概述

路由器模式是一种多代理架构,其中路由步骤对输入进行分类并将其定向到专门化的代理,结果被综合为组合响应。当您的组织知识跨越不同的垂直领域(每个都需要自己代理和专门工具及提示的独立知识领域)时,此模式表现出色。 在本教程中,您将构建一个多源知识库路由器,通过一个现实的企业场景展示这些优势。该系统将协调三个专家:
  • 一个GitHub 代理,用于搜索代码、问题和拉取请求。
  • 一个Notion 代理,用于搜索内部文档和 wiki。
  • 一个Slack 代理,用于搜索相关主题和讨论。
当用户问”如何对 API 请求进行身份验证?“时,路由器将查询分解为特定来源的子问题,并行路由到相关代理,然后将结果综合为连贯的答案。

为什么使用路由器?

路由器模式提供多个优势:
  • 并行执行:同时查询多个来源,与顺序方法相比减少延迟。
  • 专门化代理:每个垂直领域都有针对其领域优化的专注工具和提示。
  • 选择性路由:并非每个查询都需要每个来源——路由器智能选择相关垂直领域。
  • 有针对性的子问题:每个代理收到针对其领域量身定制的问题,提高结果质量。
  • 清晰综合:来自多个来源的结果被组合成单一、连贯的响应。

概念

我们将涵盖以下概念:
路由器 vs. 子代理子代理模式也可以路由到多个代理。当您需要专门的预处理、自定义路由逻辑或想要对并行执行进行显式控制时,使用路由器模式。当您希望 LLM 动态决定调用哪些代理时,使用子代理模式。

设置

安装

本教程需要 langchainlanggraph 包:
pip install langchain langgraph
有关更多详细信息,请参阅我们的安装指南

LangSmith

设置 LangSmith 来检查代理内部发生的情况。然后设置以下环境变量:
export LANGSMITH_TRACING="true"
export LANGSMITH_API_KEY="..."

选择 LLM

从 LangChain 的集成套件中选择一个聊天模型:
👉 Read the OpenAI chat model integration docs
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-5.2")

1. 定义状态

首先,定义状态模式。我们使用三种类型:
  • AgentInput:传递给每个子代理的简单状态(只是一个查询)
  • AgentOutput:每个子代理返回的结果(来源名称 + 结果)
  • RouterState:主工作流程状态,跟踪查询、分类、结果和最终答案
from typing import Annotated, Literal, TypedDict
import operator


class AgentInput(TypedDict):
    """Simple input state for each subagent."""
    query: str


class AgentOutput(TypedDict):
    """Output from each subagent."""
    source: str
    result: str


class Classification(TypedDict):
    """A single routing decision: which agent to call with what query."""
    source: Literal["github", "notion", "slack"]
    query: str


class RouterState(TypedDict):
    query: str
    classifications: list[Classification]
    results: Annotated[list[AgentOutput], operator.add]    # Reducer 收集并行结果
    final_answer: str
results 字段使用一个归约器(Python 中的 operator.add,JS 中的 concat 函数)将并行代理执行的结果收集到单个列表中。

2. 为每个垂直领域定义工具

为每个知识领域创建工具。在生产系统中,这些会调用实际的 API。对于本教程,我们使用返回模拟数据的存根实现。我们在 3 个垂直领域中定义了 7 个工具:GitHub(搜索代码、问题、PR)、Notion(搜索文档、获取页面)和 Slack(搜索消息、获取主题)。
from langchain.tools import tool


@tool
def search_code(query: str, repo: str = "main") -> str:
    """Search code in GitHub repositories."""
    return f"Found code matching '{query}' in {repo}: authentication middleware in src/auth.py"


@tool
def search_issues(query: str) -> str:
    """Search GitHub issues and pull requests."""
    return f"Found 3 issues matching '{query}':   #142 (API auth docs), #89 (OAuth flow), #203 (token refresh)"


@tool
def search_prs(query: str) -> str:
    """Search pull requests for implementation details."""
    return f"PR   #156 added JWT authentication, PR #178 updated OAuth scopes"


@tool
def search_notion(query: str) -> str:
    """Search Notion workspace for documentation."""
    return f"Found documentation: 'API Authentication Guide' - covers OAuth2 flow, API keys, and JWT tokens"


@tool
def get_page(page_id: str) -> str:
    """Get a specific Notion page by ID."""
    return f"Page content: Step-by-step authentication setup instructions"


@tool
def search_slack(query: str) -> str:
    """Search Slack messages and threads."""
    return f"Found discussion in   #engineering: 'Use Bearer tokens for API auth, see docs for refresh flow'"


@tool
def get_thread(thread_id: str) -> str:
    """Get a specific Slack thread."""
    return f"Thread discusses best practices for API key rotation"

3. 创建专门化代理

为每个垂直领域创建一个代理。每个代理都有领域特定的工具和针对其知识来源优化的提示。所有三个代理遵循相同的模式——只有工具和系统提示不同。
from langchain.agents import create_agent
from langchain.chat_models import init_chat_model

model = init_chat_model("openai:gpt-4.1")

github_agent = create_agent(
    model,
    tools=[search_code, search_issues, search_prs],
    system_prompt=(
        "You are a GitHub expert. Answer questions about code, "
        "API references, and implementation details by searching "
        "repositories, issues, and pull requests."
    ),
)

notion_agent = create_agent(
    model,
    tools=[search_notion, get_page],
    system_prompt=(
        "You are a Notion expert. Answer questions about internal "
        "processes, policies, and team documentation by searching "
        "the organization's Notion workspace."
    ),
)

slack_agent = create_agent(
    model,
    tools=[search_slack, get_thread],
    system_prompt=(
        "You are a Slack expert. Answer questions by searching "
        "relevant threads and discussions where team members have "
        "shared knowledge and solutions."
    ),
)

4. 构建路由器工作流程

现在使用 StateGraph 构建路由器工作流程。工作流程有四个主要步骤:
  1. 分类:分析查询并确定要调用哪些代理以及使用什么子问题
  2. 路由:使用 Send 并行扇出到选定的代理
  3. 查询代理:每个代理接收一个简单的 AgentInput 并返回一个 AgentOutput
  4. 综合:将收集的结果组合成连贯的响应
from pydantic import BaseModel, Field
from langgraph.graph import StateGraph, START, END
from langgraph.types import Send

router_llm = init_chat_model("openai:gpt-4.1-mini")


# 为分类器定义结构化输出模式
class ClassificationResult(BaseModel):
    """Result of classifying a user query into agent-specific sub-questions."""
    classifications: list[Classification] = Field(
        description="List of agents to invoke with their targeted sub-questions"
    )


def classify_query(state: RouterState) -> dict:
    """Classify query and determine which agents to invoke."""
    structured_llm = router_llm.with_structured_output(ClassificationResult)

    result = structured_llm.invoke([
        {
            "role": "system",
            "content": """Analyze this query and determine which knowledge bases to consult.
For each relevant source, generate a targeted sub-question optimized for that source.

Available sources:
- github: Code, API references, implementation details, issues, pull requests
- notion: Internal documentation, processes, policies, team wikis
- slack: Team discussions, informal knowledge sharing, recent conversations

Return ONLY the sources that are relevant to the query. Each source should have
a targeted sub-question optimized for that specific knowledge domain.

Example for "How do I authenticate API requests?":
- github: "What authentication code exists? Search for auth middleware, JWT handling"
- notion: "What authentication documentation exists? Look for API auth guides"
(slack omitted because it's not relevant for this technical question)"""
        },
        {"role": "user", "content": state["query"]}
    ])

    return {"classifications": result.classifications}


def route_to_agents(state: RouterState) -> list[Send]:
    """Fan out to agents based on classifications."""
    return [
        Send(c["source"], {"query": c["query"]})
        for c in state["classifications"]
    ]


def query_github(state: AgentInput) -> dict:
    """Query the GitHub agent."""
    result = github_agent.invoke({
        "messages": [{"role": "user", "content": state["query"]}]
    })
    return {"results": [{"source": "github", "result": result["messages"][-1].content}]}


def query_notion(state: AgentInput) -> dict:
    """Query the Notion agent."""
    result = notion_agent.invoke({
        "messages": [{"role": "user", "content": state["query"]}]
    })
    return {"results": [{"source": "notion", "result": result["messages"][-1].content}]}


def query_slack(state: AgentInput) -> dict:
    """Query the Slack agent."""
    result = slack_agent.invoke({
        "messages": [{"role": "user", "content": state["query"]}]
    })
    return {"results": [{"source": "slack", "result": result["messages"][-1].content}]}


def synthesize_results(state: RouterState) -> dict:
    """Combine results from all agents into a coherent answer."""
    if not state["results"]:
        return {"final_answer": "No results found from any knowledge source."}

    # Format results for synthesis
    formatted = [
        f"**From {r['source'].title()}:**\n{r['result']}"
        for r in state["results"]
    ]

    synthesis_response = router_llm.invoke([
        {
            "role": "system",
            "content": f"""Synthesize these search results to answer the original question: "{state['query']}"

- Combine information from multiple sources without redundancy
- Highlight the most relevant and actionable information
- Note any discrepancies between sources
- Keep the response concise and well-organized"""
        },
        {"role": "user", "content": "\n\n".join(formatted)}
    ])

    return {"final_answer": synthesis_response.content}

5. 编译工作流程

现在通过连接节点和边来组装工作流程。关键是使用 add_conditional_edges 与路由函数来启用并行执行:
workflow = (
    StateGraph(RouterState)
    .add_node("classify", classify_query)
    .add_node("github", query_github)
    .add_node("notion", query_notion)
    .add_node("slack", query_slack)
    .add_node("synthesize", synthesize_results)
    .add_edge(START, "classify")
    .add_conditional_edges("classify", route_to_agents, ["github", "notion", "slack"])
    .add_edge("github", "synthesize")
    .add_edge("notion", "synthesize")
    .add_edge("slack", "synthesize")
    .add_edge("synthesize", END)
    .compile()
)
add_conditional_edges 调用通过 route_to_agents 函数将 classify 节点连接到代理节点。当 route_to_agents 返回多个 Send 对象时,这些节点并行执行。

6. 使用路由器

使用跨多个知识领域的查询测试您的路由器:
result = workflow.invoke({
    "query": "How do I authenticate API requests?"
})

print("Original query:", result["query"])
print("\nClassifications:")
for c in result["classifications"]:
    print(f"  {c['source']}: {c['query']}")
print("\n" + "=" * 60 + "\n")
print("Final Answer:")
print(result["final_answer"])
预期输出:
Original query: How do I authenticate API requests?

Classifications:
  github: What authentication code exists? Search for auth middleware, JWT handling
  notion: What authentication documentation exists? Look for API auth guides

============================================================

Final Answer:
To authenticate API requests, you have several options:

1. **JWT Tokens**: The recommended approach for most use cases.
   Implementation details are in `src/auth.py` (PR   #156)。

2. **OAuth2 Flow**: For third-party integrations, follow the OAuth2
   flow documented in Notion's 'API Authentication Guide'.

3. **API Keys**: For server-to-server communication, use Bearer tokens
   in the Authorization header.

For token refresh handling, see issue #203 and PR #178 for the latest
OAuth scope updates.
路由器分析了查询,对其进行分类以确定要调用哪些代理(GitHub 和 Notion,但对于这个技术问题不调用 Slack),并行查询了两个代理,并将结果综合为连贯的答案。

7. 理解架构

路由器工作流程遵循明确的模式:

分类阶段

classify_query 函数使用结构化输出来分析用户的查询并确定要调用哪些代理。这正是路由智能所在:
  • 使用 Pydantic 模型(Python)或 Zod 模式(JS)来确保有效输出
  • 返回 Classification 对象列表,每个对象都有 source 和有针对性的 query
  • 只包含相关来源——不相关的来源被简单地省略
这种结构化方法比自由格式 JSON 解析更可靠,并使路由逻辑明确。

使用 Send 进行并行执行

route_to_agents 函数将分类映射到 Send 对象。每个 Send 指定目标节点和要传递的状态:
# 分类:[{"source": "github", "query": "..."}, {"source": "notion", "query": "..."}]
# 变为:
[Send("github", {"query": "..."}), Send("notion", {"query": "..."})]
# 两个代理同时执行,每个代理只接收它需要的查询
每个代理节点接收一个只有 query 字段的简单 AgentInput——而不是完整路由器状态。这保持了接口的清晰和明确。

使用归约器收集结果

代理结果通过归约器流回主状态。每个代理返回:
{"results": [{"source": "github", "result": "..."}]}
归约器(Python 中的 operator.add)连接这些列表,将所有并行结果收集到 state["results"] 中。

综合阶段

所有代理完成后,synthesize_results 函数遍历收集的结果:
  • 等待所有并行分支完成(LangGraph 自动处理)
  • 引用原始查询以确保答案回答了用户询问的内容
  • 组合来自所有来源的信息,无冗余
部分结果:在本教程中,所有选定的代理必须在综合之前完成。

8. 完整工作示例

以下是整合在一起的可运行脚本:

9. 高级:有状态路由器

我们目前构建的路由器是无状态的(每个请求独立处理,调用之间没有记忆)。对于多轮对话,您需要一个有状态的方法。

工具包装器方法

添加对话记忆最简单的方法是将无状态路由器包装为对话代理可以调用的工具:
from langgraph.checkpoint.memory import InMemorySaver


@tool
def search_knowledge_base(query: str) -> str:
    """Search across multiple knowledge sources (GitHub, Notion, Slack).

    Use this to find information about code, documentation, or team discussions.
    """
    result = workflow.invoke({"query": query})
    return result["final_answer"]


conversational_agent = create_agent(
    model,
    tools=[search_knowledge_base],
    system_prompt=(
        "You are a helpful assistant that answers questions about our organization. "
        "Use the search_knowledge_base tool to find information across our code, "
        "documentation, and team discussions."
    ),
    checkpointer=InMemorySaver(),
)
这种方法保持路由器无状态,而对话代理处理记忆和上下文。用户可以进行多轮对话,代理将根据需要调用路由器工具。
config = {"configurable": {"thread_id": "user-123"}}

result = conversational_agent.invoke(
    {"messages": [{"role": "user", "content": "How do I authenticate API requests?"}]},
    config
)
print(result["messages"][-1].content)

result = conversational_agent.invoke(
    {"messages": [{"role": "user", "content": "What about rate limiting for those endpoints?"}]},
    config
)
print(result["messages"][-1].content)
对于大多数用例,推荐使用工具包装器方法。它提供了清晰的分离:路由器处理多来源查询,而对话代理处理上下文和记忆。

完全持久化方法

如果您需要路由器本身维护状态——例如,在路由决策中使用先前的搜索结果——请使用持久化在路由器级别存储消息历史。
有状态路由器增加了复杂性。 当在轮次之间路由到不同的代理时,如果代理具有不同的语气或提示,对话可能会感觉不一致。请考虑使用交接模式子代理模式——两者都为具有不同代理的多轮对话提供了更清晰的语义。

10. 关键要点

路由器模式在以下情况下表现出色:
  • 明确的垂直领域:每个都需要专门工具和提示的独立知识领域
  • 并行查询需求:受益于同时查询多个来源的问题
  • 综合要求:需要将来自多个来源的结果组合成连贯响应
该模式有三个阶段:分解(分析查询并生成有针对性的子问题)、路由(并行执行查询)和综合(组合结果)。
何时使用路由器模式当您有多个独立的知识来源、需要低延迟并行查询,并希望对路由逻辑进行显式控制时,使用路由器模式。对于具有动态工具选择的更简单用例,请考虑子代理模式。对于代理需要按顺序与用户对话的工作流程,请考虑交接

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