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FastAPI開發(fā)AI應(yīng)用:添加深度思考功能

人工智能
本文詳細(xì)介紹了在 FastAPI AI 聊天應(yīng)用中集成深度思考功能的完整實(shí)現(xiàn)方案。通過分層設(shè)計(jì)(通用處理層、接口傳輸層、前端展示層),成功實(shí)現(xiàn)了 AI 推理過程的可視化展示。

本文將深入講解如何在 FastAPI AI 聊天應(yīng)用中接入 DeepkSeek 等有深度思考功能的模型時(shí),如何讓 AI 能夠展示其推理過程, 提升用戶對(duì) AI 回答的理解和信任度。通過本教程,你將學(xué)會(huì)如何處理 AI 模型的 reasoning_content (思考內(nèi)容)輸出, 并在前端優(yōu)雅地展示思考過程。

項(xiàng)目地址:https://github.com/wayn111/fastapi-ai-chat-demo

溫馨提示:本文全文約七千字,看完約需 10 分鐘。

本章概述

深度思考功能的核心在于正確處理兩種不同類型的數(shù)據(jù)流。本項(xiàng)目將使用 openai python sdk 提供的通用方式來檢測(cè) reasoning_content 和 content 字段來區(qū)分不同類型的內(nèi)容,前端則根據(jù) type 字段進(jìn)行差異化渲染。

核心功能

  • 思考過程可視化:實(shí)時(shí)展示 AI 的推理步驟和思考邏輯
  • 雙重內(nèi)容流:后端代碼如何區(qū)分思考內(nèi)容(reasoning_content)和最終回答(content)
  • 差異化展示:前端展示時(shí),思考內(nèi)容和最終回答采用不同的視覺樣式

技術(shù)棧

  • 后端框架:FastAPI(高性能異步 Web 框架)
  • AI 集成:OpenAI SDK(支持 reasoning_content 的模型,比如 DeepSeek)
  • 流式協(xié)議:Server-Sent Events(SSE)
  • 前端渲染:Marked.js + Highlight.js(Markdown 和代碼高亮)
  • 樣式設(shè)計(jì):HTML5 + CSS3(差異化視覺效果)

支持深度思考的模型

  • OpenAI:o4-mini
  • DeepSeek:deepseek-reasoner
  • Qwen:qwen-plus

核心設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)理念

深度思考功能的實(shí)現(xiàn)基于三個(gè)核心設(shè)計(jì)原則:

1. 內(nèi)容分離原則思考內(nèi)容(reasoning_content)和最終回答(content)是兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流,需要分別處理和展示。這樣可以讓用戶清楚地區(qū)分 AI 的思考過程和最終結(jié)論。

2. 實(shí)時(shí)展示原則思考過程應(yīng)該實(shí)時(shí)展示,讓用戶能夠跟隨 AI 的思維軌跡。這不僅提升了用戶體驗(yàn),還增加了 AI 回答的透明度和可信度。

3. 視覺區(qū)分原則思考內(nèi)容和最終回答需要采用不同的視覺樣式,讓用戶能夠一眼區(qū)分兩種不同類型的內(nèi)容。

代碼分層

深度思考功能的架構(gòu)分為三個(gè)清晰的層次:

1. 通用處理層(OpenAICompatibleProvider(BaseAIProvider))

這一層負(fù)責(zé)處理 AI 模型的原始輸出,識(shí)別和分離 reasoning_content 和 content:

# class OpenAICompatibleProvider(BaseAIProvider):
asyncdef generate_streaming_response(
    self,
    messages: List[AIMessage],
    **kwargs
) -> AsyncGenerator[str, None]:
    """
    生成流式AI響應(yīng),支持深度思考內(nèi)容

    Args:
        messages: 對(duì)話歷史消息列表
        **kwargs: 其他參數(shù)

    Yields:
        str: 流式響應(yīng)內(nèi)容片段,包含類型標(biāo)識(shí)
    """
    try:
        # 格式化消息并構(gòu)建請(qǐng)求參數(shù)
        system_prompt = kwargs.get('system_prompt')
        formatted_messages = self.format_messages(messages, system_prompt)
        request_params = self._build_request_params(formatted_messages, stream=True, **kwargs)

        logger.info(f"調(diào)用{self.get_provider_display_name()}流式API - 模型: {request_params['model']}")

        # 調(diào)用流式API
        response = self.client.chat.completions.create(**request_params)

        chunk_count = 0
        import json

        for chunk in response:
            # 處理深度思考內(nèi)容
            if hasattr(chunk.choices[0].delta, 'reasoning_content') and chunk.choices[0].delta.reasoning_content:
                content = chunk.choices[0].delta.reasoning_content
                chunk_count += 1
                # 返回帶類型標(biāo)識(shí)的思考內(nèi)容
                yieldf"data: {json.dumps({'type': 'reasoning', 'content': content})}\n\n"

            # 處理普通回答內(nèi)容
            elif hasattr(chunk.choices[0].delta, 'content') and chunk.choices[0].delta.content:
                content = chunk.choices[0].delta.content
                chunk_count += 1
                # 返回帶類型標(biāo)識(shí)的回答內(nèi)容
                yieldf"data: {json.dumps({'type': 'content', 'content': content})}\n\n"

        logger.info(f"{self.get_provider_display_name()}流式響應(yīng)完成 - 塊數(shù): {chunk_count}")

    except Exception as e:
        logger.error(f"{self.get_provider_display_name()}流式響應(yīng)失敗: {e}")
        yieldf"抱歉,{self.get_provider_display_name()}流式服務(wù)暫時(shí)不可用:{str(e)}"

核心特點(diǎn):

  • 雙重檢測(cè):在返回的 response 中同時(shí)檢測(cè) reasoning_content 和 content 字段
  • 類型標(biāo)識(shí):為每個(gè)數(shù)據(jù)塊添加 type 字段,便于前端區(qū)分處理 reasoning_content 和 content
  • JSON 格式:使用結(jié)構(gòu)化的 JSON 格式傳輸數(shù)據(jù)
  • 錯(cuò)誤處理:完善的異常處理機(jī)制

2. 接口傳輸層(FastAPI)

在 main.py 的流式響應(yīng)處理中,系統(tǒng)會(huì)解析每個(gè)數(shù)據(jù)塊并只保存 type: 'content' 的內(nèi)容到 Redis, 在大模型的多輪對(duì)話記憶中,無需添加 reasoning_content 字段。

full_response = ""
    content_only_response = ""# 只保存 type: 'content' 的內(nèi)容
    chunk_count = 0
    asyncfor chunk in ai_manager.generate_streaming_response(
        messages=ai_messages,
        provider=provider,
        model=model,
        system_prompt=system_prompt
    ):
            if chunk:
                full_response += chunk
                chunk_count += 1
            # 解析chunk數(shù)據(jù),只保留 type: 'content' 的內(nèi)容到Redis
            try:
                if chunk.startswith("data: "):
                    json_str = chunk[6:].strip()  # 移除 "data: " 前綴
                    if json_str:
                        chunk_data = json.loads(json_str)
                        # 只累積 type 為 'content' 的內(nèi)容用于保存到Redis
                        if chunk_data.get('type') == 'content'and'content'in chunk_data:
                            content_only_response += chunk_data['content']
            except (json.JSONDecodeError, KeyError) as e:
                # 如果解析失敗,按原來的方式處理(向后兼容)
                logger.debug(f"解析chunk數(shù)據(jù)失敗,使用原始內(nèi)容: {e}")
            yield chunk

    logger.info(f"流式響應(yīng)完成 - 用戶: {user_id}, 會(huì)話: {session_id[:8]}..., 塊數(shù): {chunk_count}, 總長度: {len(full_response)}, 內(nèi)容長度: {len(content_only_response)}")

    # 保存AI響應(yīng)(只保存 type: 'content' 的內(nèi)容)
    ai_msg = ChatMessage(
        role="assistant",
        cnotallow=content_only_response,  # 使用過濾后的內(nèi)容
        timestamp=time.time()
    )
    await save_message_to_redis(user_id, session_id, ai_msg)

3. 前端展示層(JavaScript)

這一層負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行差異化展示:

// 項(xiàng)目中的實(shí)際前端處理邏輯
if (data.type === 'chunk' || data.type === 'content' || data.type === 'reasoning') {
    if (data.type === 'reasoning') {
        // 深度思考內(nèi)容
        if (!reasoningElement) {
            reasoningElement = document.createElement('div');
            reasoningElement.className = 'message-content reasoning-content';

            // 創(chuàng)建reasoning-body容器
            const reasoningBody = document.createElement('div');
            reasoningBody.className = 'reasoning-body';
            reasoningElement.appendChild(reasoningBody);

            // 將reasoning元素添加到消息容器的content wrapper中
            const contentWrapper = messageContainer.querySelector('.message-content-wrapper');
            contentWrapper.appendChild(reasoningElement);
        }
        reasoningMessage += data.content;
        ...
        scrollToBottom();

    } else {
        // 普通內(nèi)容
        if (!contentElement) {
            contentElement = document.createElement('div');
            contentElement.className = 'message-content';

            // 將content元素添加到消息容器的content wrapper中
            const contentWrapper = messageContainer.querySelector('.message-content-wrapper');
            contentWrapper.appendChild(contentElement);
        }
        contentMessage += data.content;
        ...
        scrollToBottom();
    }

    scrollToBottom();
}

前端在接受 SSE 響應(yīng)上,要區(qū)分 data 返回的 type 類型是 reason 還是 content,以此作不同展示。

啟動(dòng)一下

python start_server.py

打開瀏覽器訪問:http://localhost:8000

測(cè)試一下深度思考功能~

選擇 deepseek-reasoner,進(jìn)行模型問答,

圖片圖片

1. 數(shù)學(xué)問題求解用戶:證明勾股定理

圖片圖片

2. 編程問題分析

用戶:設(shè)計(jì)一個(gè)高效的排序算法

圖片圖片

總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了在 FastAPI AI 聊天應(yīng)用中集成深度思考功能的完整實(shí)現(xiàn)方案。通過分層設(shè)計(jì)(通用處理層、接口傳輸層、前端展示層),成功實(shí)現(xiàn)了 AI 推理過程的可視化展示。

最后覺得本文寫的不錯(cuò)的話,可以關(guān)注我,我會(huì)繼續(xù)更新 FastAPI 框架開發(fā) AI 聊天應(yīng)用代碼。

責(zé)任編輯:武曉燕 來源: 程序員wayn
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