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🧬 LangGraph教程(二)：掌握Agent核心能力-工具调用（自定义、预构建与MCP）

2025-09-04
2025-09-04
6 min read

本文是 《LangGraph入门全解》https://www.wileyzhang.com/posts/264605ee-e889-806e-b847-ce4e7bcba614 系列的第二篇。在这篇文章中，我们为聊天机器人增加搜索工具，分别展示使用langchain的自定义工具和构建MCP Server方式。如果出你是新手，建议先阅读主指南以了解LangGraph的全貌。

在LangGraph中调用工具

LLM 在处理实时性问题、数学计算等方面往往表现不佳。为了弥补这些不足，一个合格的 Agent 应当具备调用外部工具的能力。

本文将从最常见的 Web 搜索工具 入手，带你快速上手 LangGraph 的工具调用。这里我们使用 https://app.tavily.com/(https://app.tavily.com) 作为示例（新用户有 1000 次免费搜索额度）。

在一构建聊天机器人的基础上，只需少量新增代码，即可完成工具调用。LangGraph 已经帮我们封装了大部分复杂逻辑。

示例代码

from typing import Annotated
from typing_extensions import TypedDict
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langgraph.graph import StateGraph, START
from langgraph.graph.message import add_messages
from pydantic import SecretStr
from langchain_tavily import TavilySearch
from langgraph.prebuilt import ToolNode, tools_condition

# 此处定义你自己的模型
llm = ChatOpenAI(base_url="http://127.0.0.1:8000/v1", api_key=SecretStr("123123"), model="qwen3_32")

# 定义工具
tool = TavilySearch(tavily_api_key="你的tavily apikey", max_results=2)
tools = [tool]
# 工具绑定到模型
llm_with_tools = llm.bind_tools(tools)

# 定义图状态
class State(TypedDict):
    messages: Annotated[list, add_messages]  # 此处维护完整的消息历史

graph = StateGraph(State)

def chatbot(state: State):
    return {"messages": [llm_with_tools.invoke(state["messages"])]}
# 使用LangGraph提供的工具节点
tool_node = ToolNode(tools=tools)

graph.add_node("chatbot", chatbot)
# 添加工具节点
graph.add_node("tools", tool_node)
# 添加工具 条件分支
graph.add_conditional_edges(
    "chatbot",
    tools_condition,
)
graph.add_edge("tools", "chatbot")
graph.add_edge(START, "chatbot")

app = graph.compile()

if __name__ == "__main__":
    messages = []
    while True:
        user_input = input("👨💻: ")
        if user_input.lower() in ["quit", "exit", "q"]:
            print("Exiting...")
            break
        messages.append({"role": "user", "content": user_input})
        response = app.invoke({"messages": messages})
        messages = response["messages"]
        print(f'🤖: {response["messages"][-1].content}')

效果如下

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LangGraph自定义工具与工具节点

LangChain为我们预构建了很多工具，常用的有

  • 搜索类: Bing, SerpAPI, Tavily
  • 代码执行类: Python REPL, Node.js REPL
  • 数据库类: SQL, MongoDB, Redis
  • Web 数据类: Scraping and browsing
  • 其他 API: OpenWeatherMap, NewsAPI 等

不过，在真实的企业开发场景中，更常见的做法是开发 自定义工具，以满足个性化需求。

下面演示一个基于 BaseTool 的自定义 Tavily 搜索工具，以及如何在 LangGraph 中接入。

示例代码

import json
from langchain_core.messages import ToolMessage
from langgraph.constants import END
from typing import Annotated, Type, Optional
from langchain_core.callbacks import CallbackManagerForToolRun, AsyncCallbackManagerForToolRun

from typing_extensions import TypedDict
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langgraph.graph import StateGraph, START
from langgraph.graph.message import add_messages
from pydantic import SecretStr, BaseModel, Field
from langchain_core.tools import BaseTool
from tavily import TavilyClient, AsyncTavilyClient

# 自定义工具部分
class TavilySearchInput(BaseModel):
    query: str = Field(description=("搜索查询"))

class TavilySearchTool(BaseTool):
    name: str = "tavily_search"
    description: str = """一个针对全面、准确和可信的结果进行了优化的搜索引擎。
当需要回答有关时事的问题时很有用。
输入应该是搜索查询。"""
    args_schema: Type[BaseModel] = TavilySearchInput
    # return_direct: bool = True

    def _run(
        self, query: str, run_manager: Optional[CallbackManagerForToolRun] = None
    ) -> int:
        client = TavilyClient()
        search_r = client.search(query=query, max_results=2)
        return search_r

    async def _arun(
        self,
        query: str,
        run_manager: Optional[AsyncCallbackManagerForToolRun] = None,
    ) -> int:
        client = AsyncTavilyClient()
        search_r = await client.search(query=query, max_results=2)
        return search_r

# 自定义的工具执行节点
class ToolNode:
    def __init__(self, tools: list) -> None:
        self.tools_by_name = {tool.name: tool for tool in tools}

    def __call__(self, inputs: dict):
        if messages := inputs.get("messages", []):
            message = messages[-1]
        else:
            raise ValueError("No message found in input")
        outputs = []
        for tool_call in message.tool_calls:
            print(f'正在执行工具 {tool_call["name"]}，参数 {tool_call["args"]}')
            tool_result = self.tools_by_name[tool_call["name"]].invoke(
                tool_call["args"]
            )
            print(f'工具{tool_call["name"]}, 执行结果{json.dumps(tool_result, ensure_ascii=False)}')
            outputs.append(
                ToolMessage(
                    content=json.dumps(tool_result, ensure_ascii=False),
                    name=tool_call["name"],
                    tool_call_id=tool_call["id"],
                )
            )
        return {"messages": outputs}

# 此处定义你自己的模型
llm = ChatOpenAI(base_url="http://127.0.0.1:8000/v1", api_key=SecretStr("123123"), model="qwen3_32")
# 定义工具
tool = TavilySearchTool()
tools = [tool]
# 工具绑定到模型
llm_with_tools = llm.bind_tools(tools)
# 定义图状态
class State(TypedDict):
    messages: Annotated[list, add_messages]  # 此处维护完整的消息历史
graph = StateGraph(State)
def chatbot(state: State):
    return {"messages": [llm_with_tools.invoke(state["messages"])]}

# 工具路由
def route_tools(state: State):
    if isinstance(state, list):
        ai_message = state[-1]
    elif messages := state.get("messages", []):
        ai_message = messages[-1]
    else:
        raise ValueError(f"No messages found in input state to tool_edge: {state}")
    if hasattr(ai_message, "tool_calls") and len(ai_message.tool_calls) > 0:
        return "tools"
    return END

# 使用LangGraph提供的工具节点
tool_node = ToolNode(tools=tools)
graph.add_node("chatbot", chatbot)
# 添加工具节点
graph.add_node("tools", tool_node)
# 添加工具条件边
graph.add_conditional_edges(
    "chatbot",
    route_tools,
    {"tools": "tools", END: END},
)
graph.add_edge("tools", "chatbot")
graph.add_edge(START, "chatbot")
app = graph.compile()

if __name__ == "__main__":
    messages = []
    while True:
        user_input = input("👨💻: ")
        if user_input.lower() in ["quit", "exit", "q"]:
            print("Exiting...")
            break
        messages.append({"role": "user", "content": user_input})
        response = app.invoke({"messages": messages})
        messages = response["messages"]
        print(f'🤖: {response["messages"][-1].content}')

效果如下

我们在工具执行节点，打印工具的执行信息

0829cf43-9a82-4f65-bcfc-d9986539fbc2.png

除了继承 BaseTool 的方式，LangChain 还支持通过 @tool 装饰器 来快速定义工具。相比之下，这种方法更简洁，适合轻量级工具

from typing import Annotated
from tavily import TavilyClient
from langchain_core.tools import tool


@tool("tavily_search")
def tavily_search_tool(query: Annotated[str, "搜索查询"]):
"""一个针对全面、准确和可信的结果进行了优化的搜索引擎。当需要回答有关时事的问题时很有用。输入应该是搜索查询。"""client = TavilyClient()
    search_r = client.search(query=query)
    return search_r

tavily_search_tool.invoke({"query": "北京2025年8月27日天气怎么样？"})

LangGraph调用MCP

除了自定义工具之外，LangGraph 还支持 MCP（Model Context Protocol），这使得工具的复用和扩展性更强。

要在 LangGraph 中使用 MCP，需要额外安装依赖包：

pip install langchain-mcp-adapters

编写一个简单的MCP Server

关于MCP Server编写，参考之前的文章https://www.wileyzhang.com/posts/222605ee-e889-8098-b91e-f684acac99d2

依旧是以Tavily搜索为例

import json
from mcp.server.fastmcp import FastMCP
from tavily import TavilyClient
mcp = FastMCP("search")

@mcp.tool()
async def tavily_search(query: str) -> str:
"""一个针对全面、准确和可信的结果进行了优化的搜索引擎。当需要回答有关时事的问题时很有用。输入应该是搜索查询。"""client = TavilyClient()
    search_r = client.search(query=query, max_results=2)
    return json.dumps(search_r, ensure_ascii=False)

if __name__ == "__main__":
    mcp.run(transport="streamable-http")

LangGrpah+MCP完整示例代码

import asyncio
from langchain_mcp_adapters.client import MultiServerMCPClient
from langgraph.prebuilt import ToolNode, tools_condition
from typing import Annotated
from typing_extensions import TypedDict
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langgraph.graph import StateGraph, START
from langgraph.graph.message import add_messages
from pydantic import SecretStr

# 此处定义你自己的模型
llm = ChatOpenAI(base_url="http://127.0.0.1:8000/v1", api_key=SecretStr("123123"), model="qwen3_32")
# 配置MCP Server
client = MultiServerMCPClient(
    {
        "search": {
            "url": "http://localhost:8000/mcp/",
            "transport": "streamable_http",
        }
    }
)

class State(TypedDict):
    messages: Annotated[list, add_messages]  # 此处维护完整的消息历史
graph = StateGraph(State)

async def main():
    tools = await client.get_tools()
    # 工具绑定到模型
    llm_with_tools = llm.bind_tools(tools)
    def chatbot(state: State):
        return {"messages": [llm_with_tools.invoke(state["messages"])]}
    graph = StateGraph(State)
    graph.add_node(chatbot)
    graph.add_node(ToolNode(tools))
    graph.add_edge(START, "chatbot")
    graph.add_conditional_edges(
        "chatbot",
        tools_condition,
    )
    graph.add_edge("tools", "chatbot")
    app = graph.compile()
    messages = []
    while True:
        user_input = input("👨💻: ")
        if user_input.lower() in ["quit", "exit", "q"]:
            print("Exiting...")
            break
        messages.append({"role": "user", "content": user_input})
        response = await app.ainvoke({"messages": messages})
        messages = response["messages"]
        print(f'🤖: {response["messages"][-1].content}')

asyncio.run(main())

效果如下

36eb07df-cfd9-4ada-8218-995c44fff6ba.png

带工具调用的bot graph图如下

300bd9ae-cbc4-4ecd-b272-59a60841c844.png