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函数调用

Java突击队大约 5 分钟

第五章：函数调用与工具集成

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函数调用闭环示意

5.1 函数调用解决的是什么问题？

大模型擅长推理与表达，但不擅长两类事情：

  • 获取实时数据：订单状态、库存、用户信息、配置中心数据
  • 执行动作：创建工单、发短信、调用支付、写入数据库

函数调用（也称 Tool Calling）要做的就是：让模型在需要外部信息或动作时，提出“调用哪个工具 + 参数是什么”，由你的后端去执行，再把结果回传给模型生成最终答案。

5.2 关键原则：模型只负责“提议”，系统负责“执行”

生产系统里，工具调用稳定与安全的核心不是“模型多聪明”，而是你把边界定得够清楚：

  • 工具必须白名单：只暴露你允许的工具
  • 参数必须校验：长度、格式、枚举、范围
  • 执行必须鉴权：按当前用户身份做权限判断
  • 结果必须审计：记录工具调用（脱敏）与失败原因

5.3 可复制运行示例：订单查询 + 运费估算

这个示例提供一个接口 /tools/ask：

  • 用户问：“帮我查订单 A1001 状态，并估算到上海的运费”
  • 模型自动决定调用：
    • getOrderStatus(orderId)
    • estimateShippingFee(city, weightKg)

5.3.1 pom.xml（Maven）

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-validation</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>com.alibaba.cloud.ai</groupId>
        <artifactId>spring-ai-alibaba-starter-dashscope</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

5.3.2 application.yml

spring:
  ai:
    dashscope:
      api-key: ${AI_DASHSCOPE_API_KEY:}
      chat:
        options:
          model: ${DASHSCOPE_CHAT_MODEL:qwen-plus}
          temperature: 0.1

5.3.3 统一返回对象

package com.example.saa.api.dto;

public record ApiResponse<T>(boolean success, T data, String error) {
    public static <T> ApiResponse<T> ok(T data) {
        return new ApiResponse<>(true, data, null);
    }

    public static <T> ApiResponse<T> fail(String error) {
        return new ApiResponse<>(false, null, error);
    }
}

5.3.4 订单服务（模拟）

package com.example.saa.domain;

public enum OrderStatus {
    CREATED,
    PAID,
    SHIPPED,
    DELIVERED,
    CANCELED
}
package com.example.saa.service;

import com.example.saa.domain.OrderStatus;
import java.util.Map;
import java.util.Optional;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class OrderService {

    private static final Map<String, OrderStatus> ORDER_STORE = Map.of(
            "A1001", OrderStatus.SHIPPED,
            "A1002", OrderStatus.DELIVERED,
            "A1003", OrderStatus.CANCELED
    );

    public Optional<OrderStatus> findStatus(String orderId) {
        return Optional.ofNullable(ORDER_STORE.get(orderId));
    }
}

5.3.5 工具编排：参数校验 + 执行

package com.example.saa.service;

import com.example.saa.domain.OrderStatus;
import jakarta.validation.ConstraintViolation;
import jakarta.validation.ConstraintViolationException;
import jakarta.validation.Validation;
import jakarta.validation.Validator;
import jakarta.validation.constraints.Max;
import jakarta.validation.constraints.Min;
import jakarta.validation.constraints.NotBlank;
import jakarta.validation.constraints.Pattern;
import java.math.BigDecimal;
import java.math.RoundingMode;
import java.util.Map;
import java.util.Optional;
import java.util.Set;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class ToolOrchestrationService {

    private final OrderService orderService;
    private final Validator validator = Validation.buildDefaultValidatorFactory().getValidator();

    public ToolOrchestrationService(OrderService orderService) {
        this.orderService = orderService;
    }

    public Map<String, Object> getOrderStatus(Map<String, Object> arguments) {
        GetOrderStatusArgs args = new GetOrderStatusArgs((String) arguments.get("orderId"));
        validate(args);

        Optional<OrderStatus> status = orderService.findStatus(args.orderId());
        return Map.of(
                "orderId", args.orderId(),
                "found", status.isPresent(),
                "status", status.map(Enum::name).orElse("UNKNOWN")
        );
    }

    public Map<String, Object> estimateShippingFee(Map<String, Object> arguments) {
        EstimateShippingFeeArgs args = new EstimateShippingFeeArgs(
                (String) arguments.get("city"),
                toInt(arguments.get("weightKg"))
        );
        validate(args);

        BigDecimal base = BigDecimal.valueOf(8);
        BigDecimal perKg = BigDecimal.valueOf(3);
        BigDecimal fee = base.add(perKg.multiply(BigDecimal.valueOf(args.weightKg())));

        if (args.city().contains("上海")) {
            fee = fee.multiply(BigDecimal.valueOf(0.9));
        }

        return Map.of(
                "city", args.city(),
                "weightKg", args.weightKg(),
                "fee", fee.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP).toPlainString(),
                "currency", "CNY"
        );
    }

    private Integer toInt(Object raw) {
        if (raw == null) {
            return null;
        }
        if (raw instanceof Integer i) {
            return i;
        }
        if (raw instanceof Number n) {
            return n.intValue();
        }
        return Integer.valueOf(String.valueOf(raw));
    }

    private void validate(Object args) {
        Set<ConstraintViolation<Object>> violations = validator.validate(args);
        if (!violations.isEmpty()) {
            throw new ConstraintViolationException(violations);
        }
    }

    public record GetOrderStatusArgs(
            @NotBlank
            @Pattern(regexp = "^[A-Z]\\d{4}$", message = "orderId 必须类似 A1001")
            String orderId
    ) {}

    public record EstimateShippingFeeArgs(
            @NotBlank String city,
            @Min(1) @Max(50) Integer weightKg
    ) {}
}

5.3.6 Controller：把工具注册给 ChatClient（FunctionCallback + Schema）

package com.example.saa.api;

import com.example.saa.api.dto.ApiResponse;
import com.example.saa.service.ToolOrchestrationService;
import org.springframework.ai.chat.client.ChatClient;
import org.springframework.ai.model.function.FunctionCallback;
import org.springframework.ai.model.function.Schema;
import org.springframework.ai.model.function.SchemaProperty;
import org.springframework.ai.model.function.SchemaType;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class ToolCallingController {

    private final ChatClient chatClient;
    private final ToolOrchestrationService tools;

    public ToolCallingController(ChatClient chatClient, ToolOrchestrationService tools) {
        this.chatClient = chatClient;
        this.tools = tools;
    }

    @GetMapping("/tools/ask")
    public ApiResponse<String> ask(@RequestParam String question) {
        FunctionCallback getOrderStatus = new FunctionCallback(
                "getOrderStatus",
                "查询订单状态。参数 orderId 形如 A1001。",
                new Schema(SchemaType.OBJECT)
                        .addProperty("orderId", SchemaProperty.of(SchemaType.STRING, "订单号，例如 A1001"))
                        .addRequired("orderId"),
                tools::getOrderStatus
        );

        FunctionCallback estimateShippingFee = new FunctionCallback(
                "estimateShippingFee",
                "估算运费。参数 city 为城市名，weightKg 为重量（kg）。",
                new Schema(SchemaType.OBJECT)
                        .addProperty("city", SchemaProperty.of(SchemaType.STRING, "城市，例如 上海"))
                        .addProperty("weightKg", SchemaProperty.of(SchemaType.INTEGER, "重量（kg），例如 2"))
                        .addRequired("city")
                        .addRequired("weightKg"),
                tools::estimateShippingFee
        );

        String answer = chatClient.prompt()
                .system("你是严谨的电商助手。遇到需要实时信息时，优先调用已提供的函数。")
                .user(question)
                .functions(getOrderStatus, estimateShippingFee)
                .call()
                .content();

        return ApiResponse.ok(answer);
    }
}

5.4 必须读：安全基线

函数调用最大的风险不是“模型胡说”，而是“模型让系统做了不该做的事”。建议最小基线：

  1. 工具白名单：只注册固定工具集合，不要根据用户输入动态拼工具
  2. 参数校验：所有工具输入都校验，拒绝超长、非法格式与边界值
  3. 业务鉴权：执行工具前按用户身份做 RBAC/ABAC
  4. 审计与追责：记录工具调用元信息（脱敏后参数、耗时、结果状态）
  5. 超时与限流：工具执行与模型调用都要有超时/并发限制

5.5 本章小结

你已经把模型从“只会聊天”升级为“能调用业务能力”，并且建立了最关键的工程化边界：模型只提议、系统负责执行与治理。

下一章我们会解决另一个生产痛点：让模型输出可稳定解析的数据结构（JSON），用于入库、风控、路由与后续自动化流程。 点击这里👇🏻获取：100万QPS短链系统、复杂的商城微服务系统、智能翻译助手AI Agent、SaaS点餐系统、刷题吧小程序、商城系统、秒杀系统、AI项目、代码生成神器、苏三demo项目、智能天气播报AI Agent、智能代码审查AI Agent等 10 个项目的：项目源代码、开发教程和技术答疑

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