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langchain-orchestration

langchain-orchestration

github.com/manutejエージェントワークフロー62451 回インストール39 週間前に更新
リポジトリ

langchain-orchestration について

LLM アプリケーションを構築する開発者向けの LangChain オーケストレーションガイドです。チェーン、エージェント、メモリ、RAG に加え、モデル連携や監視、ストリーミングも扱います。

主な機能

  1. 01順次、並列、条件分岐チェーンの構成
  2. 02複数方式のツール呼び出しエージェント
  3. 03複数の会話メモリ方式
  4. 04基本および応用 RAG の実装
  5. 05LLM 連携と実行監視

活用シーン

  1. 01検索ベースの質疑応答アプリ構築
  2. 02エージェントのツール呼び出しフロー設計
  3. 03チェーンでの会話履歴処理
  4. 04チェーンとモデル実行の監視

インストール

コマンドをコピーしてターミナルで実行します。

$npx skills add https://github.com/manutej/luxor-claude-marketplace --skill langchain-orchestration

インストール後、Claude Code で/langchain-orchestrationを入力して読み込まれたか確認します。

同梱ファイルEXAMPLES.mdREADME.md

詳細

LangChain オーケストレーションスキル

チェーン、エージェント、メモリ、RAG パターン、高度なオーケストレーション手法を網羅した、LangChain を使用して本番環境向けの LLM アプリケーションを構築するための完全ガイドです。

目次

  1. 基本概念
  2. チェーン
  3. エージェント
  4. メモリシステム
  5. RAG パターン
  6. LLM の統合
  7. コールバックとモニタリング
  8. 検索戦略
  9. ストリーミング
  10. エラー処理
  11. 本番環境向けのベストプラクティス

基本概念

LangChain Expression Language(LCEL)

LCEL は、LangChain でチェーンを宣言的に組み合わせる方法であり、ストリーミング、非同期処理、並列実行を可能にします。

from langchain_core.runnables import RunnablePassthrough
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser
from langchain_openai import ChatOpenAI

# Basic LCEL chain
prompt = ChatPromptTemplate.from_template("Tell me about {topic}")
llm = ChatOpenAI(model="gpt-4o-mini", temperature=0)
output_parser = StrOutputParser()

chain = prompt | llm | output_parser
result = chain.invoke({"topic": "quantum computing"})
Runnable インターフェース

LangChain のすべてのコンポーネントは、標準メソッドを備えた Runnable インターフェースを実装しています。

from langchain_core.runnables import RunnablePassthrough

# Key methods: invoke, stream, batch, ainvoke, astream, abatch
chain = prompt | llm | output_parser

# Synchronous invoke
result = chain.invoke({"topic": "AI"})

# Streaming
for chunk in chain.stream({"topic": "AI"}):
    print(chunk, end="", flush=True)

# Batch processing
results = chain.batch([{"topic": "AI"}, {"topic": "ML"}])

# Async variants
result = await chain.ainvoke({"topic": "AI"})
RunnablePassthrough

入力をそのまま渡すか、変換を適用します。

from langchain_core.runnables import RunnablePassthrough

# Pass through unchanged
chain = RunnablePassthrough() | llm | output_parser

# With transformation
def add_context(x):
    return {"text": x["input"], "context": "important"}

chain = RunnablePassthrough.assign(processed=add_context) | llm

チェーン

Sequential Chains

複数のステップを順番に処理します。

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser
from langchain_openai import ChatOpenAI

llm = ChatOpenAI(temperature=0)

# Step 1: Generate ideas
idea_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Generate 3 creative ideas for: {topic}"
)
idea_chain = idea_prompt | llm | StrOutputParser()

# Step 2: Evaluate ideas
eval_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Evaluate these ideas and pick the best one:\n{ideas}"
)
eval_chain = eval_prompt | llm | StrOutputParser()

# Combine into sequential chain
sequential_chain = (
    {"ideas": idea_chain}
    | RunnablePassthrough.assign(evaluation=eval_chain)
)

result = sequential_chain.invoke({"topic": "mobile app"})
Map-Reduce Chains

複数の入力を並列処理し、結果を結合します。

from langchain_core.runnables import RunnableParallel
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate

# Define parallel processing
summary_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Summarize this text in one sentence: {text}"
)
keywords_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Extract 3 keywords from: {text}"
)
sentiment_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Analyze sentiment (positive/negative/neutral): {text}"
)

# Map: Process in parallel
map_chain = RunnableParallel(
    summary=summary_prompt | llm | StrOutputParser(),
    keywords=keywords_prompt | llm | StrOutputParser(),
    sentiment=sentiment_prompt | llm | StrOutputParser()
)

# Reduce: Combine results
reduce_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    """Combine the analysis:
    Summary: {summary}
    Keywords: {keywords}
    Sentiment: {sentiment}

    Provide a comprehensive report:"""
)

map_reduce_chain = map_chain | reduce_prompt | llm | StrOutputParser()

result = map_reduce_chain.invoke({
    "text": "LangChain is an amazing framework for building LLM applications."
})
Router Chains

条件に基づいて入力を異なるチェーンに振り分けます。

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser

# Define specialized chains
technical_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Provide a technical explanation of: {query}"
)
simple_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Explain in simple terms: {query}"
)

technical_chain = technical_prompt | llm | StrOutputParser()
simple_chain = simple_prompt | llm | StrOutputParser()

# Router function
def route_query(input_dict):
    query = input_dict["query"]
    complexity = input_dict.get("complexity", "simple")

    if complexity == "technical":
        return technical_chain
    return simple_chain

# Create router chain
from langchain_core.runnables import RunnableLambda

router_chain = RunnableLambda(route_query)

# Use the router
result = router_chain.invoke({
    "query": "quantum entanglement",
    "complexity": "technical"
})
Conditional Chains

条件に基づいてチェーンを実行します。

from langchain_core.runnables import RunnableBranch

# Define condition-based routing
classification_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Classify this as 'question', 'statement', or 'command': {text}"
)

question_handler = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Answer this question: {text}"
) | llm | StrOutputParser()

statement_handler = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Acknowledge this statement: {text}"
) | llm | StrOutputParser()

command_handler = ChatPromptTemplate.from_template(
    "Execute this command: {text}"
) | llm | StrOutputParser()

# Create conditional branch
branch = RunnableBranch(
    (lambda x: "question" in x["type"].lower(), question_handler),
    (lambda x: "statement" in x["type"].lower(), statement_handler),
    command_handler  # default
)

# Full chain with classification
full_chain = (
    {"text": RunnablePassthrough(), "type": classification_prompt | llm | StrOutputParser()}
    | branch
)
LLMChain(レガシー)

従来のチェーン形式も引き続きサポートされています。

from langchain.chains import LLMChain
from langchain_core.prompts import PromptTemplate

prompt = PromptTemplate(
    input_variables=["product"],
    template="What is a good name for a company that makes {product}?"
)

chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt)
result = chain.run(product="eco-friendly water bottles")
Stuff Documents Chain

ドキュメントを単一のコンテキストにまとめます。

from langchain.chains.combine_documents import create_stuff_documents_chain
from langchain_core.documents import Document

prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    """Answer based on the following context:

<context>
{context}
</context>

Question: {input}"""
)

document_chain = create_stuff_documents_chain(llm, prompt)

docs = [
    Document(page_content="LangChain supports multiple LLM providers."),
    Document(page_content="Chains can be composed using LCEL.")
]

result = document_chain.invoke({
    "input": "What does LangChain support?",
    "context": docs
})

エージェント

ReAct エージェント

ツールを反復的に使用して、推論と行動を行うエージェントです。

from langchain.agents import create_react_agent, AgentExecutor
from langchain_core.tools import Tool
from langchain import hub

# Define tools
def search_tool(query: str) -> str:
    """Search for information"""
    return f"Search results for: {query}"

def calculator_tool(expression: str) -> str:
    """Calculate mathematical expressions"""
    try:
        return str(eval(expression))
    except:
        return "Invalid expression"

tools = [
    Tool(
        name="Search",
        func=search_tool,
        description="Useful for searching information"
    ),
    Tool(
        name="Calculator",
        func=calculator_tool,
        description="Useful for math calculations"
    )
]

# Create ReAct agent
prompt = hub.pull("hwchase17/react")
agent = create_react_agent(llm, tools, prompt)
agent_executor = AgentExecutor(
    agent=agent,
    tools=tools,
    verbose=True,
    max_iterations=5
)

result = agent_executor.invoke({
    "input": "What is 25 * 4, and then search for that number's significance"
})
LangGraph ReAct エージェント

制御性を高めるために LangGraph を使用する最新の手法です。

from langgraph.prebuilt import create_react_agent
from langchain_core.tools import tool
from langgraph.checkpoint.memory import MemorySaver

@tool
def retrieve(query: str) -> str:
    """Retrieve relevant information from the knowledge base"""
    # Your retrieval logic here
    return f"Retrieved information for: {query}"

@tool
def analyze(text: str) -> str:
    """Analyze text and provide insights"""
    return f"Analysis of: {text}"

# Create agent with memory
memory = MemorySaver()
agent_executor = create_react_agent(
    llm,
    [retrieve, analyze],
    checkpointer=memory
)

# Use with configuration
config = {"configurable": {"thread_id": "abc123"}}
for chunk in agent_executor.stream(
    {"messages": [("user", "Find information about LangChain")]},
    config=config
):
    print(chunk)
会話型 ReAct エージェント

会話メモリを組み込んだエージェントです。

from langchain.agents import create_conversational_retrieval_agent
from langchain_core.tools import Tool

tools = [
    Tool(
        name="Knowledge Base",
        func=lambda q: f"KB result: {q}",
        description="Search the knowledge base"
    )
]

conversational_agent = create_conversational_retrieval_agent(
    llm,
    tools,
    verbose=True
)

# Maintains conversation context
result1 = conversational_agent.invoke({
    "input": "What is LangChain?"
})
result2 = conversational_agent.invoke({
    "input": "Tell me more about its features"
})
Zero-Shot React エージェント

例を使わずに動作するエージェントです。

from langchain.agents import AgentType, initialize_agent, load_tools

# Load pre-built tools
tools = load_tools(["serpapi", "llm-math"], llm=llm)

agent = initialize_agent(
    tools,
    llm,
    agent=AgentType.ZERO_SHOT_REACT_DESCRIPTION,
    verbose=True,
    max_iterations=3
)

result = agent.run(
    "What is the population of Tokyo and what is that number divided by 2?"
)
構造化チャットエージェント

構造化された入出力を使用するエージェントです。

from langchain.agents import create_structured_chat_agent

# Define tools with structured schemas
from pydantic import BaseModel, Field

class SearchInput(BaseModel):
    query: str = Field(description="The search query")
    max_results: int = Field(default=5, description="Maximum results")

@tool(args_schema=SearchInput)
def structured_search(query: str, max_results: int = 5) -> str:
    """Search with structured parameters"""
    return f"Found {max_results} results for: {query}"

tools = [structured_search]

prompt = hub.pull("hwchase17/structured-chat-agent")
agent = create_structured_chat_agent(llm, tools, prompt)
agent_executor = AgentExecutor(agent=agent, tools=tools, verbose=True)
ツール呼び出しエージェント

ネイティブなツール呼び出しを使用する最新のエージェントです。

from langchain_core.tools import tool

@tool
def multiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers"""
    return a * b

@tool
def search_database(query: str, limit: int = 10) -> str:
    """Search the database"""
    return f"Found {limit} results for {query}"

# Bind tools to LLM
llm_with_tools = llm.bind_tools([multiply, search_database])

# Create simple tool chain
from operator import itemgetter

tool_chain = llm_with_tools | (lambda x: x.tool_calls[0]["args"]) | multiply
result = tool_chain.invoke("What's four times 23")

メモリシステム

ConversationBufferMemory

会話履歴全体を保存します。

from langchain.memory import ConversationBufferMemory
from langchain.chains import LLMChain

memory = ConversationBufferMemory(
    memory_key="chat_history",
    return_messages=True
)

prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
    ("system", "You are a helpful assistant."),
    ("placeholder", "{chat_history}"),
    ("human", "{input}")
])

chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt, memory=memory)

# Conversation is automatically stored
response1 = chain.run(input="Hi, I'm Alice")
response2 = chain.run(input="What's my name?")  # Will remember Alice
ConversationBufferWindowMemory

直近の K 件のやり取りのみを保持します。

from langchain.memory import ConversationBufferWindowMemory

memory = ConversationBufferWindowMemory(
    k=5,  # Keep last 5 interactions
    memory_key="chat_history",
    return_messages=True
)

chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt, memory=memory)
ConversationSummaryMemory

会話履歴を要約します。

from langchain.memory import ConversationSummaryMemory

memory = ConversationSummaryMemory(
    llm=llm,
    memory_key="chat_history",
    return_messages=True
)

chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt, memory=memory)

# Long conversations are automatically summarized
for i in range(20):
    chain.run(input=f"Tell me fact {i} about AI")
ConversationSummaryBufferMemory

最近のメッセージと要約を組み合わせたハイブリッド方式です。

from langchain.memory import ConversationSummaryBufferMemory

memory = ConversationSummaryBufferMemory(
    llm=llm,
    max_token_limit=100,  # When to trigger summarization
    memory_key="chat_history",
    return_messages=True
)
ベクトルストアメモリ

会話履歴を対象にセマンティック検索を行います。

from langchain.memory import VectorStoreRetrieverMemory
from langchain_community.vectorstores import FAISS
from langchain_openai import OpenAIEmbeddings

embeddings = OpenAIEmbeddings()
vectorstore = FAISS.from_texts([], embeddings)

memory = VectorStoreRetrieverMemory(
    retriever=vectorstore.as_retriever(search_kwargs={"k": 5})
)

# Save context
memory.save_context(
    {"input": "My favorite color is blue"},
    {"output": "That's great!"}
)

# Retrieve relevant context
relevant = memory.load_memory_variables({"input": "What's my favorite color?"})
リコールメモリ(LangGraph)

保存と検索が可能な構造化メモリです。

from langchain_core.vectorstores import InMemoryVectorStore
from langchain_openai import OpenAIEmbeddings
from langchain_core.tools import tool

recall_vector_store = InMemoryVectorStore(OpenAIEmbeddings())

@tool
def save_recall_memory(memory: str) -> str:
    """Save important information to long-term memory"""
    recall_vector_store.add_texts([memory])
    return f"Saved memory: {memory}"

@tool
def search_recall_memories(query: str) -> str:
    """Search long-term memories"""
    docs = recall_vector_store.similarity_search(query, k=3)
    return "\n".join([doc.page_content for doc in docs])

# Use with agent
from langgraph.prebuilt import create_react_agent

agent = create_react_agent(
    llm,
    [save_recall_memory, search_recall_memories]
)
LangGraph State を使用したカスタムメモリ

メモリ用のカスタム状態を定義します。

from typing import List
from langgraph.graph import MessagesState, StateGraph, START, END

class State(MessagesState):
    recall_memories: List[str]

def load_memories(state: State):
    """Load relevant memories before agent processes input"""
    messages = state["messages"]
    last_message = messages[-1].content if messages else ""

    # Search for relevant memories
    docs = recall_vector_store.similarity_search(last_message, k=3)
    memories = [doc.page_content for doc in docs]

    return {"recall_memories": memories}

# Add to graph
builder = StateGraph(State)
builder.add_node(load_memories)
builder.add_edge(START, "load_memories")

RAG パターン

基本的な RAG チェーン

検索拡張生成の基本形です。

from langchain_community.vectorstores import FAISS
from langchain_openai import OpenAIEmbeddings
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
from langchain_core.runnables import RunnablePassthrough

# Setup vector store
embeddings = OpenAIEmbeddings()
vectorstore = FAISS.from_texts(
    [
        "LangChain supports multiple LLM providers including OpenAI, Anthropic, and more.",
        "Chains can be composed using LangChain Expression Language (LCEL).",
        "Agents can use tools to interact with external systems."
    ],
    embedding=embeddings
)

retriever = vectorstore.as_retriever(search_kwargs={"k": 3})

# RAG prompt
template = """Answer the question based only on the following context:

{context}

Question: {question}
"""
prompt = ChatPromptTemplate.from_template(template)

def format_docs(docs):
    return "\n\n".join(doc.page_content for doc in docs)

# Build RAG chain
rag_chain = (
    {"context": retriever | format_docs, "question": RunnablePassthrough()}
    | prompt
    | llm
    | StrOutputParser()
)

result = rag_chain.invoke("What does LangChain support?")
Retrieval Chain を使用した RAG

組み込みの Retrieval Chain コンストラクターを使用します。

from langchain.chains import create_retrieval_chain
from langchain.chains.combine_documents import create_stuff_documents_chain

prompt = ChatPromptTemplate.from_template(
    """Answer based on the context:

<context>
{context}
</context>

Question: {input}"""
)

document_chain = create_stuff_documents_chain(llm, prompt)
retrieval_chain = create_retrieval_chain(retriever, document_chain)

response = retrieval_chain.invoke({
    "input": "What is LCEL?"
})
# Returns: {"input": "...", "context": [...], "answer": "..."}
チャット履歴を使用した RAG

コンテキストを活用する会話型 RAG です。

from langchain.chains import create_history_aware_retriever
from langchain_core.prompts import MessagesPlaceholder

contextualize_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
    ("system", "Given a chat history and the latest user question, "
               "formulate a standalone question which can be understood "
               "without the chat history."),
    MessagesPlaceholder("chat_history"),
    ("human", "{input}")
])

history_aware_retriever = create_history_aware_retriever(
    llm,
    retriever,
    contextualize_prompt
)

# Use in RAG chain
qa_chain = create_retrieval_chain(
    history_aware_retriever,
    document_chain
)

# First question
result1 = qa_chain.invoke({
    "input": "What is LangChain?",
    "chat_history": []
})

# Follow-up with context
result2 = qa_chain.invoke({
    "input": "What are its main features?",
    "chat_history": [
        ("human", "What is LangChain?"),
        ("ai", result1["answer"])
    ]
})
マルチクエリ RAG

検索精度を高めるため、複数の検索クエリを生成します。

from langchain.retrievers.multi_query import MultiQueryRetriever

multi_query_retriever = MultiQueryRetriever.from_llm(
    retriever=vectorstore.as_retriever(),
    llm=llm
)

# Automatically generates multiple query variations
rag_chain = (
    {"context": multi_query_retriever | format_docs, "question": RunnablePassthrough()}
    | prompt
    | llm
    | StrOutputParser()
)
リランキングを使用した RAG

リランキングによって関連性を高めます。

from langchain.retrievers import ContextualCompressionRetriever
from langchain.retrievers.document_compressors import FlashrankRerank

# Setup reranker
compressor = FlashrankRerank()
compression_retriever = ContextualCompressionRetriever(
    base_compressor=compressor,
    base_retriever=retriever
)

# Use in RAG chain
rag_chain = (
    {"context": compression_retriever | format_docs, "question": RunnablePassthrough()}
    | prompt
    | llm
    | StrOutputParser()
)
親ドキュメント検索

完全なコンテキストを得るため、より大きな親ドキュメントを検索します。

from langchain.retrievers import ParentDocumentRetriever
from langchain.storage import InMemoryStore
from langchain_text_splitters import RecursiveCharacterTextSplitter

# Storage for parent documents
store = InMemoryStore()

# Splitters
child_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=400)
parent_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=2000)

parent_retriever = ParentDocumentRetriever(
    vectorstore=vectorstore,
    docstore=store,
    child_splitter=child_splitter,
    parent_splitter=parent_splitter,
)

# Add documents
parent_retriever.add_documents(documents)
セルフクエリ検索

自然言語を構造化クエリに変換します。

from langchain.retrievers.self_query.base import SelfQueryRetriever
from langchain.chains.query_constructor.base import AttributeInfo

metadata_field_info = [
    AttributeInfo(
        name="source",
        description="The document source",
        type="string",
    ),
    AttributeInfo(
        name="page",
        description="The page number",
        type="integer",
    ),
]

document_content_description = "Technical documentation"

self_query_retriever = SelfQueryRetriever.from_llm(
    llm,
    vectorstore,
    document_content_description,
    metadata_field_info,
)

LLM の統合

OpenAI の統合
from langchain_openai import ChatOpenAI, OpenAI

# Chat model
chat_model = ChatOpenAI(
    model="gpt-4o-mini",
    temperature=0.7,
    max_tokens=500,
    api_key="your-api-key"
)

# Completion model
completion_model = OpenAI(
    model="gpt-3.5-turbo-instruct",
    temperature=0.9
)
Anthropic Claude の統合
from langchain_anthropic import ChatAnthropic

claude = ChatAnthropic(
    model="claude-3-5-sonnet-20241022",
    temperature=0,
    max_tokens=1024,
    api_key="your-api-key"
)
HuggingFace の統合
from langchain_huggingface import HuggingFaceEndpoint

llm = HuggingFaceEndpoint(
    repo_id="meta-llama/Llama-2-7b-chat-hf",
    huggingfacehub_api_token="your-token",
    task="text-generation",
    temperature=0.7
)
Google Vertex AI の統合
from langchain_google_vertexai import ChatVertexAI, VertexAI

# Chat model
chat_model = ChatVertexAI(
    model_name="chat-bison",
    temperature=0
)

# Completion model
completion_model = VertexAI(
    model_name="gemini-1.0-pro-002"
)
Ollama のローカルモデル
from langchain_community.llms import Ollama

llm = Ollama(
    model="llama2",
    temperature=0.8
)
LLM へのツールのバインド
from langchain_core.tools import tool

@tool
def multiply(a: int, b: int) -> int:
    """Multiply two numbers together"""
    return a * b

# Bind tools to model
llm_with_tools = llm.bind_tools([multiply])

# Model will return tool calls
response = llm_with_tools.invoke("What is 3 times 4?")
print(response.tool_calls)

コールバックとモニタリング

標準コールバック

チェーンの実行を追跡します。

from langchain_core.callbacks import StdOutCallbackHandler
from langchain.callbacks import get_openai_callback

# Standard output callback
callbacks = [StdOutCallbackHandler()]

chain = prompt | llm | StrOutputParser()
result = chain.invoke(
    {"topic": "AI"},
    config={"callbacks": callbacks}
)

# OpenAI cost tracking
with get_openai_callback() as cb:
    result = chain.invoke({"topic": "AI"})
    print(f"Total Tokens: {cb.total_tokens}")
    print(f"Total Cost: ${cb.total_cost}")
カスタムコールバック

カスタムのコールバックハンドラーを作成します。

from langchain_core.callbacks import BaseCallbackHandler
from typing import Any, Dict

class MyCustomCallback(BaseCallbackHandler):
    def on_llm_start(self, serialized: Dict[str, Any], prompts: list[str], **kwargs):
        print(f"LLM started with prompts: {prompts}")

    def on_llm_end(self, response, **kwargs):
        print(f"LLM finished with response: {response}")

    def on_chain_start(self, serialized: Dict[str, Any], inputs: Dict[str, Any], **kwargs):
        print(f"Chain started with inputs: {inputs}")

    def on_chain_end(self, outputs: Dict[str, Any], **kwargs):
        print(f"Chain ended with outputs: {outputs}")

    def on_tool_start(self, serialized: Dict[str, Any], input_str: str, **kwargs):
        print(f"Tool started with input: {input_str}")

    def on_tool_end(self, output: str, **kwargs):
        print(f"Tool ended with output: {output}")

# Use custom callback
custom_callback = MyCustomCallback()
result = chain.invoke(
    {"topic": "AI"},
    config={"callbacks": [custom_callback]}
)
Argilla コールバック

Argilla で追跡およびログ記録を行います。

from langchain_community.callbacks import ArgillaCallbackHandler

argilla_callback = ArgillaCallbackHandler(
    dataset_name="langchain-dataset",
    api_url="http://localhost:6900",
    api_key="your-api-key"
)

callbacks = [argilla_callback]

agent = initialize_agent(
    tools,
    llm,
    agent=AgentType.ZERO_SHOT_REACT_DESCRIPTION,
    callbacks=callbacks
)

agent.run("Who was the first president of the United States?")
UpTrain コールバック

RAG の評価とモニタリングを行います。

from langchain_community.callbacks import UpTrainCallbackHandler

uptrain_callback = UpTrainCallbackHandler(
    key_type="uptrain",
    api_key="your-api-key"
)

config = {"callbacks": [uptrain_callback]}

# Automatically evaluates context relevance, factual accuracy, completeness
result = rag_chain.invoke("What is LangChain?", config=config)
LangSmith の統合

本番環境でのモニタリングとデバッグを行います。

import os

# Set environment variables
os.environ["LANGCHAIN_TRACING_V2"] = "true"
os.environ["LANGCHAIN_API_KEY"] = "your-langsmith-key"
os.environ["LANGCHAIN_PROJECT"] = "my-project"

# All chains automatically traced
result = chain.invoke({"topic": "AI"})
# View traces at smith.langchain.com

検索戦略

ベクトルストア検索器

基本的な類似性検索です。

from langchain_community.vectorstores import FAISS, Chroma, Pinecone

# FAISS
faiss_retriever = vectorstore.as_retriever(
    search_type="similarity",
    search_kwargs={"k": 5}
)

# Maximum Marginal Relevance (MMR)
mmr_retriever = vectorstore.as_retriever(
    search_type="mmr",
    search_kwargs={"k": 5, "fetch_k": 20, "lambda_mult": 0.5}
)

# Similarity with threshold
threshold_retriever = vectorstore.as_retriever(
    search_type="similarity_score_threshold",
    search_kwargs={"score_threshold": 0.8, "k": 5}
)
アンサンブル検索器

複数の検索器を組み合わせます。

from langchain.retrievers import EnsembleRetriever
from langchain_community.retrievers import BM25Retriever

# BM25 for keyword search
bm25_retriever = BM25Retriever.from_texts(texts)
bm25_retriever.k = 5

# Combine with vector search
ensemble_retriever = EnsembleRetriever(
    retrievers=[bm25_retriever, faiss_retriever],
    weights=[0.5, 0.5]
)

docs = ensemble_retriever.get_relevant_documents("LangChain features")
時間重み付けリトリーバー

新しいドキュメントを優先します。

from langchain.retrievers import TimeWeightedVectorStoreRetriever

retriever = TimeWeightedVectorStoreRetriever(
    vectorstore=vectorstore,
    decay_rate=0.01,  # Decay factor for older docs
    k=5
)
マルチベクトルリトリーバー

ドキュメントごとに複数のベクトルを使用します。

from langchain.retrievers.multi_vector import MultiVectorRetriever
from langchain.storage import InMemoryByteStore

store = InMemoryByteStore()

retriever = MultiVectorRetriever(
    vectorstore=vectorstore,
    byte_store=store,
    id_key="doc_id"
)

# Add documents with multiple representations
retriever.add_documents(documents)

ストリーミング

チェーン出力のストリーミング

生成されたトークンをストリーミングします。

from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser

chain = prompt | llm | StrOutputParser()

# Stream method
for chunk in chain.stream({"topic": "AI"}):
    print(chunk, end="", flush=True)
コールバックを使用したストリーミング

ストリーミングイベントを処理します。

from langchain_core.callbacks import StreamingStdOutCallbackHandler

streaming_llm = ChatOpenAI(
    streaming=True,
    callbacks=[StreamingStdOutCallbackHandler()]
)

chain = prompt | streaming_llm | StrOutputParser()
result = chain.invoke({"topic": "AI"})  # Streams to stdout
非同期ストリーミング

非同期でストリーミングします。

async def stream_async():
    async for chunk in chain.astream({"topic": "AI"}):
        print(chunk, end="", flush=True)

# Run async
import asyncio
asyncio.run(stream_async())
エージェントの応答をストリーミング

エージェントの実行をストリーミングします。

from langgraph.prebuilt import create_react_agent

agent = create_react_agent(llm, tools)

for chunk in agent.stream(
    {"messages": [("user", "Search for LangChain information")]},
    stream_mode="values"
):
    chunk["messages"][-1].pretty_print()
RAG のストリーミング

RAG の応答をストリーミングします。

retrieval_chain = (
    {
        "context": retriever.with_config(run_name="Docs"),
        "question": RunnablePassthrough(),
    }
    | prompt
    | llm
    | StrOutputParser()
)

# Stream the response
for chunk in retrieval_chain.stream("What is LangChain?"):
    print(chunk, end="", flush=True)

エラー処理

再試行ロジック

失敗時に自動で再試行します。

from langchain_core.runnables import RunnableRetry

# Add retry to chain
chain_with_retry = (prompt | llm | StrOutputParser()).with_retry(
    stop_after_attempt=3,
    wait_exponential_jitter=True
)

result = chain_with_retry.invoke({"topic": "AI"})
フォールバックチェーン

エラー時にフォールバックを使用します。

from langchain_core.runnables import RunnableWithFallbacks

primary_llm = ChatOpenAI(model="gpt-4")
fallback_llm = ChatOpenAI(model="gpt-3.5-turbo")

chain_with_fallback = (prompt | primary_llm).with_fallbacks(
    [prompt | fallback_llm]
)

result = chain_with_fallback.invoke({"topic": "AI"})
Try-Except パターン

手動でエラーを処理します。

from langchain_core.exceptions import OutputParserException

try:
    result = chain.invoke({"topic": "AI"})
except OutputParserException as e:
    print(f"Parsing failed: {e}")
    result = chain.invoke({"topic": "AI"})  # Retry
except Exception as e:
    print(f"Chain execution failed: {e}")
    result = None
タイムアウト処理

実行タイムアウトを設定します。

from langchain_core.runnables import RunnableConfig

config = RunnableConfig(timeout=10.0)  # 10 seconds

try:
    result = chain.invoke({"topic": "AI"}, config=config)
except TimeoutError:
    print("Chain execution timed out")
検証

入力と出力を検証します。

from pydantic import BaseModel, Field, validator

class QueryInput(BaseModel):
    topic: str = Field(..., min_length=1, max_length=100)

    @validator("topic")
    def topic_must_be_valid(cls, v):
        if not v.strip():
            raise ValueError("Topic cannot be empty")
        return v.strip()

# Use with chain
def validate_and_invoke(topic: str):
    try:
        validated = QueryInput(topic=topic)
        return chain.invoke({"topic": validated.topic})
    except ValueError as e:
        return f"Validation error: {e}"

本番環境でのベストプラクティス

環境設定

シークレットを安全に管理します。

import os
from dotenv import load_dotenv

load_dotenv()

# Use environment variables
llm = ChatOpenAI(
    api_key=os.getenv("OPENAI_API_KEY"),
    model=os.getenv("MODEL_NAME", "gpt-4o-mini")
)

# Vector store configuration
VECTOR_STORE_TYPE = os.getenv("VECTOR_STORE", "faiss")
EMBEDDING_MODEL = os.getenv("EMBEDDING_MODEL", "text-embedding-3-small")
キャッシュ

LLM の応答をキャッシュします。

from langchain.cache import InMemoryCache, SQLiteCache
from langchain.globals import set_llm_cache

# In-memory cache
set_llm_cache(InMemoryCache())

# Persistent cache
set_llm_cache(SQLiteCache(database_path=".langchain.db"))

# Responses are cached automatically
result1 = llm.invoke("What is AI?")  # Calls API
result2 = llm.invoke("What is AI?")  # Uses cache
レート制限

API の使用量を制御します。

from langchain_core.rate_limiters import InMemoryRateLimiter

rate_limiter = InMemoryRateLimiter(
    requests_per_second=1,
    check_every_n_seconds=0.1,
    max_bucket_size=10
)

llm = ChatOpenAI(rate_limiter=rate_limiter)
バッチ処理

複数の入力を効率的に処理します。

# Batch invoke
inputs = [{"topic": f"Topic {i}"} for i in range(10)]
results = chain.batch(inputs, config={"max_concurrency": 5})

# Async batch
async def batch_process():
    results = await chain.abatch(inputs)
    return results
モニタリングとロギング

本番環境をモニタリングします。

import logging
from langchain_core.callbacks import BaseCallbackHandler

# Setup logging
logging.basicConfig(level=logging.INFO)
logger = logging.getLogger(__name__)

class ProductionCallback(BaseCallbackHandler):
    def on_chain_start(self, serialized, inputs, **kwargs):
        logger.info(f"Chain started: {serialized.get('name', 'unknown')}")

    def on_chain_end(self, outputs, **kwargs):
        logger.info(f"Chain completed successfully")

    def on_chain_error(self, error, **kwargs):
        logger.error(f"Chain error: {error}")

# Use in production
production_callback = ProductionCallback()
config = {"callbacks": [production_callback]}
チェーンのテスト

チェーンのユニットテストを作成します。

import pytest
from langchain_core.messages import HumanMessage, AIMessage

def test_basic_chain():
    chain = prompt | llm | StrOutputParser()
    result = chain.invoke({"topic": "testing"})
    assert isinstance(result, str)
    assert len(result) > 0

def test_rag_chain():
    result = rag_chain.invoke("What is LangChain?")
    assert "LangChain" in result
    assert len(result) > 50

@pytest.mark.asyncio
async def test_async_chain():
    result = await chain.ainvoke({"topic": "async"})
    assert isinstance(result, str)
パフォーマンスの最適化

チェーンの実行を最適化します。

# Use appropriate chunk sizes for text splitting
from langchain_text_splitters import RecursiveCharacterTextSplitter

splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(
    chunk_size=1000,
    chunk_overlap=200,
    length_function=len
)

# Limit retrieval results
retriever = vectorstore.as_retriever(search_kwargs={"k": 3})

# Use smaller, faster models where appropriate
fast_llm = ChatOpenAI(model="gpt-4o-mini")

# Enable streaming for better UX
streaming_chain = prompt | fast_llm.with_streaming() | StrOutputParser()
ドキュメント

チェーンを文書化します。

from langchain_core.runnables import RunnableConfig

class DocumentedChain:
    """
    Production RAG chain for technical documentation.

    Features:
    - Multi-query retrieval for better coverage
    - Reranking for improved relevance
    - Streaming support
    - Error handling with fallbacks

    Usage:
        chain = DocumentedChain()
        result = chain.invoke("Your question here")
    """

    def __init__(self):
        self.llm = ChatOpenAI(model="gpt-4o-mini")
        self.retriever = self._setup_retriever()
        self.chain = self._build_chain()

    def _setup_retriever(self):
        # Setup logic
        pass

    def _build_chain(self):
        # Chain construction
        pass

    def invoke(self, query: str, config: RunnableConfig = None):
        """Execute the chain with error handling"""
        try:
            return self.chain.invoke(query, config=config)
        except Exception as e:
            logger.error(f"Chain execution failed: {e}")
            raise

まとめ

このスキルでは、LangChain の包括的なオーケストレーションパターンを取り上げます。

  • チェーン:シーケンシャル、マップリデュース、ルーター、条件付きチェーン
  • エージェント:ReAct、会話型、ゼロショット、構造化エージェント
  • メモリ:バッファー、ウィンドウ、要約、ベクトルストアメモリ
  • RAG:基本、マルチクエリ、再ランキング、親ドキュメント検索
  • LLM 統合:OpenAI、Anthropic、HuggingFace、Vertex AI、Ollama
  • コールバック:標準、カスタム、Argilla、UpTrain、LangSmith
  • 検索:ベクトルストア、アンサンブル、時間重み付け、マルチベクトル
  • ストリーミング:チェーン、エージェント、非同期ストリーミング
  • エラー処理:再試行、フォールバック、タイムアウト、検証
  • 本番環境:設定、キャッシュ、レート制限、モニタリング、テスト

その他の例やパターンについては、EXAMPLES.md を参照してください。

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