发数 您可以通过在调用图时在配置中设置 max_concurrency 来控制最大并发任务数。
graph.invoke({"value_1": "c"}, {"configurable": {"max_concurrency": 10}})

延迟节点执行

延迟节点执行在您希望延迟节点的执行直到所有其他挂起任务都完成时非常有用。当分支具有不同长度时,这尤其相关,这在诸如 Map-Reduce 流程之类的 workflows 中很常见。 上面的示例展示了当每个路径只有一个步骤时如何扇出和扇入。但是,如果一个分支有多个步骤怎么办?让我们在 "b" 分支中添加一个节点 "b_2"
import operator
from typing import Annotated, Any
from typing_extensions import TypedDict
from langgraph.graph import StateGraph, START, END

class State(TypedDict):
    # The operator.add reducer fn makes this append-only
    aggregate: Annotated[list, operator.add]

def a(state: State):
    print(f'Adding "A" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["A"]}

def b(state: State):
    print(f'Adding "B" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["B"]}

def b_2(state: State):
    print(f'Adding "B_2" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["B_2"]}

def c(state: State):
    print(f'Adding "C" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["C"]}

def d(state: State):
    print(f'Adding "D" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["D"]}

builder = StateGraph(State)
builder.add_node(a)
builder.add_node(b)
builder.add_node(b_2)
builder.add_node(c)
builder.add_node(d, defer=True)  
builder.add_edge(START, "a")
builder.add_edge("a", "b")
builder.add_edge("a", "c")
builder.add_edge("b", "b_2")
builder.add_edge("b_2", "d")
builder.add_edge("c", "d")
builder.add_edge("d", END)
graph = builder.compile()
from IPython.display import Image, display

display(Image(graph.get_graph().draw_mermaid_png()))
Deferred execution graph
graph.invoke({"aggregate": []})
Adding "A" to []
Adding "B" to ['A']
Adding "C" to ['A']
Adding "B_2" to ['A', 'B', 'C']
Adding "D" to ['A', 'B', 'C', 'B_2']
在上面的示例中,节点 "b""c" 在同一个超步中并发执行。我们将节点 ddefer=True 设置为,这样它直到所有挂起任务都完成后才会执行。在这种情况下,这意味着 "d" 会等待执行直到整个 "b" 分支完成。

条件分支

如果您的扇出应根据状态在运行时变化,您可以使用add_conditional_edges来使用图状态选择一个或多个路径。请参阅下面的示例,其中节点 a 生成一个状态更新,该更新决定了以下节点。
import operator
from typing import Annotated, Literal, Sequence
from typing_extensions import TypedDict
from langgraph.graph import StateGraph, START, END

class State(TypedDict):
    aggregate: Annotated[list, operator.add]
    # Add a key to the state. We will set this key to determine
    # how we branch.
    which: str

def a(state: State):
    print(f'Adding "A" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["A"], "which": "c"}  

def b(state: State):
    print(f'Adding "B" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["B"]}

def c(state: State):
    print(f'Adding "C" to {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["C"]}

builder = StateGraph(State)
builder.add_node(a)
builder.add_node(b)
builder.add_node(c)
builder.add_edge(START, "a")
builder.add_edge("b", END)
builder.add_edge("c", END)

def conditional_edge(state: State) -> Literal["b", "c"]:
    # Fill in arbitrary logic here that uses the state
    # to determine the next node
    return state["which"]

builder.add_conditional_edges("a", conditional_edge)  

graph = builder.compile()
from IPython.display import Image, display

display(Image(graph.get_graph().draw_mermaid_png()))
Conditional branching graph
result = graph.invoke({"aggregate": []})
print(result)
Adding "A" to []
Adding "C" to ['A']
{'aggregate': ['A', 'C'], 'which': 'c'}
您的条件边缘可以路由到多个目标节点。例如:
def route_bc_or_cd(state: State) -> Sequence[str]:
    if state["which"] == "cd":
        return ["c", "d"]
    return ["b", "c"]

Map-Reduce 和 Send API

LangGraph 支持使用 Send API 进行 Map-Reduce 和其他高级分支模式。这是一个如何使用它的示例
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from langgraph.types import Send
from typing_extensions import TypedDict, Annotated
import operator

class OverallState(TypedDict):
    topic: str
    subjects: list[str]
    jokes: Annotated[list[str], operator.add]
    best_selected_joke: str

def generate_topics(state: OverallState):
    return {"subjects": ["lions", "elephants", "penguins"]}

def generate_joke(state: OverallState):
    joke_map = {
        "lions": "Why don't lions like fast food? Because they can't catch it!",
        "elephants": "Why don't elephants use computers? They're afraid of the mouse!",
        "penguins": "Why don't penguins like talking to strangers at parties? Because they find it hard to break the ice."
    }
    return {"jokes": [joke_map[state["subject"]]]}

def continue_to_jokes(state: OverallState):
    return [Send("generate_joke", {"subject": s}) for s in state["subjects"]]

def best_joke(state: OverallState):
    return {"best_selected_joke": "penguins"}

builder = StateGraph(OverallState)
builder.add_node("generate_topics", generate_topics)
builder.add_node("generate_joke", generate_joke)
builder.add_node("best_joke", best_joke)
builder.add_edge(START, "generate_topics")
builder.add_conditional_edges("generate_topics", continue_to_jokes, ["generate_joke"])
builder.add_edge("generate_joke", "best_joke")
builder.add_edge("best_joke", END)
graph = builder.compile()
from IPython.display import Image, display

display(Image(graph.get_graph().draw_mermaid_png()))
Map-reduce graph with fanout
# Call the graph: here we call it to generate a list of jokes
for step in graph.stream({"topic": "animals"}):
    print(step)
{'generate_topics': {'subjects': ['lions', 'elephants', 'penguins']}}
{'generate_joke': {'jokes': ["Why don't lions like fast food? Because they can't catch it!"]}}
{'generate_joke': {'jokes': ["Why don't elephants use computers? They're afraid of the mouse!"]}}
{'generate_joke': {'jokes': ['Why don't penguins like talking to strangers at parties? Because they find it hard to break the ice.']}}
{'best_joke': {'best_selected_joke': 'penguins'}}

创建和控制循环

当创建带有循环的图时,我们需要一种终止执行的机制。这最常用通过添加一个条件边来完成,该条件边在达到某个终止条件时路由到END节点。 您还可以在调用或流式传输图时设置图的递归限制。递归限制设置图在引发错误之前允许执行的超步数。在此处阅读更多关于递归限制概念的信息这里 让我们考虑一个带有循环的简单图,以更好地理解这些机制是如何工作的。
要返回状态的最后一个值而不是收到递归限制错误,请参阅下一节
创建循环时,您可以包含一个指定终止条件的条件边
builder = StateGraph(State)
builder.add_node(a)
builder.add_node(b)

def route(state: State) -> Literal["b", END]:
    if termination_condition(state):
        return END
    else:
        return "b"

builder.add_edge(START, "a")
builder.add_conditional_edges("a", route)
builder.add_edge("b", "a")
graph = builder.compile()
要控制递归限制,请在配置中指定 "recursionLimit"。这将引发 GraphRecursionError,您可以捕获并处理它。
from langgraph.errors import GraphRecursionError

try:
    graph.invoke(inputs, {"recursion_limit": 3})
except GraphRecursionError:
    print("Recursion Error")
让我们定义一个带简单循环的图。请注意,我们使用条件边来实现终止条件。
import operator
from typing import Annotated, Literal
from typing_extensions import TypedDict
from langgraph.graph import StateGraph, START, END

class State(TypedDict):
    # The operator.add reducer fn makes this append-only
    aggregate: Annotated[list, operator.add]

def a(state: State):
    print(f'Node A sees {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["A"]}

def b(state: State):
    print(f'Node B sees {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["B"]}

# Define nodes
builder = StateGraph(State)
builder.add_node(a)
builder.add_node(b)

# Define edges
def route(state: State) -> Literal["b", END]:
    if len(state["aggregate"]) < 7:
        return "b"
    else:
        return END

builder.add_edge(START, "a")
builder.add_conditional_edges("a", route)
builder.add_edge("b", "a")
graph = builder.compile()
from IPython.display import Image, display

display(Image(graph.get_graph().draw_mermaid_png()))
简单循环图 这种架构类似于ReAct 代理,其中节点 "a" 是一个工具调用模型,节点 "b" 代表工具。 在我们的 route 条件边中,我们指定在状态中的 "aggregate" 列表超过阈值长度后应该结束。 调用图,我们看到我们在节点 "a""b" 之间交替,直到达到终止条件。
graph.invoke({"aggregate": []})
Node A sees []
Node B sees ['A']
Node A sees ['A', 'B']
Node B sees ['A', 'B', 'A']
Node A sees ['A', 'B', 'A', 'B']
Node B sees ['A', 'B', 'A', 'B', 'A']
Node A sees ['A', 'B', 'A', 'B', 'A', 'B']

施加递归限制

在某些应用程序中,我们可能无法保证达到给定的终止条件。在这些情况下,我们可以设置图的递归限制。这将在给定数量的超步后引发 GraphRecursionError。然后我们可以捕获并处理此异常。
from langgraph.errors import GraphRecursionError

try:
    graph.invoke({"aggregate": []}, {"recursion_limit": 4})
except GraphRecursionError:
    print("Recursion Error")
Node A sees []
Node B sees ['A']
Node C sees ['A', 'B']
Node D sees ['A', 'B']
Node A sees ['A', 'B', 'C', 'D']
Recursion Error
我们可以引入一个新的键到状态中,而不是引发 GraphRecursionError,该键跟踪达到递归限制之前剩余的步骤数。然后我们可以使用此键来确定是否应该结束运行。LangGraph 实现了特殊的 RemainingSteps 注释。在底层,它创建了一个 ManagedValue 通道——一个在图运行期间存在且不再存在的状态通道。
import operator
from typing import Annotated, Literal
from typing_extensions import TypedDict
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from langgraph.managed.is_last_step import RemainingSteps

class State(TypedDict):
    aggregate: Annotated[list, operator.add]
    remaining_steps: RemainingSteps

def a(state: State):
    print(f'Node A sees {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["A"]}

def b(state: State):
    print(f'Node B sees {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["B"]}

# Define nodes
builder = StateGraph(State)
builder.add_node(a)
builder.add_node(b)

# Define edges
def route(state: State) -> Literal["b", END]:
    if state["remaining_steps"] <= 2:
        return END
    else:
        return "b"

builder.add_edge(START, "a")
builder.add_conditional_edges("a", route)
builder.add_edge("b", "a")
graph = builder.compile()

# Test it out
result = graph.invoke({"aggregate": []}, {"recursion_limit": 4})
print(result)
Node A sees []
Node B sees ['A']
Node A sees ['A', 'B']
{'aggregate': ['A', 'B', 'A']}
为了更好地理解递归限制是如何工作的,让我们考虑一个更复杂的例子。下面我们实现一个循环,但是一个步骤会扇出到两个节点。
import operator
from typing import Annotated, Literal
from typing_extensions import TypedDict
from langgraph.graph import StateGraph, START, END

class State(TypedDict):
    aggregate: Annotated[list, operator.add]

def a(state: State):
    print(f'Node A sees {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["A"]}

def b(state: State):
    print(f'Node B sees {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["B"]}

def c(state: State):
    print(f'Node C sees {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["C"]}

def d(state: State):
    print(f'Node D sees {state["aggregate"]}')
    return {"aggregate": ["D"]}

# Define nodes
builder = StateGraph(State)
builder.add_node(a)
builder.add_node(b)
builder.add_node(c)
builder.add_node(d)

# Define edges
def route(state: State) -> Literal["b", END]:
    if len(state["aggregate"]) < 7:
        return "b"
    else:
        return END

builder.add_edge(START, "a")
builder.add_conditional_edges("a", route)
builder.add_edge("b", "c")
builder.add_edge("b", "d")
builder.add_edge(["c", "d"], "a")
graph = builder.compile()
from IPython.display import Image, display

display(Image(graph.get_graph().draw_mermaid_png()))
带分支的复杂循环图这个图看起来很复杂,但可以概念化为超步循环:
  1. 节点 A
  2. 节点 B
  3. 节点 C 和 D
  4. 节点 A
我们有一个四步的超步循环,其中节点 C 和 D 并发执行。像之前一样调用图,我们看到在达到终止条件之前,我们完成了两个完整的“循环”:
result = graph.invoke({"aggregate": []})
Node A sees []
Node B sees ['A']
Node D sees ['A', 'B']
Node C sees ['A', 'B']
Node A sees ['A', 'B', 'C', 'D']
Node B sees ['A', 'B', 'C', 'D', 'A']
Node D sees ['A', 'B', 'C', 'D', 'A', 'B']
Node C sees ['A', 'B', 'C', 'D', 'A', 'B']
Node A sees ['A', 'B', 'C', 'D', 'A', 'B', 'C', 'D']
然而,如果我们将递归限制设置为四,我们只完成一个循环,因为每个循环是四个超步。
from langgraph.errors import GraphRecursionError

try:
    result = graph.invoke({"aggregate": []}, {"recursion_limit": 4})
except GraphRecursionError:
    print("Recursion Error")
Node A sees []
Node B sees ['A']
Node C sees ['A', 'B']
Node D sees ['A', 'B']
Node A sees ['A', 'B', 'C', 'D']
Recursion Error

异步

当并发运行I/O 密集型代码(例如,向聊天模型提供商发出并发 API 请求)时,使用异步编程范式可以显著提高性能。 要将图的 sync 实现转换为 async 实现,您需要:
  1. 更新 nodes 使用 async def 而不是 def
  2. 更新内部代码以适当使用 await
  3. 根据需要使用 .ainvoke.astream 调用图。
由于许多 LangChain 对象都实现了具有所有 sync 方法的 async 变体的Runnable Protocol,因此将 sync 图升级到 async 图通常相当快。 请参见下面的示例。为了演示底层 LLM 的异步调用,我们将包含一个聊天模型:
  • OpenAI
  • Anthropic
  • Azure
  • Google Gemini
  • AWS Bedrock
👉 阅读 OpenAI 聊天模型集成文档
pip install -U "langchain[openai]"
import os
from langchain.chat_models import init_chat_model

os.environ["OPENAI_API_KEY"] = "sk-..."

model = init_chat_model("gpt-4.1")
from langchain.chat_models import init_chat_model
from langgraph.graph import MessagesState, StateGraph

async def node(state: MessagesState):  
    new_message = await llm.ainvoke(state["messages"])  
    return {"messages": [new_message]}

builder = StateGraph(MessagesState).add_node(node).set_entry_point("node")
graph = builder.compile()

input_message = {"role": "user", "content": "Hello"}
result = await graph.ainvoke({"messages": [input_message]})  
异步流式传输 有关异步流式传输的示例,请参阅流式传输指南

使用 Command 结合控制流和状态更新

结合控制流(边)和状态更新(节点)可能很有用。例如,您可能希望在同一个节点中同时执行状态更新并决定下一步要前往哪个节点。LangGraph 提供了一种通过从节点函数返回 Command 对象来实现此目的的方法。
def my_node(state: State) -> Command[Literal["my_other_node"]]:
    return Command(
        # state update
        update={"foo": "bar"},
        # control flow
        goto="my_other_node"
    )
我们将在下面展示一个端到端示例。让我们创建一个包含 3 个节点的简单图:A、B 和 C。我们将首先执行节点 A,然后根据节点 A 的输出决定下一步是前往节点 B 还是节点 C。
import random
from typing_extensions import TypedDict, Literal
from langgraph.graph import StateGraph, START
from langgraph.types import Command

# Define graph state
class State(TypedDict):
    foo: str

# Define the nodes

def node_a(state: State) -> Command[Literal["node_b", "node_c"]]:
    print("Called A")
    value = random.choice(["b", "c"])
    # this is a replacement for a conditional edge function
    if value == "b":
        goto = "node_b"
    else:
        goto = "node_c"

    # note how Command allows you to BOTH update the graph state AND route to the next node
    return Command(
        # this is the state update
        update={"foo": value},
        # this is a replacement for an edge
        goto=goto,
    )

def node_b(state: State):
    print("Called B")
    return {"foo": state["foo"] + "b"}

def node_c(state: State):
    print("Called C")
    return {"foo": state["foo"] + "c"}
我们现在可以使用上述节点创建 StateGraph。请注意,该图没有用于路由的条件边!这是因为控制流是使用 node_a 内部的 Command 定义的。
builder = StateGraph(State)
builder.add_edge(START, "node_a")
builder.add_node(node_a)
builder.add_node(node_b)
builder.add_node(node_c)
# NOTE: there are no edges between nodes A, B and C!

graph = builder.compile()
您可能已经注意到,我们使用 Command 作为返回类型注解,例如 Command[Literal["node_b", "node_c"]]。这对于图渲染是必要的,并告诉 LangGraph node_a 可以导航到 node_bnode_c
from IPython.display import display, Image

display(Image(graph.get_graph().draw_mermaid_png()))
基于命令的图导航 如果我们将图多次运行,我们会看到它根据节点 A 中的随机选择采取不同的路径(A -> B 或 A -> C)。
graph.invoke({"foo": ""})
Called A
Called C
如果您正在使用子图,您可能希望从子图中的节点导航到不同的子图(即父图中的不同节点)。为此,您可以在 Command 中指定 graph=Command.PARENT
def my_node(state: State) -> Command[Literal["my_other_node"]]:
    return Command(
        update={"foo": "bar"},
        goto="other_subgraph",  # where `other_subgraph` is a node in the parent graph
        graph=Command.PARENT
    )
让我们用上面的例子来演示这一点。我们将通过将上面例子中的 nodeA 更改为一个单节点图,然后将其作为子图添加到我们的父图中来实现。
使用 Command.PARENT 更新状态 当您从子图节点向父图节点发送更新,用于父图和子图状态模式共享的键时,您**必须**为父图状态中要更新的键定义一个Reducer。请参阅下面的示例。
import operator
from typing_extensions import Annotated

class State(TypedDict):
    # NOTE: we define a reducer here
    foo: Annotated[str, operator.add]  

def node_a(state: State):
    print("Called A")
    value = random.choice(["a", "b"])
    # this is a replacement for a conditional edge function
    if value == "a":
        goto = "node_b"
    else:
        goto = "node_c"

    # note how Command allows you to BOTH update the graph state AND route to the next node
    return Command(
        update={"foo": value},
        goto=goto,
        # this tells LangGraph to navigate to node_b or node_c in the parent graph
        # NOTE: this will navigate to the closest parent graph relative to the subgraph
        graph=Command.PARENT,  
    )

subgraph = StateGraph(State).add_node(node_a).add_edge(START, "node_a").compile()

def node_b(state: State):
    print("Called B")
    # NOTE: since we've defined a reducer, we don't need to manually append
    # new characters to existing 'foo' value. instead, reducer will append these
    # automatically (via operator.add)
    return {"foo": "b"}  

def node_c(state: State):
    print("Called C")
    return {"foo": "c"}  

builder = StateGraph(State)
builder.add_edge(START, "subgraph")
builder.add_node("subgraph", subgraph)
builder.add_node(node_b)
builder.add_node(node_c)

graph = builder.compile()
graph.invoke({"foo": ""})
Called A
Called C

在工具内部使用

一个常见的用例是从工具内部更新图状态。例如,在客户支持应用程序中,您可能希望在对话开始时根据客户的帐号或 ID 查找客户信息。要从工具更新图状态,您可以从工具返回 Command(update={"my_custom_key": "foo", "messages": [...]})
@tool
def lookup_user_info(tool_call_id: Annotated[str, InjectedToolCallId], config: RunnableConfig):
    """Use this to look up user information to better assist them with their questions."""
    user_info = get_user_info(config.get("configurable", {}).get("user_id"))
    return Command(
        update={
            # update the state keys
            "user_info": user_info,
            # update the message history
            "messages": [ToolMessage("Successfully looked up user information", tool_call_id=tool_call_id)]
        }
    )
当从工具返回 Commandmessages 列表必须包含 ToolMessage 时,您**必须**在 Command.update 中包含 messages(或用于消息历史记录的任何状态键)。这对于生成有效的消息历史记录是必要的(LLM 提供商要求带有工具调用的 AI 消息后面跟着工具结果消息)。
如果您使用的工具通过 Command 更新状态,我们建议使用预构建的 ToolNode,它会自动处理工具返回的 Command 对象并将其传播到图状态。如果您正在编写调用工具的自定义节点,则需要手动将工具返回的 Command 对象作为节点的更新进行传播。

可视化您的图

在这里,我们演示了如何可视化您创建的图。 您可以可视化任何任意的 ,包括 StateGraph 让我们来画一些分形吧 :).
import random
from typing import Annotated, Literal
from typing_extensions import TypedDict
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from langgraph.graph.message import add_messages

class State(TypedDict):
    messages: Annotated[list, add_messages]

class MyNode:
    def __init__(self, name: str):
        self.name = name
    def __call__(self, state: State):
        return {"messages": [("assistant", f"Called node {self.name}")]}

def route(state) -> Literal["entry_node", END]:
    if len(state["messages"]) > 10:
        return END
    return "entry_node"

def add_fractal_nodes(builder, current_node, level, max_level):
    if level > max_level:
        return
    # Number of nodes to create at this level
    num_nodes = random.randint(1, 3)  # Adjust randomness as needed
    for i in range(num_nodes):
        nm = ["A", "B", "C"][i]
        node_name = f"node_{current_node}_{nm}"
        builder.add_node(node_name, MyNode(node_name))
        builder.add_edge(current_node, node_name)
        # Recursively add more nodes
        r = random.random()
        if r > 0.2 and level + 1 < max_level:
            add_fractal_nodes(builder, node_name, level + 1, max_level)
        elif r > 0.05:
            builder.add_conditional_edges(node_name, route, node_name)
        else:
            # End
            builder.add_edge(node_name, END)

def build_fractal_graph(max_level: int):
    builder = StateGraph(State)
    entry_point = "entry_node"
    builder.add_node(entry_point, MyNode(entry_point))
    builder.add_edge(START, entry_point)
    add_fractal_nodes(builder, entry_point, 1, max_level)
    # Optional: set a finish point if required
    builder.add_edge(entry_point, END)  # or any specific node
    return builder.compile()

app = build_fractal_graph(3)

Mermaid

我们还可以将图类转换为 Mermaid 语法。
print(app.get_graph().draw_mermaid())
%%{init: {'flowchart': {'curve': 'linear'}}}%%
graph TD;
    tart__([<p>__start__</p>]):::first
    ry_node(entry_node)
    e_entry_node_A(node_entry_node_A)
    e_entry_node_B(node_entry_node_B)
    e_node_entry_node_B_A(node_node_entry_node_B_A)
    e_node_entry_node_B_B(node_node_entry_node_B_B)
    e_node_entry_node_B_C(node_node_entry_node_B_C)
    nd__([<p>__end__</p>]):::last
    tart__ --> entry_node;
    ry_node --> __end__;
    ry_node --> node_entry_node_A;
    ry_node --> node_entry_node_B;
    e_entry_node_B --> node_node_entry_node_B_A;
    e_entry_node_B --> node_node_entry_node_B_B;
    e_entry_node_B --> node_node_entry_node_B_C;
    e_entry_node_A -.-> entry_node;
    e_entry_node_A -.-> __end__;
    e_node_entry_node_B_A -.-> entry_node;
    e_node_entry_node_B_A -.-> __end__;
    e_node_entry_node_B_B -.-> entry_node;
    e_node_entry_node_B_B -.-> __end__;
    e_node_entry_node_B_C -.-> entry_node;
    e_node_entry_node_B_C -.-> __end__;
    ssDef default fill:#f2f0ff,line-height:1.2
    ssDef first fill-opacity:0
    ssDef last fill:#bfb6fc

PNG

如果需要,我们可以将图渲染成 .png 格式。这里我们可以使用三种选项:
  • 使用 Mermaid.ink API(无需额外包)
  • 使用 Mermaid + Pyppeteer (需要 pip install pyppeteer)
  • 使用 graphviz(需要 pip install graphviz
使用 Mermaid.Ink 默认情况下,draw_mermaid_png() 使用 Mermaid.Ink 的 API 生成图表。
from IPython.display import Image, display
from langchain_core.runnables.graph import CurveStyle, MermaidDrawMethod, NodeStyles

display(Image(app.get_graph().draw_mermaid_png()))
分形图可视化 使用 Mermaid + Pyppeteer
import nest_asyncio

nest_asyncio.apply()  # Required for Jupyter Notebook to run async functions

display(
    Image(
        app.get_graph().draw_mermaid_png(
            curve_style=CurveStyle.LINEAR,
            node_colors=NodeStyles(first="#ffdfba", last="#baffc9", default="#fad7de"),
            wrap_label_n_words=9,
            output_file_path=None,
            draw_method=MermaidDrawMethod.PYPPETEER,
            background_color="white",
            padding=10,
        )
    )
)
使用 Graphviz
try:
    display(Image(app.get_graph().draw_png()))
except ImportError:
    print(
        "You likely need to install dependencies for pygraphviz, see more here https://github.com/pygraphviz/pygraphviz/blob/main/INSTALL.txt"
    )

以编程方式连接这些文档到 Claude、VSCode 等,通过 MCP 获取实时答案。
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