Java AI框架：Spring-AI与Langchain4j深度干货解析

好记忆不如烂笔头，能记下点东西，就记下点，有时间拿出来看看，也会发觉不一样的感受.

目录

一、AI框架选型的重要性

二、Spring-AI与Langchain4j的起源与发展

三、核心架构与API设计对比

四、功能特性全面对比

五、生态系统与社区支持对比

六、性能与易用性对比

七、实际应用案例分析

八、优缺点总结与选型建议

九、未来发展趋势展望

十、结论

一、AI框架选型的重要性

在当前AI技术飞速发展的时代，选择合适的AI框架对企业应用至关重要。一个好的框架能够大幅降低开发成本，提高开发效率，并确保应用的可扩展性和可维护性。对于Java开发者而言，Spring-AI和Langchain4j是两个备受关注的选择，它们各自代表了不同的设计理念和技术路线。

Spring-AI由Spring生态系统官方团队开发，继承了Spring一贯的设计哲学和企业级支持；而Langchain4j则是社区驱动的项目，借鉴了Python生态中LangChain的成功经验，为Java开发者提供了灵活多样的AI集成方案。

二、Spring-AI与Langchain4j的起源与发展

Spring-AI：Spring生态的AI扩展

Spring-AI项目旨在为开发人工智能应用提供一个Spring友好的API和抽象层，简化AI功能集成的复杂性。其核心理念是将Spring生态系统的设计原则（如可移植性和模块化设计）应用到AI领域，并推广使用POJO作为应用程序构建块。

该项目从Python著名项目如LangChain和LlamaIndex汲取灵感，但Spring-AI并非这些项目的直接移植。项目创立的信念是，下一波生成式AI应用不仅仅面向Python开发者，而将在多种编程语言中普及。

Spring-AI的核心价值在于解决AI集成的基本挑战：将企业数据和API与AI模型连接起来。目前，Spring-AI已发布1.0.0正式版，标志着其API和功能已趋于稳定。

Langchain4j：Java版的LangChain

Langchain4j的目标是简化将大型语言模型(LLM)集成到Java应用程序中的过程。该项目始于2023年初ChatGPT热潮期间，创始团队注意到与众多Python和JavaScript LLM库和框架相比，Java缺乏相应的工具，因此决定填补这一空白。

虽然名称中包含"LangChain"，但该项目融合了来自LangChain、Haystack、LlamaIndex和更广泛社区的思想和概念，并加入了团队自己的创新。Langchain4j计划在2025年Q1发布稳定的1.0.0版本，目前处于活跃开发阶段。

三、核心架构与API设计对比

Spring-AI的架构设计

Spring-AI采用了典型的Spring框架设计理念，提供了一套抽象层和可插拔的组件架构：

1. 1. ChatClient API：Spring-AI的核心API，提供了与AI聊天模型通信的流畅接口，设计风格类似于Spring WebClient和RestClient，支持同步和异步（流式）通信模式。

2. 2. 模型抽象：提供了ChatModel、EmbeddingModel、ImageModel、AudioModel等抽象接口，每个抽象都有针对不同AI提供商的具体实现。

3. 3. 向量存储抽象：通过VectorStore接口统一了向量数据库的操作，支持多种向量数据库实现。

4. 4. Advisors API：封装了常见的生成式AI模式，处理发送到LLM和从LLM接收的数据转换，提供跨不同模型和用例的可移植性。

5. 5. 工具/函数调用：允许模型请求执行客户端工具和函数，支持实时信息访问和操作。

Spring-AI的集成方式主要通过Spring Boot自动配置和依赖注入，利用Spring的依赖注入机制自动装配所需组件，并通过Spring Initializr可以直接选择所需的AI模型或向量存储。

Langchain4j的架构设计

Langchain4j提供了一套全面的工具和抽象，其架构设计包括：

1. 1. 语言模型抽象：提供了LanguageModel、ChatLanguageModel、StreamingLanguageModel和StreamingChatLanguageModel等接口，每个接口都有针对不同AI提供商的实现。

2. 2. 嵌入模型抽象：通过EmbeddingModel接口将文本转换为向量表示，支持多种嵌入模型实现。

3. 3. 向量存储抽象：EmbeddingStore接口统一了向量存储的操作，支持15+种向量数据库实现。

4. 4. 文档处理：提供了文档加载器、文档解析器和文档转换器，用于处理和转换文档内容。

5. 5. AI服务抽象：通过注解驱动的方式创建AI服务，支持函数调用和工具使用。

Langchain4j的集成方式多样，包括纯Java集成、Spring Boot集成、Quarkus集成和Helidon集成，适应不同的Java开发环境和需求。

架构对比分析

1. 1. 设计理念：

   • • Spring-AI：遵循Spring生态系统的设计原则，强调可移植性和模块化设计

   • • Langchain4j：融合了多个框架的思想，更注重功能全面性和灵活性

2. 2. API设计：

   • • Spring-AI：API设计更符合Spring风格，使用Builder模式和流畅接口

   • • Langchain4j：API设计更注重简洁性和功能性，提供注解驱动的方式

3. 3. 集成方式：

   • • Spring-AI：与Spring生态深度集成，提供自动配置和Starter

   • • Langchain4j：支持多种Java框架集成，包括Spring Boot、Quarkus和Helidon

4. 4. 扩展性：

   • • Spring-AI：通过接口和抽象类提供扩展点，符合Spring的扩展机制

   • • Langchain4j：提供更多现成的集成和实现，扩展性同样良好

四、功能特性全面对比

Spring-AI和Langchain4j在功能特性上各有侧重，下面是详细对比：

五、生态系统与社区支持对比

生态系统对比

社区支持对比

六、性能与易用性对比

性能对比

易用性对比

七、实际应用案例分析

Spring-AI实际应用案例

1. 基于文档的企业问答系统

应用场景：企业内部知识库问答

实现方式：

• • 数据准备：将公司文档转换为文本格式，并存储在向量数据库中

• • 问答处理：通过向量数据库检索相关文档，并利用AI模型生成答案

• • 控制器：创建REST API处理问答请求

代码示例：

@Service
public class QaService {
    private final OpenAiChatService openAiChatService;
    private final VectorDatabaseService vectorDatabaseService;

    public QaService(OpenAiChatService openAiChatService, VectorDatabaseService vectorDatabaseService) {
        this.openAiChatService = openAiChatService;
        this.vectorDatabaseService = vectorDatabaseService;
    }

    public String answerQuestion(String question) {
        List<Float> questionVector = convertQuestionToVector(question);
        String relevantDocument = findRelevantDocument(questionVector);
        return openAiChatService.chat("根据以下内容回答问题：" + relevantDocument + " 问题：" + question);
    }
}

2. 企业知识库智能搜索系统

应用场景：企业级智能搜索与个性化推荐

实现方式：

• • 基于Spring AI与RAG技术结合

• • 构建实时知识库增强大语言模型能力

• • 实现企业级智能搜索场景与个性化推荐

特点：

• • 攻克LLM知识滞后与幻觉问题

• • 提供实时、准确的企业内部信息检索

3. 可观测性增强的AI应用

应用场景：企业级可观测AI应用

实现方式：

• • 利用Spring AI的可观测性功能

• • 与阿里云应用实时监控服务（ARMS）集成

特点：

• • 无需修改业务代码

• • 只需适当调整启动配置

• • 获得全套的企业级可观测能力

Langchain4j实际应用案例

1. 企业级AI投资分析系统

应用场景：AI投资分析与风险管理

实现方式：

• • 利用Langchain4j的RAG能力构建投资知识库

• • 集成多种数据源进行综合分析

• • 提供投资建议和风险评估

特点：

• • 了解AI技术在不同行业的应用现状和前景

• • 评估投资机会和风险管理

• • 帮助企业在数字化转型中作出正确的战略决策

2. 企业客户服务自动化系统

应用场景：客户服务自动化

实现方式：

• • 利用LangChain4j构建智能客服系统

• • 自动处理客户咨询、投诉和常见问题解答

特点：

• • 提高服务效率和客户满意度

• • 降低人工客服成本

• • 24/7全天候服务能力

3. 本地RAG系统

应用场景：本地知识库检索增强生成

实现方式：

• • 利用LangChain4j的链式执行能力

• • 将语言模型应用中的各个环节串联起来

• • 构建完整的本地RAG系统

特点：

• • 数据隐私保护

• • 降低API调用成本

• • 提高响应速度

八、优缺点总结与选型建议

Spring-AI优点

1. 1. Spring生态系统集成：与Spring Boot、Spring Web等无缝集成，对Spring开发者友好

2. 2. 企业级支持：由VMware/Broadcom支持，适合企业级应用

3. 3. 完整的AI功能：支持聊天、嵌入、图像生成、音频处理等全面AI功能

4. 4. 标准化设计：遵循Spring的设计原则和最佳实践，代码风格一致

5. 5. 可观察性：提供对AI操作的监控和洞察，便于企业级应用监控

Spring-AI缺点

1. 1. 框架依赖：强依赖Spring生态，不使用Spring的项目集成成本高

2. 2. 启动开销：受Spring Boot影响，启动时间和内存占用较高

3. 3. 学习曲线：需要了解Spring的设计理念和API风格

4. 4. 灵活性限制：某些设计选择受Spring约束，灵活性略低

5. 5. 文档完整性：部分API文档可能不完整或难以访问

Langchain4j优点

1. 1. 框架多样性：支持多种Java框架，包括Spring Boot、Quarkus和Helidon

2. 2. 轻量级选项：与Quarkus集成时提供极快的启动时间和低内存占用

3. 3. 注解驱动：提供简洁的注解驱动方式创建AI服务

4. 4. 示例丰富：提供大量示例，覆盖各种使用场景

5. 5. 社区活跃：活跃的社区和频繁的更新

Langchain4j缺点

1. 1. 企业支持：缺乏大公司的官方支持，主要依靠社区

2. 2. 非核心功能：在文本到图像、音频处理等非核心功能上支持有限

3. 3. 标准化程度：不同模块的API设计可能不够统一

4. 4. 稳定性：尚未发布稳定的1.0.0版本，可能存在API变动

5. 5. 集成深度：与各框架的集成可能不如Spring-AI与Spring的集成深入

选型建议

Spring-AI适合场景

1. 1. Spring生态系统用户：已经使用Spring框架的项目

2. 2. 企业级应用：需要企业级支持和可观察性的项目

3. 3. 全栈AI功能：需要从聊天到图像生成的全面AI功能

4. 4. 长期稳定性：注重长期稳定性和标准化的项目

Langchain4j适合场景

1. 1. 多框架环境：使用多种Java框架的组织

2. 2. 资源受限环境：需要快速启动和低内存占用的场景

3. 3. RAG专注应用：主要关注检索增强生成的应用

4. 4. 开发速度优先：注重快速开发和简洁API的项目

5. 5. Kotlin用户：使用Kotlin开发的项目

九、未来发展趋势展望

Spring-AI的发展趋势

1. 1. 与Spring生态更深度集成：预计Spring-AI将与Spring Cloud、Spring Data等组件实现更深度的集成，提供更完整的企业级AI解决方案。

2. 2. 增强可观察性和监控：随着AI应用在企业中的普及，Spring-AI可能会加强其可观察性和监控功能，提供更全面的AI操作洞察。

3. 3. 扩展模型支持：随着新的AI模型和提供商的出现，Spring-AI将继续扩展其模型支持，保持与最新AI技术的兼容性。

4. 4. 优化性能：针对启动时间和内存占用的问题，Spring-AI可能会进行优化，提高在资源受限环境中的表现。

Langchain4j的发展趋势

1. 1. 稳定API发布：随着2025年Q1稳定版1.0.0的发布，Langchain4j的API将趋于稳定，减少破坏性变更。

2. 2. 增强非核心功能：Langchain4j可能会加强在文本到图像、音频处理等非核心功能上的支持，提供更全面的AI功能。

3. 3. 更多框架集成：除了现有的Spring Boot、Quarkus和Helidon集成外，Langchain4j可能会支持更多的Java框架。

4. 4. 企业级功能增强：为了满足企业用户的需求，Langchain4j可能会增强其企业级功能，如安全性、可观察性和监控。

十、结论

Spring-AI和Langchain4j作为Java生态中两大主流AI框架，各自拥有独特的优势和适用场景。Spring-AI凭借其与Spring生态的深度集成和企业级支持，适合已经使用Spring框架的企业级应用；而Langchain4j则以其框架多样性、轻量级选项和丰富的示例，适合多框架环境和资源受限场景。

在选择框架时，开发者应根据自己的项目需求、技术栈和团队经验做出决策。对于大型企业应用，Spring-AI可能是更稳妥的选择；而对于追求灵活性和开发速度的项目，Langchain4j可能更具吸引力。

无论选择哪个框架，Java开发者都能够借助这些强大的工具，构建出智能、高效的AI应用，为企业和用户创造更大的价值。

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