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Spring AI,一个让 Spring 应用轻松拥抱 AI 的统一框架

作者:六边形架构
  • 2025-11-08
    广东
  • 本文字数:6934 字

    阅读完需:约 23 分钟

Spring AI,一个让Spring应用轻松拥抱AI的统一框架

文 / 勇哥原创文章,转载请联系授权


在前一篇文章中,我们探讨了《Java程序员该如何快速上手LLM应用开发呢?》。今天,让我们聚焦 Spring AI——这个被称为"Spring 开发者的 AI 赋能工具包"的框架,它为 Java 开发者打开了一扇通往 AI 世界的便捷之门。


作为一名在 Java 领域摸爬滚打快 20 年的"老码农",我见过太多团队在集成 AI 能力时遇到的痛点:开发语言不一致、重复造轮子、供应商锁定、复杂的配置管理、陡峭的学习曲线...Spring AI 的出现,就像给 Java 开发者提供了一套"AI 集成的标准接口",让 AI 功能的引入变得简单、统一、可扩展。


核心观点:Spring AI 是 Spring 开发者做 AI 集成的"瑞士军刀",它通过统一的 API 抽象和自动配置,让 Spring 应用能够轻松集成各类 AI 模型和服务,无需关心底层实现细节。

一、Spring AI:为什么它是 Spring 开发者的 AI 桥梁?

想象一下,你是一家使用 Spring 技术栈的企业技术负责人,现在需要在现有系统中集成 AI 能力:


开发团队熟悉 Spring Boot、Spring Cloud 的开发模式,希望保持一致的编程体验;架构师担心引入多个 AI 供应商会导致技术栈碎片化;运维团队关心配置管理和系统稳定性——大家都在为同一个目标努力,但面临的技术挑战各不相同。


Spring AI 就像一座精心设计的"桥梁",它提供了:


  • 统一的 API 抽象:用一致的接口访问不同的 AI 服务,屏蔽底层差异;

  • Spring 风格的集成:充分利用自动配置、依赖注入等 Spring 特性;

  • 丰富的模型支持:从大语言模型到嵌入模型,从图像生成到语音处理;

  • 企业级的可靠性:支持安全配置、错误处理、可观测性等企业级特性。


一句话,Spring AI 让 AI 集成变得"Spring 化",是 Java 开发者拥抱 AI 时代的最佳选择之一。

二、Spring AI 的核心架构:5 大核心概念的"AI 工具箱"

Spring AI 围绕几个核心概念构建,这些概念构成了它的基础架构:

2.1 模型抽象 (Model):AI 能力的统一入口

一句话概括:模型抽象是 Spring AI 的核心,它定义了与不同类型 AI 模型交互的统一方式。


核心类型:


  • 语言模型 (Language Model):处理文本理解和生成,是大语言模型的抽象;

  • 嵌入模型 (Embedding Model):将文本转换为向量表示,是语义搜索的基础;

  • 图像模型 (Image Model):处理图像生成和分析,支持多模态应用;

  • 语音模型 (Speech Model):处理语音识别和合成,构建语音交互应用。


实战要点:


  • 优先使用接口而非具体实现,保持代码的灵活性;

  • 合理选择模型类型,根据具体业务场景匹配最适合的 AI 能力。


适用场景:各种需要 AI 能力的 Spring 应用,特别是需要灵活切换 AI 供应商的场景。

2.2 提示模板 (Prompt Template):提示工程的 Spring 实现

一句话概括:提示模板让提示工程变得结构化、可重用,是构建高质量 AI 交互的基础。


核心能力:


  • 定义标准化的提示格式;

  • 动态替换提示中的变量;

  • 构建上下文相关的提示序列;

  • 支持模板复用和版本管理。


实战要点:


  • 将复杂提示抽象为模板,提高可维护性;

  • 设计参数化的模板,增强灵活性;

  • 为不同业务场景创建专用模板库。


适用场景:需要标准化 AI 交互、批量处理不同内容的应用。

2.3 聊天客户端 (Chat Client):对话式 AI 的简化接口

一句话概括:聊天客户端封装了与聊天模型交互的复杂性,让构建对话应用变得简单。


核心功能:


  • 提供简单的消息发送和接收接口;

  • 管理对话上下文和历史记录;

  • 处理模型参数和配置;

  • 支持同步和异步调用方式。


实战要点:


  • 使用依赖注入获取聊天客户端实例;

  • 合理管理对话历史,避免上下文过长;

  • 根据需要调整温度参数,平衡创造性和准确性。


适用场景:智能客服、聊天机器人、交互式 AI 助手等应用。

2.4 向量存储 (Vector Store):语义搜索的基础设施

一句话概括:向量存储是实现检索增强生成(RAG)的关键组件,为 AI 应用提供外部知识。


核心特性:


  • 存储和管理文本嵌入向量;

  • 提供高效的相似性搜索功能;

  • 支持元数据过滤和排序;

  • 集成多种向量数据库后端。


实战要点:


  • 选择合适的向量存储实现(Pinecone、Milvus 等);

  • 优化嵌入模型和向量维度,平衡性能和准确性;

  • 实现增量向量更新机制,保持知识库新鲜度。


适用场景:基于企业知识库的问答系统、智能文档检索、个性化推荐等应用。

2.5 检索增强生成 (RAG):提升 AI 回答准确性的关键技术

一句话概括:RAG 结合了外部知识检索和 AI 生成能力,解决了大模型知识时效性和准确性问题。


核心流程:


  1. 将企业文档转换为向量并存储;

  2. 根据用户查询检索相关文档片段;

  3. 将检索内容和用户问题组合为增强提示;

  4. 调用大模型生成基于检索内容的回答。


实战要点:


  • 优化文档分块策略,平衡上下文完整性和相关性;

  • 实现混合检索策略(关键词+语义),提高检索准确性;

  • 设计有效的提示模板,引导模型正确使用检索内容。


适用场景:企业知识问答、技术支持系统、智能文档助手等应用。

三、Spring AI 实战:从环境准备到第一个 AI 应用

3.1 环境准备:构建 AI 应用的基础

核心要求:


  • Java 17+:Spring AI 要求 Java 17 或更高版本;

  • Spring Boot 3.0+:需要与 Spring Boot 3.0 及以上版本兼容;

  • Maven/Gradle:用于依赖管理和构建;

  • AI 服务 API 密钥:如 Hunyuan、Deepseek、Doubao 等服务的访问凭证。


实战步骤:




org.springframework.ai spring-ai-openai-spring-boot-starter 0.8.0



org.springframework.ai spring-ai-pinecone-store-spring-boot-starter 0.8.0



org.springframework.boot spring-boot-starter-web
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application.properties中配置 API 密钥:


# Deepseek配置spring.ai.openai.api-key=your-api-keyspring.ai.openai.chat.model=gpt-3.5-turbospring.ai.openai.chat.temperature=0.7
# 可选:向量存储配置(使用Pinecone时需要)# spring.ai.pinecone.api-key=your-pinecone-api-key# spring.ai.pinecone.environment=your-pinecone-environment# spring.ai.pinecone.index=your-index-name
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重要说明


  1. 请确保使用有效的 API 密钥替换your-api-key

  2. Spring AI 的包名已从org.springframework.cloud更改为org.springframework.ai,示例中已更新

  3. 完整运行示例需要 Java 17+和 Spring Boot 3.0+

3.2 Hello World:构建你的第一个 AI 应用

下面是一个简单的聊天应用示例,展示了 Spring AI 的基本用法:


import org.springframework.ai.chat.client.ChatClient;import org.springframework.boot.SpringApplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@SpringBootApplicationpublic class SpringCloudAiDemoApplication {
public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(SpringCloudAiDemoApplication.class, args); }
@RestController static class ChatController {
private final ChatClient chatClient;
public ChatController(ChatClient chatClient) { this.chatClient = chatClient; }
@GetMapping("/chat") public String chat(@RequestParam String message) { return chatClient.call(message); } }}
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启动并测试:


  1. 确保已在application.properties中配置了有效的 OpenAI API 密钥

  2. 运行应用(使用mvn spring-boot:run或通过 IDE 运行)

  3. 访问 http://localhost:8080/chat?message=什么是Spring AI?

  4. 查看 AI 的回答


这个简单的例子展示了 Spring AI 的核心价值——只需几行代码,就能将强大的 AI 能力集成到 Spring 应用中。


代码优化说明:所有代码示例都已添加必要的导入语句,并更新为使用 Spring AI 最新的 API 包结构。ModelRouter 类已作为自定义实现添加,因为它可能不是 Spring AI 标准 API 的一部分。

四、Spring AI 高级特性:打造企业级 AI 应用

4.1 流式响应:提升用户体验的交互方式

流式响应让 AI 生成的内容实时返回,就像人类对话一样自然,特别适合聊天界面和长文本生成场景。


import org.springframework.ai.chat.client.ChatClient;import org.springframework.http.MediaType;import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.SseEmitter;import reactor.core.publisher.Flux;import java.io.IOException;import java.util.concurrent.CompletableFuture;
@RestController@RequestMapping("/stream")public class StreamingController { private final ChatClient chatClient; public StreamingController(ChatClient chatClient) { this.chatClient = chatClient; } @GetMapping(value = "/chat", produces = MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE) public SseEmitter streamChat(@RequestParam String message) { SseEmitter emitter = new SseEmitter(); // 异步处理流式响应 CompletableFuture.runAsync(() -> { try { // 获取流式响应 chatClient.stream(message).subscribe( chunk -> { try { emitter.send(SseEmitter.event().data(chunk)); } catch (IOException e) { emitter.completeWithError(e); } }, error -> emitter.completeWithError(error), () -> emitter.complete() ); } catch (Exception e) { emitter.completeWithError(e); } }); return emitter; }}
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实战要点:


  • 使用SseEmitter处理服务器发送事件;

  • 采用异步方式处理流式响应,避免阻塞;

  • 在前端实现流式接收和渲染逻辑。

4.2 构建 RAG 应用:连接企业知识库

RAG 是 Spring AI 最强大的应用场景之一,它让 AI 应用能够访问企业内部知识:


import org.springframework.ai.chat.client.ChatClient;import org.springframework.ai.document.Document;import org.springframework.ai.vectorstore.VectorStore;import org.springframework.stereotype.Service;import java.util.List;
@Servicepublic class RagService { private final ChatClient chatClient; private final VectorStore vectorStore; public RagService(ChatClient chatClient, VectorStore vectorStore) { this.chatClient = chatClient; this.vectorStore = vectorStore; } public String answerWithRag(String question) { // 搜索相关文档 List relevantDocs = vectorStore.similaritySearch(question, 3); // 构建包含相关文档的提示 StringBuilder promptBuilder = new StringBuilder(); promptBuilder.append("根据以下信息回答问题:\n"); for (Document doc : relevantDocs) { promptBuilder.append("- ").append(doc.getContent()).append("\n"); } promptBuilder.append("\n问题:").append(question); promptBuilder.append("\n请基于提供的信息回答,不要添加额外信息。"); // 获取AI响应 return chatClient.call(promptBuilder.toString()); }}
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实战要点:


  • 设计高效的文档加载和处理管道;

  • 优化提示模板,引导模型正确使用检索内容;

  • 实现文档更新机制,保持知识的时效性。

4.3 模型路由:智能选择最佳 AI 模型

模型路由允许根据不同的业务需求选择最适合的 AI 模型,实现资源优化和成本控制:


import org.springframework.ai.chat.client.ChatClient;import org.springframework.context.annotation.Bean;import org.springframework.context.annotation.Configuration;import org.springframework.stereotype.Service;import java.util.Map;import java.util.HashMap;
// 自定义模型路由器类class ModelRouter { private final Map clientMap = new HashMap<>(); private ChatClient defaultModel; public void addRule(String key, ChatClient client) { clientMap.put(key, client); } public void setDefaultModel(ChatClient client) { this.defaultModel = client; } public ChatClient getClient(String type) { return clientMap.getOrDefault(type, defaultModel); }}
@Configurationpublic class ModelRoutingConfig { @Bean public ModelRouter modelRouter(ChatClient chatClient) { // 注意:在实际项目中,您可能需要配置多个不同的ChatClient实例 ModelRouter router = new ModelRouter(); // 配置路由规则 - 这里为简化示例,两个规则都使用同一个客户端 router.addRule("simple-query", chatClient); router.addRule("complex-query", chatClient); // 设置默认模型 router.setDefaultModel(chatClient); return router; }}
@Servicepublic class RoutingService { private final ModelRouter modelRouter; public RoutingService(ModelRouter modelRouter) { this.modelRouter = modelRouter; } public String routeRequest(String type, String message) { // 根据请求类型选择合适的模型 ChatClient client = modelRouter.getClient(type); return client.call(message); }}
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实战要点:


  • 基于请求复杂度、成本、性能等因素设计路由策略;

  • 实现 A/B 测试机制,持续优化模型选择;

  • 监控不同模型的效果,动态调整路由规则。

五、Spring AI 最佳实践:避免 4 个常见陷阱

在实际项目中应用 Spring AI 时,我总结了几个最容易踩的坑和对应的解决方案:

5.1 陷阱 1:忽视安全性

表现: API 密钥泄露、缺乏输入验证、生成内容未经审核。


解决方法:


  • 使用 Spring Cloud Config 或环境变量管理 API 密钥;

  • 对用户输入进行严格验证和过滤;

  • 实现内容审核机制,过滤不安全或不当内容;

  • 使用 Spring Security 实现访问控制。

5.2 陷阱 2:性能优化不足

表现: 响应时间过长、资源消耗过大、API 调用频率过高。


解决方法:


  • 实现响应缓存,减少重复调用;

  • 使用异步处理避免阻塞主线程;

  • 批量处理多个请求,减少 API 调用次数;

  • 合理选择模型大小,平衡性能和效果。

5.3 陷阱 3:错误处理不当

表现: 服务不可用时应用崩溃、错误信息不友好、缺乏重试机制。


解决方法:


  • 实现熔断和降级机制,确保系统弹性;

  • 添加重试逻辑,处理临时故障;

  • 设计友好的错误提示,改善用户体验;

  • 详细记录错误日志,便于问题排查。

5.4 陷阱 4:忽视可观测性

表现: 难以监控系统运行状态、无法追踪请求路径、缺乏性能指标。


解决方法:


  • 集成 Spring Boot Actuator,暴露关键指标;

  • 使用 Micrometer 收集和记录指标数据;

  • 集成分布式追踪系统,如 Zipkin 或 Jaeger;

  • 实现详细的日志记录,包括请求和响应信息。

六、Spring AI vs 其他框架:如何选择?

在选择 AI 集成框架时,了解不同框架的优缺点很重要:



选择建议:


  • 如果你是 Spring 开发者,优先考虑 Spring AI;

  • 如果需要最广泛的模型支持,考虑 Hugging Face;

  • 如果项目非 Java 技术栈,LangChain 可能是更好的选择;

  • 如果只使用 OpenAI 服务且需要最新功能,可考虑直接使用 OpenAI SDK。

七、总结与行动建议

Spring AI 为 Spring 开发者提供了一条通往 AI 世界的便捷路径,它让复杂的 AI 集成变得简单、统一、可扩展。在 AI 技术快速发展的今天,掌握 Spring AI 将成为 Java 开发者的重要竞争力。


给开发者的 3 个行动建议:


  1. 从小项目开始实践:选择一个简单的功能(如智能客服、内容生成),尝试用 Spring AI 实现,在实践中学习和掌握;

  2. 深入理解核心概念:重点掌握模型抽象、提示工程、向量存储等核心概念,这些是构建复杂 AI 应用的基础;

  3. 关注企业级应用场景:思考如何将 Spring AI 应用到企业实际业务中,如知识管理、智能分析、自动化决策等,创造真正的业务价值。


记住 Spring AI 的核心理念:"让 AI 集成变得和使用 Spring 框架一样简单"——这也是它为什么如此受到 Java 开发者欢迎的原因。


可参考的资源:





互动话题:你在使用 Spring AI 时,遇到过哪些有趣的应用场景或技术挑战?欢迎在评论区分享你的经验和想法。


关于作者:勇哥,10 多年的开发和技术管理经验,从程序员做到企业技术高管。目前专注架构设计和人工智能应用实践,全网帐号统一名称"六边形架构",有些不太合适发到公号的内容我会单独发到我的朋友圈,欢迎关注我,一起交流学习。


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六哥,15年开发经验,10多年技术管理经验,从程序员做到企业技术高管。长期专注架构设计和人工智能应用实践。本号是专门分享和交流个人的架构经验、人工智能实战和人生感悟,欢迎关注和评论!

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