07-知识库的loader和splitter：从各种来源加载文档并分割成小块

前言

上节我们学了 RAG，它可以解决大模型的幻觉问题。

幻觉就是大模型对于它不知道的知识，会以为自己知道，然后胡乱回答。

解决方案 RAG 就是根据用户的 prompt，去知识库查询相关文档，加到 prompt 里给到大模型作为背景知识来回答。

这种相关文档的检索，要根据 prompt 的语义来搜，所以一般要结合向量来实现：

基于嵌入模型把文档向量化，存入向量数据库，查询的时候把 prompt 向量化，根据余弦相似度，来检索最相近的向量，然后把相关文档放到 prompt 里。

上节我们跑通了这个流程：prompt -> 向量 -> 检索 -> 相关文档 -> prompt + 相关文档 -> RAG

会查询出几个相似度最高的文档放到 prompt 里，大模型基于这些来回答。

但上节我们是直接创建的 Document 对象，然后用嵌入模型存入了向量数据库：new Document MemoryVectorStore.fromDocuments

实际上知识的来源可能有很多：

一个 word 文档、一个 pdf 文件、一个 youtube 视频、一个 url、一个 x 的推文等。

这种显然就不是直接创建 Document 对象了，而是要用各种 loader 来转换：

经过对应的 loader 处理后，变成 Document，之后再由嵌入模型向量化后存入知识库。

知识有各种来源，所以对应的各种 loader 也很多：

现在 langchain 文档里有 180+ loader：

https://docs.langchain.com/oss/python/integrations/document_loaders

你可以把各种知识来源通过 loader 转化为文档存入知识库。

当然，有的文档可能会很大，比如一个 pdf 文件可能是一本书的大小。

这种很明显不能直接把转化后的 Document 向量化，需要先拆分文档。

也就是需要 Splitter

Splitter

大的文档经过 TextSplitter 分割后，变成一个个小文档，再给到嵌入模型做向量化。

分割最简单的就是按照字符，比如换行符 \n

但并不是每一行一个 Document，而是要设置一个 chunk size，按照换行符分割好的内容加入到这个 Chunk，当达到 chunk size 后，再继续生成下个 Chunk。

这个 Chunk 也是 Document 对象，只是文档内容是分割好的一个个大小合适的块。

我们写代码来跑一边这个流程。

创建 src/loader-and-splitter.mjs

import "dotenv/config";
import { CheerioWebBaseLoader } from "@langchain/community/document_loaders/web/cheerio";

// 查找这边文章下面的.main-area 所有 p 标签
const cheerioLoader = new CheerioWebBaseLoader(
  "https://juejin.cn/post/7299346799211315212",
  {
    selector: ".main-area p",
  }
);

const documents = await cheerioLoader.load();

console.log(documents);

我们用 CheerioWebBaseLoader 这个 loader 来加载一个网页。

安装下用到的包：pnpm install cheerio @langchain/community

各种 loader 显然是社区维护，所以在 @langchain/community 这个包下。

这里我们用 loader 加载网页，取出 .main-area 下所有 p 标签的内容。

跑一下：

[
  Document {
    pageContent: '回家自由职业有一个半月了，这段时间确实过的挺开心的。虽然收入不稳定，但小册和公众号广告的收入也足够生活。我算过，在小县城的家里，早饭 10 元，午饭 60元（按照偶尔改善生活，买份酸菜鱼来算），晚饭 10 元，牛奶零食等 20 元，一天是 100 元。一年就是 36500 元。加上其他的支出，一年生活费差不多 5w 元。10 年是 50w，40 年就是 200 万元。而且还有利息，也就是说，我这辈子有 200 万就能正常活到去世了。我不会结婚，因为我喜欢一个人的状态，看小说、打游戏、自己想一些事情，不用迁就另一个人的感受，可以完全按照自己的想法来生活。并不是说我现在有 200 万了，我的意思是只要在二三十年内赚到这些就够了。我在大城市打工，可能一年能赚 50 万，在家里自由职业估计一年也就 20 万，但这也足够了。而且自由职业能赚到最宝贵的东西：时间。一方面是我自己的时间，我早上可以晚点起、晚上可以晚点睡、下午困了可以睡个午觉，可以写会东西打一会游戏，不想干的时候可以休息几天。而且我有大把的时间可以来做自己想做的事情，创造自己的东西。一方面是陪家人的时间，自从长大之后，明显感觉回家时间很少了，每年和爸妈也就见几天。前段时间我爸去世，我才发觉我和他最多的回忆还是在小时候在家里住的时候。我回家这段时间，每天都陪着我妈，一起做饭、吃饭，一起看电视，一起散步，一起经历各种事情。我买了个投影仪，很好用：这段时间我们看完了《皓镧传》、《锦绣未央》、《我的前半生》等电视剧，不得不说，和家人一起看电视剧确实很快乐、很上瘾。再就是我还养了只猫，猫的寿命就十几年，彼此陪伴的时间多一点挺好的：这些时间值多少钱？没法比较。回家这段时间我可能接广告多了一点，因为接一个广告能够我好多天的生活费呢。大家不要太排斥这个，可以忽略。其实我每次发广告总感觉对不起关注我的人，因为那些广告标题都要求起那种博人眼球的，不让改，就很难受。小册的话最近在写 Nest.js 的，但不只是 nest。就像学 java，我们除了学 spring 之外，还要学 mysql、redis、mongodb、rabbitmq、kafka、elasticsearch 等中间件，还有 docker、docker compose、k8s 等容器技术。学任何别的后端语言或框架，也是这一套，Nest.js 当然也是。所以我会在 Nest.js 小册里把各种后端中间件都讲一遍，然后会做一些全栈项目。写完估计得 200 节，大概会占据我半年到一年的时间。这段时间也经历过不爽的事情：这套房子是我爸还在的时候，他看邻居在青岛买的房子一周涨几十多万，而且我也提到过可能回青岛工作，然后他就非让我妈去买一套。当时 18 年青岛限购，而即墨刚撤市划区并入青岛，不限购，于是正好赶上房价最高峰买的。然而后来并没有去住。这套房子亏了其实不止 100 万。因为银行定存利息差不多 4%，200 万就是每年 8万利息，5年就是 40万。但我也看开了，少一百万多一百万对我影响大么？并不大，我还是每天花那些钱。相比之下，我爸的去世对我的打击更大，这对我的影响远远大于 100 万。我对钱没有太大的追求，对很多别人看重的东西也没啥追求。可能有的人有了钱，有了时间会选择环游中国，环游世界，我想我不会。我就喜欢宅在家里，写写东西、看看小说、打打游戏，这样活到去世我也不会有遗憾。我所追求的事情，在我小时候可能是想学医，一直觉得像火影里的纲手那样很酷，或者像大蛇丸那样研究一些东西也很酷。但近些年了解了学医其实也是按照固定的方法来治病，可能也是同样的东西重复好多年，并不是我想的那样。人这一辈子能把一件事做好就行。也就是要找到自己一生的使命，我觉得我找到了：我想写一辈子的技术文章。据说最高级的快乐有三种来源：自律、爱、创造。写文章对我来说就很快乐，我想他就是属于创造的那种快乐。此外，我还想把我的故事写下来，我成长的故事，我和东东的故事，那些或快乐或灰暗的日子，今生我一定会把它们写下来，只是现在时机还不成熟。世界那么大，我并不想去看看。我只想安居一隅，照顾好家人，写一辈子的技术文章，也写下自己的故事。这就是我的平凡之路。',
    metadata: {
      source: 'https://juejin.cn/post/7233327509919547452',
      title: '世界那么大，我并不想去看看回家自由职业有一个半月了，这段时间确实过的挺开心的。 虽然收入不稳定，但小册和公众号广告的收入 - 掘金'
    },
    id: undefined
  }
]

可以看到，网页内容中选择器的部分被取出来了，放入了 Document 对象。

现在的 Document 太大了，我们使用splitter分割一下

splitter 在 @langchain/textsplitters 这个包下，安装下：pnpm install @langchain/textsplitters

import "dotenv/config";
import { ChatOpenAI, OpenAIEmbeddings } from "@langchain/openai";
import { RecursiveCharacterTextSplitter } from "@langchain/textsplitters";
import { MemoryVectorStore } from "@langchain/classic/vectorstores/memory";
import { CheerioWebBaseLoader } from "@langchain/community/document_loaders/web/cheerio";

const model = new ChatOpenAI({
  temperature: 0,
  model: process.env.MODEL_NAME,
  apiKey: process.env.OPENAI_API_KEY,
  configuration: {
    baseURL: process.env.OPENAI_BASE_URL,
  },
});

const embeddings = new OpenAIEmbeddings({
  apiKey: process.env.OPENAI_API_KEY,
  model: process.env.EMBEDDINGS_MODEL_NAME,
  configuration: {
    baseURL: process.env.OPENAI_BASE_URL,
  },
});

const cheerioLoader = new CheerioWebBaseLoader(
  "https://juejin.cn/post/7233327509919547452",
  {
    selector: ".main-area p",
  }
);

const documents = await cheerioLoader.load();

console.assert(documents.length === 1);
console.log(`Total characters: ${documents[0].pageContent.length}`);

const textSplitter = new RecursiveCharacterTextSplitter({
  chunkSize: 500, // 每个分块的字符数
  chunkOverlap: 50, // 分块之间的重叠字符数
  separators: ["。", "！", "？"], // 分割符，优先使用段落分隔
});

const splitDocuments = await textSplitter.splitDocuments(documents);

console.log(`文档分割完成，共 ${splitDocuments.length} 个分块\n`);

console.log("正在创建向量存储...");
const vectorStore = await MemoryVectorStore.fromDocuments(
  splitDocuments,
  embeddings
);
console.log("向量存储创建完成\n");

const retriever = vectorStore.asRetriever({ k: 2 });

const questions = ["父亲的去世对作者的人生态度产生了怎样的根本性逆转？"];

// RAG 流程：对每个问题进行检索和回答
for (const question of questions) {
  console.log("=".repeat(80));
  console.log(`问题: ${question}`);
  console.log("=".repeat(80));

  // 使用 retriever 获取相关文档
  const retrievedDocs = await retriever.invoke(question);

  // 使用 similaritySearchWithScore 获取相似度评分
  const scoredResults = await vectorStore.similaritySearchWithScore(
    question,
    2
  );

  // 打印检索到的文档和相似度评分
  console.log("\n【检索到的文档及相似度评分】");
  retrievedDocs.forEach((doc, i) => {
    // 找到对应的评分
    const scoredResult = scoredResults.find(
      ([scoredDoc]) => scoredDoc.pageContent === doc.pageContent
    );
    const score = scoredResult ? scoredResult[1] : null;
    const similarity = score !== null ? (1 - score).toFixed(4) : "N/A";

    console.log(`\n[文档 ${i + 1}] 相似度: ${similarity}`);
    console.log(`内容: ${doc.pageContent}`);
    if (doc.metadata && Object.keys(doc.metadata).length > 0) {
      console.log(`元数据:`, doc.metadata);
    }
  });

  // 构建 prompt
  const context = retrievedDocs
    .map((doc, i) => `[片段${i + 1}]\n${doc.pageContent}`)
    .join("\n\n━━━━━\n\n");

  const prompt = `你是一个文章辅助阅读助手，根据文章内容来解答：

文章内容：
${context}

问题: ${question}

你的回答:`;

  console.log("\n【AI 回答】");
  const response = await model.invoke(prompt);
  console.log(response.content);
  console.log("\n");
}

我们指定了 chunkSize 是 400 个字符，然后前后重复 50 个字符。

分割符是优先 。 其次 ！？

跑一下：

mac@macdeMacBook-Air-3 aiagent % pnpm run loader-and-splitter         

> ai@1.0.0 loader-and-splitter /Users/mac/jiuci/github/aiagent
> node src/7/loader-and-splitter.mjs

Total characters: 1732
文档分割完成，共 4 个分块

正在创建向量存储...
向量存储创建完成

================================================================================
问题: 父亲的去世对作者的人生态度产生了怎样的根本性逆转？
================================================================================

【检索到的文档及相似度评分】

[文档 1] 相似度: 0.4021
内容: 。但我也看开了，少一百万多一百万对我影响大么？并不大，我还是每天花那些钱。相比之下，我爸的去世对我的打击更大，这对我的影响远远大于 100 万。我对钱没有太大的追求，对很多别人看重的东西也没啥追求。可能有的人有了钱，有了时间会选择环游中国，环游世界，我想我不会。我就喜欢宅在家里，写写东西、看看小说、打打游戏，这样活到去世我也不会有遗憾。我所追求的事情，在我小时候可能是想学医，一直觉得像火影里的纲手那样很酷，或者像大蛇丸那样研究一些东西也很酷。但近些年了解了学医其实也是按照固定的方法来治病，可能也是同样的东西重复好多年，并不是我想的那样。人这一辈子能把一件事做好就行。也就是要找到自己一生的使命，我觉得我找到了：我想写一辈子的技术文章。据说最高级的快乐有三种来源：自律、爱、创造。写文章对我来说就很快乐，我想他就是属于创造的那种快乐。此外，我还想把我的故事写下来，我成长的故事，我和东东的故事，那些或快乐或灰暗的日子，今生我一定会把它们写下来，只是现在时机还不成熟。世界那么大，我并不想去看看。我只想安居一隅，照顾好家人，写一辈子的技术文章，也写下自己的故事。这就是我的平凡之路。
元数据: {
  source: 'https://juejin.cn/post/7233327509919547452',
  title: '世界那么大，我并不想去看看回家自由职业有一个半月了，这段时间确实过的挺开心的。 虽然收入不稳定，但小册和公众号广告的收入 - 掘金',
  loc: { lines: { from: 1, to: 1 } }
}

[文档 2] 相似度: 0.5217
内容: 。而且我有大把的时间可以来做自己想做的事情，创造自己的东西。一方面是陪家人的时间，自从长大之后，明显感觉回家时间很少了，每年和爸妈也就见几天。前段时间我爸去世，我才发觉我和他最多的回忆还是在小时候在家里住的时候。我回家这段时间，每天都陪着我妈，一起做饭、吃饭，一起看电视，一起散步，一起经历各种事情。我买了个投影仪，很好用：这段时间我们看完了《皓镧传》、《锦绣未央》、《我的前半生》等电视剧，不得不说，和家人一起看电视剧确实很快乐、很上瘾。再就是我还养了只猫，猫的寿命就十几年，彼此陪伴的时间多一点挺好的：这些时间值多少钱？没法比较。回家这段时间我可能接广告多了一点，因为接一个广告能够我好多天的生活费呢。大家不要太排斥这个，可以忽略。其实我每次发广告总感觉对不起关注我的人，因为那些广告标题都要求起那种博人眼球的，不让改，就很难受。小册的话最近在写 Nest.js 的，但不只是 nest
元数据: {
  source: 'https://juejin.cn/post/7233327509919547452',
  title: '世界那么大，我并不想去看看回家自由职业有一个半月了，这段时间确实过的挺开心的。 虽然收入不稳定，但小册和公众号广告的收入 - 掘金',
  loc: { lines: { from: 1, to: 1 } }
}

【AI 回答】
父亲的去世对作者的人生态度产生了根本性的逆转。原本作者对金钱和物质生活有着较高的追求，甚至梦想着环游中国和世界。然而，父亲的离世使他对生活的看法发生了深刻的变化。他认为相比于物质财富，家庭和亲情的重要性远超一切。因此，他决定放弃对物质的追求，选择更加简单和充实的生活方式，比如宅在家里写技术文章、与家人共度时光等。这种转变体现了他对生命意义的重新思考和对家庭责任的重视。

整体流程和上节一样：用嵌入模型把文档存入向量数据库，先检索和用户的问题相似度最高的 2 个文档，把它加入 prompt，然后调用大模型基于文档回答。

可以看到，loader 加载了文档，用 splitter 分成了 4 个分块（chunk）。

回答的时候检索了相似度最高的 2 个文档块，基于这个做了回答。

总结

这节我们学了 loader 和 splitter。

loader 可以从各种地方加载内容作为 Document，比如 word、pdf、网页、youtube、x 的推文等等。

现在有 180+ 的 loader，社区维护，所以是在 @langchain/community 这个包。

加载后的 Document 可能会很大，需要分割成一个个小的文档，所以需要 Splitter。

splitter 在 @langchain/text-splitters 这个包。

我们写了一个读取网页里的文章内容作为文档，分割后放入知识库的 RAG 案例。

这节只要理解这俩概念就行，具体 loader 和 splitter 有很多类型，下节我们详细过一遍

完整代码解释

import "dotenv/config";
import { ChatOpenAI, OpenAIEmbeddings } from "@langchain/openai";
import { RecursiveCharacterTextSplitter } from "@langchain/textsplitters";
import { MemoryVectorStore } from "@langchain/classic/vectorstores/memory";
import { CheerioWebBaseLoader } from "@langchain/community/document_loaders/web/cheerio";

const model = new ChatOpenAI({
  temperature: 0,
  model: process.env.MODEL_NAME,
  apiKey: process.env.OPENAI_API_KEY,
  configuration: {
    baseURL: process.env.OPENAI_BASE_URL,
  },
});

const embeddings = new OpenAIEmbeddings({
  apiKey: process.env.OPENAI_API_KEY,
  model: process.env.EMBEDDINGS_MODEL_NAME,
  configuration: {
    baseURL: process.env.OPENAI_BASE_URL,
  },
});

const cheerioLoader = new CheerioWebBaseLoader(
  "https://juejin.cn/post/7233327509919547452",
  {
    selector: ".main-area p",
  }
);

// 等待文档加载
const documents = await cheerioLoader.load();

// 如果断言为 false，则将一个错误消息写入控制台。如果断言是 true，没有任何反应
console.assert(documents.length === 1);
console.log(`Total characters: ${documents[0].pageContent.length}`);

const textSplitter = new RecursiveCharacterTextSplitter({
  chunkSize: 500, // 每个分块的字符数
  chunkOverlap: 50, // 分块之间的重叠字符数
  separators: ["。", "！", "？"], // 分割符，优先使用段落分隔
});

const splitDocuments = await textSplitter.splitDocuments(documents);

console.log(`文档分割完成，共 ${splitDocuments.length} 个分块\n`);

console.log("正在创建向量存储...");
const vectorStore = await MemoryVectorStore.fromDocuments(
  splitDocuments,
  embeddings
);
console.log("向量存储创建完成\n");

// retriever 每次检索时，最多返回 2 个 Document
const retriever = vectorStore.asRetriever({ k: 2 });

const questions = ["父亲的去世对作者的人生态度产生了怎样的根本性逆转？"];

// RAG 流程：对每个问题进行检索和回答
for (const question of questions) {
  console.log("=".repeat(80));
  console.log(`问题: ${question}`);
  console.log("=".repeat(80));

  // 使用 retriever 获取相关文档
  const retrievedDocs = await retriever.invoke(question);

  // 使用 similaritySearchWithScore 获取相似度评分
  // 返回“最相似的前 2 个文档”，并附带相似度评分
  const scoredResults = await vectorStore.similaritySearchWithScore(
    question,
    2
  );

  // 打印检索到的文档和相似度评分
  console.log("\n【检索到的文档及相似度评分】");
  retrievedDocs.forEach((doc, i) => {
    // 找到对应的评分
    const scoredResult = scoredResults.find(
      ([scoredDoc]) => scoredDoc.pageContent === doc.pageContent
    );
    const score = scoredResult ? scoredResult[1] : null;
    const similarity = score !== null ? (1 - score).toFixed(4) : "N/A";

    console.log(`\n[文档 ${i + 1}] 相似度: ${similarity}`);
    console.log(`内容: ${doc.pageContent}`);
    if (doc.metadata && Object.keys(doc.metadata).length > 0) {
      console.log(`元数据:`, doc.metadata);
    }
  });

  // 构建 prompt
  const context = retrievedDocs
    .map((doc, i) => `[片段${i + 1}]\n${doc.pageContent}`)
    .join("\n\n━━━━━\n\n");

  const prompt = `你是一个文章辅助阅读助手，根据文章内容来解答：

文章内容：
${context}

问题: ${question}

你的回答:`;

  console.log("\n【AI 回答】");
  const response = await model.invoke(prompt);
  console.log(response.content);
  console.log("\n");
}