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Spring AI 应用开发实践

面向在校学生的 Spring AI 2.0 系统化课程教导站。每一章都按「学习目标 → 概念详解 → 依赖与配置 → 逐行代码解析 → 动手实操 → 验收标准」组织,配套可运行工程 springai-lab,跟着敲完就能跑。

Spring AI 2.0.1 Spring Boot 4.1.x Java 17 DeepSeek / 智谱等 OpenAI 兼容模型 纯静态 · 无需自备服务器

11
正章节
32
建议学时
1
配套可运行工程
100%
章节带验收标准

一课程定位与学情分析

课程定位

本课程是 Spring Boot 后端开发能力的进阶延伸课:在学生已掌握 Web 开发、数据库与依赖管理的基础上,系统学习如何用 Spring AI 2.0 把大语言模型能力「工程化」地集成进 Java 应用——而不是调用一次 API 就结束。

课程产线为「概念 → 配置 → 逐行代码 → 实操 → 验收」五步闭环,每章产出可运行、可检查的代码成果。

学情分析

已有基础:Java 语法、Spring Boot 基础(Controller/Service 分层、配置文件、Maven)。

普遍短板:① 未接触过 AI 应用开发,对提示词、嵌入、RAG 等概念陌生;② 依赖版本管理意识弱,易混用网上 1.x 老教程;③ 缺少「按验收标准交付」的工程习惯。

对策:全程锁定版本基准(见下)、每个概念先讲「为什么」再讲「怎么写」、每章以验收清单收口。

二教学目标

维度目标描述(课程结束时学生应能…)
知识目标说清 ChatModel / ChatClient / Advisor / EmbeddingModel / VectorStore 等核心抽象的职责与关系;理解提示词工程、RAG、工具调用、MCP、多智能体的基本原理。
能力目标独立完成「对话 → 结构化输出 → RAG 问答 → 工具调用 → 智能体」的完整链路开发;能按排错表独立定位 API 报错、依赖冲突、密钥配置等常见问题。
素质目标养成密钥不进源码、版本先核对、代码即注释、按验收标准交付的工程习惯;建立「AI 输出需要验证」的正确认知。

三学时分配(共 32 学时)

章内容学时课堂形式
第 0 章环境准备(课前完成 + 课上验收)1检查 + 排错演示
第 1 章Spring AI 入门(框架认知 + 第一次调用)2讲授 + 跟练
第 2 章提示词与对话(智能客服)3讲授 + 跟练
第 3 章结构化输出与 Advisors3讲授 + 跟练
第 4 章嵌入模型与向量数据库3讲授 + 演示
第 5 章RAG 检索增强生成4讲授 + 综合跟练
第 6 章记忆与多模型2讲授 + 跟练
第 7 章工具调用(Function Calling)3讲授 + 跟练
第 8 章MCP 协议2讲授 + 演示
第 9 章智能体(Agent)3讲授 + 讨论
第 10 章可观测性与评估2讲授 + 演示
第 11 章综合项目(智能知识助手)4项目实训 + 答辩

四考核评价方式

构成占比说明
过程性考核 · 章节验收40%每章「验收标准」清单逐项打勾,12 章取平均;环境准备章计入
过程性考核 · 课堂练习与作业20%各章「课堂练习 / 课后作业」完成质量
期末综合项目40%第 11 章综合项目:功能完成度 20% + 代码规范与注释 10% + 现场演示答辩 10%

教学方法建议(教师参考):① 每章前 10 分钟「错误复现」——教师故意演示一个典型报错并让学生排查,比直接讲正确写法记忆深一倍;② 跟练环节用「教师写一步、学生跟一步、随机点人读注释」的节奏防止掉队;③ 全程要求学生在验收清单上自查签字,教师抽查 30%。

五学习路线:四个阶段

阶段一 · 会说话(第 0~2 章)
环境就位 → 第一次调用大模型 → 用提示词工程与对话记忆做出一个像样的智能客服。
阶段二 · 说得准(第 3~4 章)
把自由文本变成可编程的 JSON 对象;理解嵌入与向量数据库,为 RAG 打底。
阶段三 · 接得上(第 5~8 章)
RAG 让模型「开卷考试」;记忆让对话有上下文;工具调用与 MCP 让模型能查库、能执行动作。
阶段四 · 立得住(第 9~11 章)
从「调用一次」升级到「自主规划多步」的智能体;学会观测与评估;综合项目完整落地。

六章节导航

CH 00 · 1 学时
环境准备
JDK 17 / IDEA / Maven 镜像 / API 密钥,四件事全部验收通过才准进第 1 章。
产出:环境验收截图 + 工程打开无红线
CH 01 · 2 学时
Spring AI 入门
框架是什么、解决什么问题;ChatModel 与 ChatClient 两种调用方式第一次跑通。
产出:同步 + 流式两个接口可用
CH 02 · 3 学时
提示词与对话
消息角色、提示词模板、外置提示词文件、少样本、多轮记忆与会话隔离。
产出:智能客服接口(含会话隔离验收)
CH 03 · 3 学时
结构化输出与 Advisors
让模型输出可直接编程消费的 Java 对象;理解 Advisor 拦截链的原理与自定义。
产出:订单信息抽取接口(entity 输出)
CH 04 · 3 学时
嵌入模型与向量数据库
文本如何变成向量;pgvector 从建表到相似度检索完整走一遍。
产出:语义相似度检索 demo
CH 05 · 4 学时
RAG
ETL 管线、文档分割、检索增强生成全流程,让模型「照着资料答题」。
产出:基于自有文档的问答接口
CH 06 · 2 学时
记忆与多模型
会话持久化到 JDBC/Redis;一套代码切换 DeepSeek / 智谱 / Ollama 多供应商。
产出:重启不丢的对话 + 一键换模型
CH 07 · 3 学时
工具调用
让模型学会「查库再回答」:Function Calling 的注册、循环与安全边界。
产出:可查询实时数据的对话接口
CH 08 · 2 学时
MCP
模型上下文协议:把工具做成标准化服务,跨应用复用。
产出:一个 MCP 服务端 + 客户端接入
CH 09 · 3 学时
智能体
从「调用一次」到「自主规划多步」:ReAct 循环、任务分解与安全护栏。
产出:多步骤任务智能体 demo
CH 10 · 2 学时
可观测性与评估
Token 成本、延迟、质量三件事怎么量化;提示词版本与效果关联。
产出:带观测指标的接口 + 评估记录
CH 11 · 4 学时
综合项目
智能知识助手:RAG + 工具 + 记忆 + 结构化输出的完整落地与答辩。
产出:可演示项目 + 答辩(期末 40%)

七配套工程与学习纪律

springai-lab/ # 课程配套工程(本课程包 lab/ 目录,与本站代码逐字一致) ├── pom.xml # 依赖清单:Boot 4.1.1 + spring-ai-bom 2.0.1 └── src/main/ ├── java/com/example/springai/ │ ├── SpringaiLabApplication.java # 启动类 │ ├── common/ChatClientConfig.java # 全局 ChatClient │ └── ch01/ ch02/ ... ch11/ # 每章一个包,随进度递增 └── resources/ ├── application.yml # 模型配置(换厂商只改这里) └── prompts/*.st # 外置提示词文件
课程总体目标:学完本课程,你不仅能「用 Spring AI 调大模型」,而是能独立设计并交付一个企业级的 AI 应用模块——输入是需求,输出是带验收记录、成本可控、可观测、可维护的工程代码。这正是这门课与「调 API 教程」的本质区别。