AI智能体 Tool Calling（工具调‌用）

1、文件操作

文件操作工具主要提供 2 大功能：保存文件、读取文件。

编写文件操作工具类，通过注解式定义工具，代码如下：

public class FileOperationTool {

    private final String FILE_DIR = FileConstant.FILE_SAVE_DIR + "/file";

    @Tool(description = "Read content from a file")
    public String readFile(@ToolParam(description = "Name of the file to read") String fileName) {
        String filePath = FILE_DIR + "/" + fileName;
        try {
            return FileUtil.readUtf8String(filePath);
        } catch (Exception e) {
            return "Error reading file: " + e.getMessage();
        }
    }

    @Tool(description = "Write content to a file")
    public String writeFile(
        @ToolParam(description = "Name of the file to write") String fileName,
        @ToolParam(description = "Content to write to the file") String content) {
        String filePath = FILE_DIR + "/" + fileName;
        try {
            // 创建目录
            FileUtil.mkdir(FILE_DIR);
            FileUtil.writeUtf8String(content, filePath);
            return "File written successfully to: " + filePath;
        } catch (Exception e) {
            return "Error writing to file: " + e.getMessage();
        }
    }
}

注意：在 AI 调用工具时，一定要思考 健壮性问题 ，如果调用工具失败，要try catch 操作，否则对话就会崩溃。

2、网页抓取

网页抓取工具的作用是根据网址解析到网页的内容。

编写网页抓取工具类

public class WebScrapingTool {

    @Tool(description = "Scrape the content of a web page")
    public String scrapeWebPage(@ToolParam(description = "URL of the web page to scrape") String url) {
        try {
            Document doc = Jsoup.connect(url).get();
            return doc.html();
        } catch (IOException e) {
            return "Error scraping web page: " + e.getMessage();
        }
    }
}

编写单元测试代码：

@SpringBootTest
public class WebScrapingToolTest {

    @Test
    public void testScrapeWebPage() {
        WebScrapingTool tool = new WebScrapingTool();
        String url = "https://blog.csdn.net/cui_hao_nan?spm=1000.2115.3001.5343";
        String result = tool.scrapeWebPage(url);
        assertNotNull(result);
    }
}

debug 结果显示

3、终端操作

终端操作工‏具的作用是在终端执؜行命令。

1）可以通过 ‏Java 的 Proces؜s API 实现终端命令执​行，注意 Windows ‌和其他操作系统下的实现略‏有区别）。工具类代码如下：

public class TerminalOperationTool {

    @Tool(description = "Execute a command in the terminal")
    public String executeTerminalCommand(@ToolParam(description = "Command to execute in the terminal") String command) {
        StringBuilder output = new StringBuilder();
        try {
            ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder("cmd.exe", "/c", command);
//            Process process = Runtime.getRuntime().exec(command);
            Process process = builder.start();
            try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()))) {
                String line;
                while ((line = reader.readLine()) != null) {
                    output.append(line).append("\n");
                }
            }
            int exitCode = process.waitFor();
            if (exitCode != 0) {
                output.append("Command execution failed with exit code: ").append(exitCode);
            }
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            output.append("Error executing command: ").append(e.getMessage());
        }
        return output.toString();
    }
}

debug 结果展示

4、资源下载

资源下载工具的作用是通过链接下载文件到本地。

1）使用 Hutool 的 HttpUtil.downloadFile 方法实现资源下载。资源下载工具类的代码如下：

public class ResourceDownloadTool {

    @Tool(description = "Download a resource from a given URL")
    public String downloadResource(@ToolParam(description = "URL of the resource to download") String url, @ToolParam(description = "Name of the file to save the downloaded resource") String fileName) {
        String fileDir = FileConstant.FILE_SAVE_DIR + "/download";
        String filePath = fileDir + "/" + fileName;
        try {
            // 创建目录
            FileUtil.mkdir(fileDir);
            // 使用 Hutool 的 downloadFile 方法下载资源
            HttpUtil.downloadFile(url, new File(filePath));
            return "Resource downloaded successfully to: " + filePath;
        } catch (Exception e) {
            return "Error downloading resource: " + e.getMessage();
        }
    }
}

5、PDF 生成

PDF 生‏成工具的作用是根据؜文件名和内容生成 ​PDF 文档并保存‌。

可以使用 itext 库 实现 PDF 生成。需要注意的是，itext 对中文字体的支持需要额外配置，不同操作系统提供的字体也不同，如果真要做生产级应用，建议自行下载所需字体。

1）给项目添加依赖：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.itextpdf/itext-core -->
<dependency>
    <groupId>com.itextpdf</groupId>
    <artifactId>itext-core</artifactId>
    <version>9.1.0</version>
    <type>pom</type>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.itextpdf/font-asian -->
<dependency>
    <groupId>com.itextpdf</groupId>
    <artifactId>font-asian</artifactId>
    <version>9.1.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

2）编写工具类实现代码：

public class PDFGenerationTool {

    @Tool(description = "Generate a PDF file with given content")
    public String generatePDF(
            @ToolParam(description = "Name of the file to save the generated PDF") String fileName,
            @ToolParam(description = "Content to be included in the PDF") String content) {
        String fileDir = FileConstant.FILE_SAVE_DIR + "/pdf";
        String filePath = fileDir + "/" + fileName;
        try {
            // 创建目录
            FileUtil.mkdir(fileDir);
            // 创建 PdfWriter 和 PdfDocument 对象
            try (PdfWriter writer = new PdfWriter(filePath);
                 PdfDocument pdf = new PdfDocument(writer);
                 Document document = new Document(pdf)) {
                // 自定义字体（需要人工下载字体文件到特定目录）
//                String fontPath = Paths.get("src/main/resources/static/fonts/simsun.ttf")
//                        .toAbsolutePath().toString();
//                PdfFont font = PdfFontFactory.createFont(fontPath,
//                        PdfFontFactory.EmbeddingStrategy.PREFER_EMBEDDED);
                // 使用内置中文字体
                PdfFont font = PdfFontFactory.createFont("STSongStd-Light", "UniGB-UCS2-H");
                document.setFont(font);
                // 创建段落
                Paragraph paragraph = new Paragraph(content);
                // 添加段落并关闭文档
                document.add(paragraph);
            }
            return "PDF generated successfully to: " + filePath;
        } catch (IOException e) {
            return "Error generating PDF: " + e.getMessage();
        }
    }
}

上述代码中，为了实现‏方便，我们是直接保存 PDF 到本地文件系؜统。此外，你还可以将生成的文件上传​到对象存储服务，然后返回可访问的 UR‌L 给 AI 去输出；或者将本地文件临‏时返回给前端，让用户直接访问。

6、集中注册

开发好了很多工具类后，可以结合我们自己的需求，可以给 AI 一次性提供所有工具，让它自己决定何时调用。所以我们可以创建 工具注册类，方便统一管理和绑定所有工具。

@Configuration
public class ToolRegistration {
    @Bean
    public ToolCallback[] allTools() {
        FileOperationTool fileOperationTool = new FileOperationTool();
        WebScrapingTool webScrapingTool = new WebScrapingTool();
        ResourceDownloadTool resourceDownloadTool = new ResourceDownloadTool();
        TerminalOperationTool terminalOperationTool = new TerminalOperationTool();
        PDFGenerationTool pdfGenerationTool = new PDFGenerationTool();
        return ToolCallbacks.from(
            fileOperationTool,
            webScrapingTool,
            resourceDownloadTool,
            terminalOperationTool,
            pdfGenerationTool
        );
    }
}

1. 工厂模式：allTools()方法作为一个工厂方法，负责创建和配置多个工具实例，然后将它们包装成统一的数组返回。这符合工厂模式的核心思想 -集中创建对象并隐藏创建细节
2. 注册模式：该类作为一个中央注册点，集中管理和注册所有可用的工具，使它们能够被系统其他部分统一访问。
3. 适配器模式的应用：ToolCallbacks.from 方法可以看作是一种适配器，通过自动识别 @Tool注解，将各种不同的工具类转换为统一的ToolCallback 数组，使系统能够以一致的方式处理它们。

7、使用工具

在 Lov‏eApp 类中添加؜工具调用的代码，通​过 tools 方‌法绑定所有已注册的‏工具：

@Resource
private ToolCallback[] allTools;

public String doChatWithTools(String message, String chatId) {
    ChatResponse response = chatClient
            .prompt()
            .user(message)
            .advisors(spec -> spec.param(CHAT_MEMORY_CONVERSATION_ID_KEY, chatId)
                    .param(CHAT_MEMORY_RETRIEVE_SIZE_KEY, 10))
            // 开启日志，便于观察效果
            .advisors(new MyLoggerAdvisor())
            .tools(allTools)
            .call()
            .chatResponse();
    String content = response.getResult().getOutput().getText();
    log.info("content: {}", content);
    return content;
}