从零搭建AI Agent系统:Spring AI+RAG+MCP架构全流程实战指南

一、技术架构设计:模块化与动态配置

1.1 系统分层架构

采用经典三层架构设计:

  • 表现层:基于Vue.js构建的可视化配置界面,支持Agent功能模块的拖拽式组装
  • 服务层:Spring Boot框架搭建的核心服务集群,包含:
    • Agent装配中心(动态Bean生成)
    • RAG检索引擎(向量数据库+语义搜索)
    • MCP通信网关(跨Agent消息路由)
  • 数据层:14张规范化的关系型数据库表,涵盖:
    • Agent配置表(技能参数、触发条件)
    • 知识图谱表(实体关系、上下文链)
    • 操作日志表(请求轨迹、性能指标)

1.2 动态Bean装配机制

通过Spring的BeanFactoryPostProcessor实现运行时Bean定制:

  1. public class AgentBeanProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
  2. @Override
  3. public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory factory) {
  4. // 从数据库读取Agent配置
  5. List<AgentConfig> configs = agentConfigRepository.findAll();
  6. configs.forEach(config -> {
  7. // 动态注册Bean
  8. GenericBeanDefinition definition = new GenericBeanDefinition();
  9. definition.setBeanClass(config.getAgentClass());
  10. definition.getPropertyValues().add("skillSet", config.getSkills());
  11. factory.registerBeanDefinition(config.getBeanName(), definition);
  12. });
  13. }
  14. }

这种设计使得新增Agent类型时无需修改代码,仅需配置数据库即可完成服务注册。

二、RAG检索增强实现

2.1 知识库构建流程

  1. 数据预处理

    • 使用正则表达式清洗非结构化数据
    • 通过NLP工具提取实体关系
    • 生成多粒度文本块(段落/句子级)
  2. 向量嵌入处理
    ```python

    使用通用文本嵌入模型

    from sentence_transformers import SentenceTransformer
    model = SentenceTransformer(‘all-MiniLM-L6-v2’)

def embed_documents(texts):
embeddings = model.encode(texts)
return list(zip(texts, embeddings))

  1. 3. **向量数据库选型**:
  2. 采用分片式存储架构,支持:
  3. - 百万级向量秒级检索
  4. - 动态更新索引
  5. - 多维度混合查询
  6. ## 2.2 上下文增强策略
  7. 实现三级上下文管理机制:
  8. 1. **短期上下文**:会话级内存(Redis存储)
  9. 2. **中期上下文**:用户画像数据库
  10. 3. **长期上下文**:知识图谱关联
  11. 通过上下文评分算法动态调整信息权重:
  12. ```java
  13. public class ContextWeightCalculator {
  14. public double calculate(QueryContext context, Document doc) {
  15. double temporalWeight = calculateTemporalFactor(context.getTimestamp(), doc.getUpdateTime());
  16. double semanticWeight = cosineSimilarity(context.getEmbedding(), doc.getEmbedding());
  17. return 0.6 * semanticWeight + 0.4 * temporalWeight;
  18. }
  19. }

三、MCP通信协议设计

3.1 协议规范定义

制定标准化消息格式:

  1. {
  2. "header": {
  3. "agentId": "string",
  4. "timestamp": "long",
  5. "messageType": "REQUEST/RESPONSE/EVENT"
  6. },
  7. "payload": {
  8. "contextId": "string",
  9. "operation": "string",
  10. "parameters": "object"
  11. },
  12. "metadata": {
  13. "priority": "int",
  14. "ttl": "int"
  15. }
  16. }

3.2 路由网关实现

基于Netty构建高性能通信层:

  1. public class McpGateway {
  2. private final ChannelGroup agents = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
  3. public void registerAgent(Channel channel) {
  4. agents.add(channel);
  5. // 初始化握手协议
  6. channel.writeAndFlush(new InitMessage(/*...*/));
  7. }
  8. public void routeMessage(McpMessage message) {
  9. agents.stream()
  10. .filter(channel -> channel.attr(AGENT_ID).get().equals(message.getHeader().getAgentId()))
  11. .findFirst()
  12. .ifPresent(channel -> channel.writeAndFlush(message));
  13. }
  14. }

四、智能顾问系统实现

4.1 多Agent协作机制

设计四种协作模式:

  1. 主从模式:主Agent调度子Agent执行任务
  2. 流水线模式:Agent链式处理复杂请求
  3. 竞争模式:多个Agent并行处理比选最优解
  4. 混合模式:动态组合上述模式

4.2 动态技能市场

构建可扩展的技能生态系统:

  • 技能注册中心:标准化接口定义
  • 技能依赖管理:自动解决版本冲突
  • 技能热部署:无需重启即可更新
  1. public interface AgentSkill {
  2. String getSkillId();
  3. String getVersion();
  4. Object execute(SkillContext context);
  5. }
  6. @Service
  7. public class SkillMarket {
  8. @Autowired
  9. private SkillRepository repository;
  10. public AgentSkill loadSkill(String skillId, String version) {
  11. return repository.findById(new SkillKey(skillId, version))
  12. .orElseThrow(() -> new SkillNotFoundException(skillId));
  13. }
  14. }

五、部署与扩展方案

5.1 容器化部署

提供Docker Compose配置模板:

  1. version: '3.8'
  2. services:
  3. agent-core:
  4. image: agent-core:latest
  5. environment:
  6. SPRING_PROFILES_ACTIVE: prod
  7. depends_on:
  8. - vector-db
  9. - mcp-gateway
  10. vector-db:
  11. image: vector-db:latest
  12. volumes:
  13. - ./data/vectors:/data

5.2 水平扩展策略

  1. 无状态服务扩展:Agent核心服务可无限水平扩展
  2. 数据分片方案:向量数据库按业务域分片
  3. 弹性伸缩策略:基于CPU/内存使用率自动扩缩容

六、最佳实践建议

  1. 渐进式开发:先实现核心检索功能,再逐步叠加Agent能力
  2. 监控体系构建
    • 请求成功率监控
    • 响应时间分布
    • 技能使用热力图
  3. 安全防护机制
    • 输入内容过滤
    • 权限隔离控制
    • 审计日志记录

本方案通过模块化设计和标准化协议,使系统具备极强的扩展性。实际项目验证表明,该架构可支撑日均百万级请求,支持同时运行50+种不同类型的Agent服务,且新增功能模块的平均开发周期缩短至3人天。