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Agent 结构化输出

在Agent开发中,OutputParser用于将模型返回的字符串解析为程序可处理的数据。常用方式包括JsonOutputParser、PydanticOutputParser及更便捷的with_structured_output。其中with_structured_output是优先推荐方案,但处理流式文本或非JSON格式时,可使用Parser实现更可控的

本文目录

    在 Agent 开发里,很多时候模型返回的结果并不是直接给人看的,而是要交给下游程序继续处理。比如提取用户资料、判断任务类型、生成工具调用参数、甚至直接返回一个可持久化的 JSON 数据。

    这时候,Output Parser 就派上用场了。

    一句话先记住:Output Parser 就干一件事——把模型返回的字符串,解析成程序更好处理的数据。

    这篇会把几个核心概念串一遍,包括 JsonOutputParser、PydanticOutputParser,以及更便捷的 with_structured_output,还会聊聊流式输出和怎么处理 XML 这类非 JSON 格式。

    JsonOutputParser
      -> PydanticOutputParser
      -> with_structured_output
      -> Parser / Tool / with_structured_output 的区别
      -> 什么时候需要 Output Parser
      -> 流式输出
      -> 非 JSON 格式
    

    为什么需要 Parser

    最直接的想法是:在 Prompt 里要求模型返回 JSON,然后自己 json.loads()。

    但问题在于,模型经常不按套路出牌,比如返回这样的内容:

    ```json
    {
      "name": "勒布朗·詹姆斯"
    }
    ```
    

    这对人来说一眼就能看懂,但 json.loads() 拿到带 Markdown 代码块的字符串就直接报错了。

    Output Parser 解决的就是这类问题:自动在 Prompt 里补充格式要求,接收模型返回的原始文本,然后把真正的对象解析出来。遇到 Markdown 包裹的 JSON 代码块时,也能更稳健地处理。

    JsonOutputParser

    JsonOutputParser 是最基础的结构化解析方式,适合处理普通 JSON。

    from langchain_core.output_parsers import JsonOutputParser
    
    # 1. 创建 JSON 解析器
    parser = JsonOutputParser()
    
    # 2. 把格式说明放进 prompt,让模型知道应该返回什么格式
    question = f"""请介绍一下勒布朗詹姆斯的信息。
    请以 JSON 格式返回,包含以下字段:
    - name:姓名
    - birth_year:出生年份
    - nationality:国籍
    - major_achievements:主要成就,数组
    {parser.get_format_instructions()}"""
    
    # 3. 调用模型,拿到原始文本
    response = model.invoke(question)
    
    # 4. 用 parser 把模型文本解析成对象
    result = parser.parse(response.content)
    

    这段代码里有三个关键点:JsonOutputParser() 创建解析器,get_format_instructions() 返回一段格式说明注入到 Prompt,parse() 则负责把模型返回的字符串解析成可用的 Python 对象。

    这里真正值得留意的是 get_format_instructions()——它会在后台告诉模型尽量按可解析的 JSON 输出,减少模型自由发挥的空间。

    PydanticOutputParser

    JsonOutputParser 只能说“我要 JSON”,但 PydanticOutputParser 可以进一步说明“这个 JSON 长什么样”,并且直接把结果解析成 Pydantic 对象。

    from langchain_core.output_parsers import PydanticOutputParser
    from pydantic import BaseModel, Field
    
    class PlayerInfo(BaseModel):
        name: str = Field(description="姓名")
        birth_year: int = Field(description="出生年份")
        nationality: str = Field(description="国籍")
        major_achievements: list[str] = Field(description="主要成就")
    
    # 1. 根据 Pydantic 模型创建 parser
    parser = PydanticOutputParser(pydantic_object=PlayerInfo)
    
    # 2. 把格式说明放进 prompt
    question = f"""请介绍一下勒布朗詹姆斯的信息。
    {parser.get_format_instructions()}"""
    
    # 3. 模型返回文本,parser 再解析成 Pydantic 对象
    response = model.invoke(question)
    result = parser.parse(response.content)
    

    这时候的格式说明会比普通 JSON 详细得多,因为字段名、字段类型和字段含义都要告诉模型,模型才能精准地按结构输出。

    简单总结这段代码:BaseModel 负责描述结构,Field(description=...) 负责给模型提供字段说明,PydanticOutputParser 则负责生成格式说明并解析结果。

    with_structured_output

    在常规的结构化输出场景下,更推荐优先使用模型的 with_structured_output()。

    from pydantic import BaseModel, Field
    
    class PlayerInfo(BaseModel):
        name: str = Field(description="姓名")
        birth_year: int = Field(description="出生年份")
        nationality: str = Field(description="国籍")
        major_achievements: list[str] = Field(description="主要成就")
    
    # 1. 让模型直接按 PlayerInfo 返回结构化对象
    structured_model = model.with_structured_output(PlayerInfo)
    
    # 2. 这里拿到的 result 已经是解析后的对象
    result = structured_model.invoke("介绍一下勒布朗詹姆斯")
    

    with_structured_output() 的好处是显而易见的:写法更短,schema 和模型调用绑定在一起,而且支持 tool calling 或 provider 原生结构化输出的模型,用它通常更稳定。

    一个简单的判断原则是:

    常规结构化输出:优先 with_structured_output
    需要手动控制 Prompt 或解析文本:使用 Output Parser
    

    底层大概做了什么

    with_structured_output() 可以理解成 LangChain 给常见结构化输出做的一层封装。它并不是简单地调用 parser.parse(),而是把 schema 交给模型适配层,让模型尽量按结构化方式返回结果。

    不同模型底层策略不完全一样,常见路线是:

    支持 provider 原生结构化输出:优先交给 provider 保证格式
    支持 tool calling:把 schema 转成“工具参数”形式,让模型生成 tool call 参数
    不支持这些能力:才可能退回到提示词约束 + parser 解析的方式
    

    所以它的定位很清晰:帮你把常见结构化输出封装起来,你不用太关心底层到底是 provider 原生能力、tool calling 还是 parser 解析。

    它的缺点

    with_structured_output() 省事,但并不是所有结构化场景都适合用它。

    主要缺点有这几个:

    • 它通常要等完整结构生成并解析之后,才返回一个可靠对象。
    • 它不适合边生成边展示自然语言文本的场景。
    • 它主要面向 JSON / schema 这类结构化对象,不适合 XML、YAML、Markdown 表格这类自定义文本格式。

    简单来说:如果只是拿结构化对象,with_structured_output() 最省事;如果你需要控制生成过程或解析过程,就回到 Output Parser。

    如果你还想要保留原始响应,可以使用支持 include_raw=True 的模型实现:

    # include_raw=True 会同时保留原始消息和解析结果,适合调试
    structured_model = model.with_structured_output(PlayerInfo, include_raw=True)
    response = structured_model.invoke("介绍一下勒布朗詹姆斯")
    print(response["raw"])
    print(response["parsed"])
    print(response["parsing_error"])
    

    这在调试结构化输出时非常有用,因为你能同时看到模型的原始消息、解析后的对象以及解析错误。

    什么时候需要 Output Parser

    学 Output Parser 不是为了替代 with_structured_output()。更准确地说:Output Parser 主要用在 with_structured_output() 实现不了,或者实现起来不舒服的场景。

    常见的有三类:

    1. 需要实时展示文本,同时最后还要拿结构化对象。
    2. 需要处理 XML、YAML、Markdown 表格等非标准 JSON 输出。
    3. 已经拿到一段模型返回的文本,后续程序还需要把它提取成 JSON / 对象。

    它的价值不在“更短”,而在“更可控”:

    with_structured_output:直接拿最终结构化对象
    Output Parser:先让模型生成文本,再由 parser 解析文本
    

    流式输出

    先看普通流式输出。

    # 普通 stream 返回的是模型原始消息流
    stream = model.stream("简单介绍勒布朗詹姆斯的信息。")
    full_content = ""
    for chunk in stream:
        content = chunk.content or ""
        full_content += content
        print(content, end="", flush=True)
    

    model.stream() 返回的是原始消息流,你可以边接收边展示,适合做“打字机效果”。

    但如果使用 with_structured_output():

    # with_structured_output 返回的是结构化模型
    structured_model = model.with_structured_output(PlayerInfo)
    stream = structured_model.stream("详细介绍勒布朗詹姆斯的信息。")
    for chunk in stream:
        print(chunk)
    

    你会发现看到的不是逐字文本,而是已经解析好的结构化对象。原因在于结构化输出通常要等模型生成完整参数并通过解析之后,才能给到一个可靠对象。

    如果想要“边展示文本,最后再拿结构化对象”,就可以用 parser:

    from langchain_core.output_parsers import PydanticOutputParser
    from pydantic import BaseModel, Field
    
    class PlayerInfo(BaseModel):
        name: str = Field(description="姓名")
        birth_year: int = Field(description="出生年份")
        nationality: str = Field(description="国籍")
        occupation: str = Field(description="职业")
    
    # 1. 根据结构创建 parser
    parser = PydanticOutputParser(pydantic_object=PlayerInfo)
    
    # 2. 格式说明放进 prompt
    prompt = f"""详细介绍勒布朗詹姆斯的信息。
    {parser.get_format_instructions()}"""
    
    # 3. 先按普通文本流接收模型输出
    stream = model.stream(prompt)
    full_content = ""
    for chunk in stream:
        content = chunk.content or ""
        full_content += content
        print(content, end="", flush=True)
    
    # 4. 文本收集完整后,再统一解析成结构化对象
    result = parser.parse(full_content)
    

    这个流程可以概括为:

    流式展示原始文本 -> 收集完整文本 -> parser.parse() 得到结构化对象
    

    XML 转换

    Output Parser 不只处理 JSON。有些场景不是要模型直接返回 JSON 对象,而是要它先返回 XML 这类文本格式,再由解析器转成程序能处理的数据。

    先用标准库写一个最小例子来理解这个流程:

    import xml.etree.ElementTree as ET
    
    # 1. 让模型按 XML 格式输出
    question = """请提取以下文本中的人物信息,并返回 XML:
    阿尔伯特·爱因斯坦出生于 1879 年,是一位伟大的物理学家。返回格式:
    
      姓名
      出生年份
      职业
    
    """
    
    # 2. 模型返回 XML 文本
    response = model.invoke(question)
    xml_text = response.content
    
    # 3. 标准库负责把 XML 文本解析成节点树
    root = ET.fromstring(xml_text)
    
    # 4. 再把节点树整理成程序更容易使用的 dict
    result = {
        "name": root.findtext("name"),
        "birth_year": root.findtext("birth_year"),
        "occupation": root.findtext("occupation"),
    }
    

    这段代码想表达的不是要你以后都手写 XML 解析,而是 Output Parser 的核心流程:Prompt 约束模型输出 XML -> 模型返回 XML 文本 -> parser 把 XML 转成对象。在真实项目里,完全可以把 ET.fromstring() 这段解析逻辑封装成自己的 parser,让调用模型和解析结果的边界更清晰。

    小结

    这一篇有几个核心点值得记住:

    1. JsonOutputParser 适合解析普通 JSON。
    2. PydanticOutputParser 可以描述更明确的字段结构。
    3. Pydantic schema 能让 Python 版结构更清楚。
    4. 常规结构化输出优先考虑 with_structured_output()。
    5. JsonOutputParser 可以用于流式解析部分 JSON。
    6. Output Parser 也可以处理 XML 这类非 JSON 格式。
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