基于Agent的金融问答系统：代码重构

前言

在上一章【项目实战】基于Agent的金融问答系统：前后端流程打通，我们已经完成了金融问答系统的前后端搭建，形成了可用的Demo。本章，我们将介绍代码重构的过程，并介绍一些优化点。

代码重构简介

在开启本章介绍之前，请允许我花点时间啰嗦两句，聊一聊代码重构的哪些事儿。

在过去经历的项目中，代码重构很少被人重视。看着像?一样的代码(抱歉爆粗口，我所经历的一些项目包括我自己曾经写的代码，回看确实像?一样)，它们并没有被好好清理，然后我们在?上面不断加需求，导致需求迭代越来越难，Bug越来越多...

这种事情现在每天还在不断地发生着，所以我决定有必要聊一聊代码重构。

什么是代码重构

代码重构是指对现有代码进行修改，以改善其结构、可读性和可维护性，而不改变其外部行为。重构的主要目的是提高代码质量，使其更易于理解和扩展。

代码重构的目的

• • 提高可读性：使代码更易于理解，便于团队成员快速上手。

• • 增强可维护性：降低后续修改和扩展的难度，减少潜在的错误。

• • 优化性能：在不改变功能的情况下，提升代码的执行效率。

• • 消除重复代码：通过抽象和重用，减少冗余，提高代码的整洁性。

代码重构的重要性

据统计，不好的代码会占用更多开发的时间。

代码重构的难点

通过代码重构提升代码质量既然如此重要，那么为什么很少有项目开展呢？

究其原因，可能有三点：

• • 第一种：没有精力重构。开发工程师经常性被老板或者产品牵着鼻子走，完成一个需求接着一个新的需求，所以很少开展重构工作。这种情况在技术性为导向的项目还好，在以产品或市场为导向的项目中，尤其严重。

• • 第二种：没有重构的思维。很多的开发工程师没有重构的思维甚至想法，他们以完成需求交付为目的，需求交付了也就代表他的工作结束了。

  我曾经与谷歌回来的一位朋友有次交流，我们探讨的内容是：为什么国内的研发人员代码质量意识薄弱？他说其中一个很重要的原因是：硅谷的很多从业者，是因为热爱，热爱编程、热爱技术，所以视自己写的代码为一件艺术品，力求精益求精；而国内有很多从业者，是因为生存，是因为做开发给钱多，是一份养家糊口的一份工作而已，因为缺少热爱，所以交差了事即可。对此，我深以为然。

• • 第三种：没有重构的方法论。虽然我们很像做重构，但是重构工作就像修复一辆越开越慢的车子，如果没有科学的方法，有可能出现拆了重装之后，反而多了几个螺丝的问题，这会让老板更加恐怖。

本章，我将试图以这个金融问答系统为例，简单介绍一些代码重构的原则、方法。

代码重构的过程

1、搭建测试框架以及用例集

在开展代码重构前，我们要搭建好一个便于回归测试的测试框架，通过边重构边回归的方式，可以快速定位问题所在，以此降低问题排查的成本。

我们在app目录下，已经创建了一个test_framework.py中，继续补充测试用例集，例如：

在大厂中，回归测试一般会使用单元测试框架(如pytest)来进行执行，由于本例中我们的方法较为简单，所以就没有使用pytest。

2、消灭代码中的坏味道

2.1、统一管理配置相关内容

在之前实现的RAG管理模块中，有很多的配置是硬编码写在代码初始化中的，例如：

# 原始的rag.py
class RagManager:
    def __init__(self,
                 chroma_server_type="http",
                 host="localhost", port=8000,
                 persist_path="chroma_db",
                 llm=None, embed=None):
        self.llm = llm
        self.embed = embed

        chrom_db = ChromaDB(chroma_server_type=chroma_server_type,
                            host=host, port=port,
                            persist_path=persist_path,
                            embed=embed)
        self.store = chrom_db.get_store()

我们可以将所有的配置相关抽取到一个settings.py中，然后在使用的代码中通过引用settings.py来进行配置。

# setttings.py

"""
Chroma向量数据库使用时的相关的配置
"""
# 默认的ChromaDB的服务器类别
CHROMA_SERVER_TYPE ="http"
# 默认本地数据库的持久化目录
CHROMA_PERSIST_DB_PATH ="chroma_db"

CHROMA_HOST = os.getenv("CHROMA_HOST","localhost")
CHROMA_PORT =int(os.getenv("CHROMA_PORT",8000))
CHROMA_COLLECTION_NAME ="langchain"

说明：

• • 为了有别于变量的命名，对于配置我们使用大写的变量名，例如：CHROMA_HOST、CHROMA_PORT等。

# 重构的rag.py
import settings


classRagManager:
def__init__(self,
                 vector_db_class=ChromaDB,  # 默认使用 ChromaDB
                 db_config=None,  # 数据库配置参数
                 llm=None, embed=None,
                 retriever_cls=SimpleRetrieverWrapper, **retriever_kwargs):
        self.llm = llm
        self.embed = embed
        logger.info(f'初始化llm大模型：{self.llm}')
        logger.info(f'初始化embed模型：{self.embed}')

# 如果没有提供 db_config，使用默认配置
if db_config isNone:
            db_config ={
"chroma_server_type": settings.CHROMA_SERVER_TYPE,
"host": settings.CHROMA_HOST,
"port": settings.CHROMA_PORT,
"persist_path": settings.CHROMA_PERSIST_DB_PATH,
"collection_name": settings.CHROMA_COLLECTION_NAME
}
            logger.info(f'初始化向量数据库配置：{db_config}')

# 创建向量数据库实例
        self.vector_db = vector_db_class(**db_config, embed=self.embed)
        self.store = self.vector_db.get_store()

说明：

• • 上述代码中通过import settings，在使用配置时通过settings.CHROMA_SERVER_TYPE、settings.CHROMA_HOST等来引用。

2.2、处理参数过长的问题

在原始代码中，随着我们的需求迭代，在创建RAG时需要传入多个的参数，例如：

• • chroma_server_type

• • host

• • port

• • persist_path

• • collection_name

如果按照原来的方法写函数，那么函数的参数列表就会非常长，如下：

RagManager(chroma_server_type="http", host="localhost", port=8000, persist_path="chroma_db", collection_name="langchain",llm , embed)

对于这种参数的问题，我们可以通过使用字典来处理，如下：

db_config = {
                "chroma_server_type": settings.CHROMA_SERVER_TYPE,
                "host": settings.CHROMA_HOST,
                "port": settings.CHROMA_PORT,
                "persist_path": settings.CHROMA_PERSIST_DB_PATH,
                "collection_name": settings.CHROMA_COLLECTION_NAME,
            }

RagManager(vector_db_class=ChromaDB, db_config=db_config, llm=self.llm, embed=self.embed)

说明：

• • db_config是一个字典，可以包含多个配置参数，例如：chroma_server_type、host、port、persist_path、collection_name等。

• • db_config中的参数可以通过**关键字来解包，从而传入到函数中。

• • RagManager 的初始化函数中，通过**关键字来解包db_config，从而传入到ChromaDB的初始化函数中。

2.3、减少重复代码

在【项目实战】基于Agent的金融问答系统：RAG检索模块初建成中，我们曾实现了一个pdf_processor.py， 该函数主要的工作是：

def process_pdfs(self)# 处理pdf文件
defprocess_pdfs_group(self, pdf_files_group)# 分组处理pdf文件
defload_pdf_files(self)# 加载pdf文件
defload_pdf_content(self, pdf_path)# 读取pdf文件内容
defsplit_text(self, documents)# 分割读取到的文本
definsert_docs_chromadb(self, docs, batch_size)  # 向向量数据库中插入数据

如果我们要将PDF文件给ElasticSearch服务里，那么这个过程大部分实现逻辑都是一样的，只是插入的对象不同，一个是向向量数据库中插入，一个是向elasticsearch中插入。

这种情况下，

• • 不好的做法：复制上述代码到一个新的函数中，然后将最后一步insert_docs_chromadb()改为insert_docs_elasticsearch()，这样会导致代码重复。

• • 较好的做法：对上述的插入过程进行重构，将插入函数通过函数类来调用，通过一个参数vector_db_class来决定插入向量数据库还是ElasticSearch。

# 重构后的pdf_processor.py

import os
import logging
import time
from tqdm import tqdm
from langchain_community.document_loaders importPyMuPDFLoader
from langchain_text_splitters importRecursiveCharacterTextSplitter
from rag.vector_db importVectorDB
from rag.elasticsearch_db importTraditionDB
from utils.logger_config importLoggerManager

logger =LoggerManager().logger


classPDFProcessor:
def__init__(self, directory, db_type='vector', **kwargs):
"""
        初始化 PDF 处理器
        :param directory: PDF 文件所在目录
        :param db_type: 数据库类型 ('vector' 或 'es')
        :param kwargs: 其他参数
        """
        self.directory = directory  # PDF 文件所在目录
        self.db_type = db_type  # 数据库类型
        self.file_group_num = kwargs.get('file_group_num',20)# 每组处理的文件数
        self.batch_num = kwargs.get('batch_num',6)# 每次插入的批次数量
        self.chunksize = kwargs.get('chunksize',500)# 切分文本的大小
        self.overlap = kwargs.get('overlap',100)# 切分文本的重叠大小
        logger.info(f"""
                    初始化PDF文件导入器:
                    配置参数：
                    - 导入的文件路径：{self.directory}
                    - 每次处理文件数：{self.file_group_num}
                    - 每批次处理样本数：{self.batch_num}
                    - 切分文本的大小：{self.chunksize}
                    - 切分文本重叠大小：{self.overlap}
                    """)

# 根据数据库类型初始化相应的客户端
if db_type =='vector':
            self.vector_db = kwargs.get('vector_db')# 向量数据库实例
            self.es_client =None

            logger.info(f'导入的目标数据库为：向量数据库')
elif db_type =='es':
            self.vector_db =None
            self.es_client = kwargs.get('es_client')# Elasticsearch 客户端

            logger.info(f'导入的目标数据库为：ES数据库')
else:
raiseValueError("db_type must be either 'vector' or 'es'.")

defload_pdf_files(self):
# 这部分代码未做修改，具体内容省略

defload_pdf_content(self, pdf_path):
# 这部分代码未做修改，具体内容省略

defsplit_text(self, documents):
# 这部分代码未做修改，具体内容省略

defprocess_pdfs(self):
# 这部分代码未做修改，具体内容省略

definsert_docs(self, docs, insert_function, batch_size=None):
"""
        将文档插入到指定的数据库，并显示进度
        :param docs: 要插入的文档列表
        :param insert_function: 插入函数
        :param batch_size: 批次大小
        """
if batch_size isNone:
            batch_size = self.batch_num

        logging.info(f"Inserting {len(docs)} documents.")
        start_time = time.time()
        total_docs_inserted =0

        total_batches =(len(docs)+ batch_size -1)// batch_size

with tqdm(total=total_batches, desc="Inserting batches", unit="batch")as pbar:
for i inrange(0,len(docs), batch_size):
                batch = docs[i:i + batch_size]
                insert_function(batch)# 调用传入的插入函数

                total_docs_inserted +=len(batch)

# 计算并显示当前的TPM
                elapsed_time = time.time()- start_time
if elapsed_time >0:
                    tpm =(total_docs_inserted / elapsed_time)*60
                    pbar.set_postfix({"TPM":f"{tpm:.2f}"})

                pbar.update(1)

definsert_to_vector_db(self, docs):
"""
        将文档插入到 VectorDB
        """
        self.vector_db.add_with_langchain(docs)

definsert_to_elasticsearch(self, docs):
"""
        将文档插入到 Elasticsearch
        """
        self.es_client.add_documents(docs)

defprocess_pdfs_group(self, pdf_files_group):
# 读取PDF文件内容
        pdf_contents =[]

for pdf_path in pdf_files_group:
# 读取PDF文件内容
            documents = self.load_pdf_content(pdf_path)

# 将documents 逐一添加到pdf_contents
            pdf_contents.extend(documents)

# 将文本切分成小段
        docs = self.split_text(pdf_contents)

if self.db_type =='vector':
# 将文档插入到 VectorDB
            self.insert_docs(docs, self.insert_to_vector_db)
elif self.db_type =='es':
# 将文档插入到 Elasticsearch
            self.insert_docs(docs, self.insert_to_elasticsearch)
else:
raiseValueError("db_type must be either 'vector' or 'es'.")

说明：

• • 在类的初始化函数中，我们通过一个参数vector_db来连接对应的数据库实例，同时传入db_type告知PDF处理器需要操作的数据库类型。

• • 在处理PDF文件时，我们通过参数db_type来决定插入向量数据库还是ElasticSearch。

• • 在插入文档 insert_docs 中，根据上一步骤传入的 insert_function 来调用具体的插入函数：如果是插入向量数据库，则传入的函数为self.insert_to_vector_db，那么调用时也会调用 insert_to_vector_db ；如果是插入ElasticSearch，则传入的函数为self.insert_to_elasticsearch，那么调用时会调用 insert_to_elasticsearch 。

2.4、使用静态扫描工具优化代码风格

我们可以使用静态扫描工具对代码进行风格优化，如Pylint、Flake8等，一般情况下PyCharm中会自带这些工具。

具体方法：

1. 1. 启动PyCharm

2. 2. 打开工程时，选择app目录

3. 3. 打开任意.py文件后，右上角会有静态扫描问题提示(如下图)

4. 4. 根据静态扫描的问题，进行代码风格修正(常见代码风格问题请见附录部分)

   

3、回归测试

在进行上面每一步重构时，都需要使用test_framework.py进行回归测试，确保重构后的代码没有引入新的错误。

由于本项目重构细节的内容非常多，不能一一列举，重构后的内容请查看Gitee或者Github仓库的代码。

内容小结

• • 代码重构是一件非常重要的工作，它可以帮助提高代码质量，提升代码可读性和可维护性，进而为后续的迭代开发提供基础。

• • 重构过程的一般步骤：

• • 代码重构前，需要提前准备好测试框架和测试用例。

• • 代码重构时，进行代码优化修改，并进行单元测试。

• • 重构完一个模块并测试通过后，再进行下一个模块的重构。

• • 重构完成后，进行整体测试，确保重构后的代码没有引入新的错误。

• • 代码重构常见的优化方向：

• • 统一配置项的管理，不要在代码中写死配置。

• • 减少重复代码，使用函数、类等封装代码，提高代码复用性。

• • 对于参数超长的情况，使用字典或元组等结构。

• • 使用静态扫描工具来优化代码风格。

• • ......