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流式传输技术详解：从概念到实现的全过程

目录

1. 什么是流式传输？
2. 流式传输的实现要求
3. 流式传输的三个层面
4. 适配层与包装层的实现
5. 消息类型分类逻辑
6. 完整流程示例
7. 总结与最佳实践

什么是流式传输？

**流式传输（Streaming）**是一种数据传输方式，数据以连续流的形式逐步发送和接收，而不是一次性传输全部数据。

主要特点

1. 实时性：数据生成后立即发送，无需等待全部完成
2. 渐进式：接收端可以边接收边处理
3. 低延迟：用户能更快看到结果
4. 内存友好：不需要在内存中保存全部数据

应用场景

• 聊天应用（实时消息）
• 文件上传/下载进度
• 实时日志监控
• AI 模型生成（逐字输出）← 本文重点
• 数据导入/导出进度

流式传输的实现要求

⚠️ 重要原则：双方都必须实现

流式传输需要发送方和接收方都实现才能正常工作：

发送方（后端）实现

# Flask 流式响应defgenerate():yieldf"data:{json.dumps({'type':'info','message':'开始处理...'},ensure_ascii=False)}\n\n"# 处理逻辑...yieldf"data:{json.dumps({'type':'token','token':'文本片段'},ensure_ascii=False)}\n\n"returnResponse(stream_with_context(generate()),mimetype='text/event-stream',headers={'Cache-Control':'no-cache','Connection':'keep-alive'})

接收方（前端）实现

// Fetch API 流式读取constreader=response.body.getReader();constdecoder=newTextDecoder();letbuffer='';while(true){const{done,value}=awaitreader.read();if(done)break;buffer+=decoder.decode(value,{stream:true});constlines=buffer.split('\n');buffer=lines.pop();for(constlineoflines){if(line.startsWith('data: ')){constmsg=JSON.parse(line.substring(6));// 处理消息...}}}

流式传输的三个层面

流式传输的实现涉及三个不同的层面，每个层面都有不同的格式要求：

1. 传输协议层（标准统一）

Server-Sent Events (SSE)- Web 标准协议

# 后端：设置 SSE 响应头mimetype='text/event-stream'headers={'Cache-Control':'no-cache','Connection':'keep-alive',...}

SSE 格式规范：

• 每行以data:开头
• 每行以\n\n结尾（两个换行符）
• 这是标准格式，所有浏览器都支持

2. 数据格式层（项目自定义）

自定义 JSON 消息格式

# 后端发送的消息格式{"type":"token",# 消息类型标识"token":"文本片段"# 实际的文本内容}

消息类型：

• info: 状态信息
• error: 错误信息
• results: 搜索结果
• token: 答案片段（流式生成）
• answer: 完整答案
• final: 最终数据

3. 大模型 API 层（模型特定）

不同大模型库有不同的流式格式：

适配层与包装层的实现

这是流式传输的核心技术：如何统一不同格式。

完整流程

大模型库（Ollama/LlamaIndex） ↓ {delta: "文本"} / {text: "文本"} / {response: Object} ↓ ┌─────────────────────────────────────────┐ │ 🔧 适配层（Adapter Layer） │ │ rag_generate_with_llamaindex_stream() │ │ │ │ 检查格式 → 提取文本 → 统一为字符串 │ └─────────────────────────────────────────┘ ↓ "文本片段" (字符串) ↓ ┌─────────────────────────────────────────┐ │ 📦 包装层（Wrapper Layer） │ │ search_alarm() 路由函数 │ │ │ │ 字符串 → JSON对象 → JSON字符串 → SSE │ └─────────────────────────────────────────┘ ↓ data: {"type":"token","token":"文本片段"}\n\n ↓ 前端接收并显示

适配层详解

位置：rag_generate_with_llamaindex_stream()函数

作用：将不同大模型库的格式统一为字符串

场景1：Ollama LLM 直接调用

# 调用 Ollama 的流式 APIresponse_stream=Settings.llm.stream_complete(prompt)# 适配层 - 处理 Ollama 的不同返回格式fortokeninresponse_stream:# 情况1：Ollama 返回 {delta: "文本片段"}ifhasattr(token,'delta')andtoken.delta:yieldtoken.delta# ← 提取 delta 属性# 情况2：Ollama 返回 {text: "文本片段"}elifhasattr(token,'text'):yieldtoken.text# ← 提取 text 属性# 情况3：Ollama 返回其他格式（字符串或对象）else:token_str=str(token)# ← 转换为字符串iftoken_str:yieldtoken_str

适配逻辑：

• ✅ 检查delta属性 → 提取文本
• ✅ 检查text属性 → 提取文本
• ✅ 其他情况 → 转换为字符串

统一输出：所有格式最终都 yield 字符串

场景2：LlamaIndex ChatEngine

# 调用 LlamaIndex ChatEngine 的流式 APIresponse_stream=chat_engine.stream_chat(query)# 适配层 - 处理 LlamaIndex 的不同返回格式forresponse_chunkinresponse_stream:# 情况1：LlamaIndex 返回 {delta: "文本片段"}ifhasattr(response_chunk,'delta')andresponse_chunk.delta:yieldresponse_chunk.delta# 情况2：LlamaIndex 返回 {response: ResponseObject}elifhasattr(response_chunk,'response'):response_text=str(response_chunk.response)ifresponse_text:yieldresponse_text# 情况3：直接是字符串或其他格式else:chunk_str=str(response_chunk)ifchunk_str:yieldchunk_str

场景3：LlamaIndex QueryEngine

# 调用 QueryEngine 的流式 APIstreaming_response=query_engine.query(enhanced_query)# 适配层 - 处理 QueryEngine 的不同返回格式ifhasattr(streaming_response,'response_gen'):# 情况1：返回 StreamingResponse 对象，有 response_gen 生成器fortext_chunkinstreaming_response.response_gen:iftext_chunk:yieldtext_chunkelifhasattr(streaming_response,'__iter__')andnotisinstance(streaming_response,str):# 情况2：直接是生成器forchunkinstreaming_response:ifhasattr(chunk,'delta')andchunk.delta:yieldchunk.deltaelse:chunk_str=str(chunk)ifchunk_str:yieldchunk_strelse:# 情况3：非流式，返回完整响应response_text=str(streaming_response)yieldresponse_text

包装层详解

位置：search_alarm()路由函数

作用：将适配层输出的字符串包装成自定义 JSON 格式，并封装为 SSE 格式

包装过程

# 调用适配层，获取字符串流answer_stream=rag_generate_with_llamaindex_stream(query,results,chat_history_list=current_history)# 包装层 - 将字符串包装成 JSON + SSE 格式fortokeninanswer_stream:# ← token 是字符串（来自适配层）iftokenisNone:continue# 确保是字符串类型token_str=str(token)ifnotisinstance(token,str)elsetokeniftoken_str:# 包装成自定义 JSON 格式json_data={'type':'token',# ← 消息类型'token':token_str# ← 文本片段}# 转换为 JSON 字符串json_str=json.dumps(json_data,ensure_ascii=False)# 包装成 SSE 格式：data: {...}\n\nyieldf"data:{json_str}\n\n"

包装格式说明

1. 自定义 JSON 格式：

{"type":"token",// 消息类型标识"token":"文本片段"// 实际的文本内容}

2. SSE 格式：

data: {"type":"token","token":"文本片段"}\n\n

设计优势

1. 适配层：屏蔽不同库的格式差异，统一输出字符串
2. 包装层：将字符串包装为应用层统一的消息格式
3. 解耦：更换大模型库时只需修改适配层
4. 扩展：新增消息类型只需在包装层添加

这就是适配器模式 + 包装器模式的组合应用。

消息类型分类逻辑

后端根据流程阶段和状态决定发送哪种类型的消息：

消息类型定义

分类逻辑详解

1.info- 状态信息

发送时机：流程中的关键节点

# 搜索开始时yieldf"data:{json.dumps({'type':'info','message':'开始搜索知识库...'},ensure_ascii=False)}\n\n"# 找到精确匹配结果时yieldf"data:{json.dumps({'type':'info','message':f'找到{len(results)}个精确匹配结果'},ensure_ascii=False)}\n\n"# 开始向量搜索时yieldf"data:{json.dumps({'type':'info','message':'正在进行向量搜索...'},ensure_ascii=False)}\n\n"# 搜索完成时yieldf"data:{json.dumps({'type':'info','message':f'找到{len(results)}个相关结果'},ensure_ascii=False)}\n\n"# 开始生成RAG回答时yieldf"data:{json.dumps({'type':'info','message':'开始生成智能回答...'},ensure_ascii=False)}\n\n"

分类逻辑：

• ✅ 流程开始：搜索开始
• ✅ 搜索阶段：精确匹配完成、向量搜索开始、搜索完成
• ✅ RAG阶段：开始生成回答

2.error- 错误信息

发送时机：出现错误时

# 查询为空ifnotquery:yieldf"data:{json.dumps({'type':'error','message':'查询内容不能为空'},ensure_ascii=False)}\n\n"# LLM未初始化ifSettings.llmisNone:error_msg="LlamaIndex LLM 未初始化，无法生成回答。请检查 Ollama 服务是否运行。"yieldf"data:{json.dumps({'type':'error','message':error_msg},ensure_ascii=False)}\n\n"# 流式生成失败ifnotfull_answer:error_msg="流式生成失败，未收到有效回答"yieldf"data:{json.dumps({'type':'error','message':error_msg},ensure_ascii=False)}\n\n"# 异常捕获exceptExceptionase:error_msg=f"流式生成过程出错:{str(e)}"yieldf"data:{json.dumps({'type':'error','message':error_msg},ensure_ascii=False)}\n\n"

分类逻辑：

• ✅ 输入验证错误：查询为空
• ✅ 配置错误：LLM未初始化、RAG未启用
• ✅ 执行错误：生成失败、异常

3.results- 搜索结果

发送时机：搜索完成后

# 搜索完成后发送结果yieldf"data:{json.dumps({'type':'results','data':{'results':results,# 搜索结果列表（包含 images 字段）'count':len(results),# 结果数量'search_mode':search_mode# 搜索模式}},ensure_ascii=False)}\n\n"

分类逻辑：

• ✅ 条件：搜索完成（无论是否有结果）
• ✅ 数据：结果列表、数量、搜索模式
• ✅图片数据：每个结果对象的images字段包含图片路径数组

4.token- 答案片段（流式生成）

发送时机：RAG流式生成过程中

# 流式生成答案片段fortokeninanswer_stream:iftokenisNone:continuetoken_str=str(token)ifnotisinstance(token,str)elsetokeniftoken_str:full_answer+=token_str# 每个文本片段都发送一次 token 消息yieldf"data:{json.dumps({'type':'token','token':token_str},ensure_ascii=False)}\n\n"

分类逻辑：

• ✅ 条件：启用RAG且流式生成中
• ✅ 频率：每个文本片段发送一次
• ✅ 数据：单个文本片段

5.answer- 完整答案

发送时机：RAG生成完成后

# 生成完成后发送完整答案iffull_answer:yieldf"data:{json.dumps({'type':'answer','answer':full_answer,# 完整答案'references':results[:5]ifresultselse[]# 参考来源（包含 images）},ensure_ascii=False)}\n\n"

分类逻辑：

• ✅ 条件：RAG生成成功且有答案
• ✅ 数据：完整答案、参考来源
• ✅图片数据：references中每个对象的images字段

6.final- 最终数据

发送时机：整个流程结束时

# RAG成功时（有答案）yieldf"data:{json.dumps({'type':'final','data':{'success':True,'answer':full_answer,'results':results,# 所有结果（包含 images）'references':results[:5],# 参考来源（包含 images）'session_id':session_id}},ensure_ascii=False)}\n\n"# 不使用RAG时（只有搜索结果）yieldf"data:{json.dumps({'type':'final','data':{'success':True,'results':results,# 所有结果（包含 images）'session_id':session_id}},ensure_ascii=False)}\n\n"

分类逻辑：

• ✅ 条件：流程结束（成功或失败）
• ✅ 数据：包含所有最终数据（答案、结果、错误、会话ID等）
• ✅图片数据：results和references中都包含images字段

完整流程示例

场景1：传统搜索模式（不使用RAG）

1. info: "开始搜索知识库..." ↓ 2. info: "找到 5 个相关结果" 或 "正在进行向量搜索..." ↓ 3. results: { results: [ {id: 1, images: ["img1.jpg"], ...}, {id: 2, images: ["img2.jpg"], ...}, ... ], count: 5 } ↓ 4. final: { success: true, results: [{images: [...]}, ...], session_id: "..." }

图片返回时机：

• ✅results消息：所有搜索结果的图片
• ✅final消息：所有搜索结果的图片（再次返回）

场景2：RAG模式（成功）

1. info: "开始搜索知识库..." ↓ 2. info: "找到 5 个相关结果" ↓ 3. results: { results: [{images: [...]}, ...], count: 5 } ↓ 4. info: "开始生成智能回答..." ↓ 5. token: "根据" ↓ 6. token: "知识库" ↓ 7. token: "中的信息" ... (多个token，逐字显示) ↓ 8. answer: { answer: "完整答案...", references: [{images: [...]}, ...] // 前5条结果的图片 } ↓ 9. final: { success: true, answer: "完整答案...", results: [{images: [...]}, ...], // 所有结果的图片 references: [{images: [...]}, ...], // 参考来源的图片 session_id: "..." }

图片返回时机：

• ✅results消息：所有搜索结果的图片（第一次）
• ✅answer消息：前5条参考结果的图片（第二次）
• ✅final消息：所有结果和参考来源的图片（第三次和第四次）

场景3：RAG模式（失败）

1. info: "开始搜索知识库..." ↓ 2. results: {results: [{images: [...]}, ...], count: 5} ↓ 3. info: "开始生成智能回答..." ↓ 4. error: "LlamaIndex LLM 未初始化..." ↓ 5. final: { success: true, results: [{images: [...]}, ...], rag_error: "...", session_id: "..." }

图片数据的返回时机

重要发现：图片不是单独返回的

图片数据不是单独返回，而是作为搜索结果的一部分，每个结果对象都有一个images字段（数组）。

图片返回的多个时机

图片数据结构

{"id":1,"alarm_code":"E001","alarm_message":"温度传感器故障","solution":"检查传感器连接...","images":["uploads/images/sensor1.jpg","uploads/images/sensor2.jpg"],...}

总结与最佳实践

核心技术要点

1. 三个层面分离

   • 传输协议层（SSE）：标准统一
   • 数据格式层（JSON）：项目自定义
   • 大模型API层：模型特定

2. 适配器模式

   • 适配层：统一不同库的格式差异
   • 包装层：统一应用层的消息格式

3. 消息类型设计

   • 按流程阶段分类
   • 实时反馈 + 最终数据
   • 错误处理完善

实现建议

1. 统一定义消息类型

   # 使用常量定义classMessageType:INFO='info'ERROR='error'RESULTS='results'TOKEN='token'ANSWER='answer'FINAL='final'

2. 错误处理

   • 所有错误都发送error消息
   • 最终都发送final消息（包含错误信息）

3. 性能优化

   • 快速搜索直接返回完整结果
   • RAG模式流式生成，实时显示

4. 用户体验

   • 实时状态反馈（info）
   • 逐字显示答案（token）
   • 完整数据保证（final）

设计模式应用

• 适配器模式：适配不同大模型库的格式
• 包装器模式：统一应用层的消息格式
• 观察者模式：前端监听流式消息并更新UI

结语

流式传输是一个涉及多个层面的复杂技术，需要：

1. ✅理解三个层面：传输协议、数据格式、大模型API
2. ✅实现适配层：统一不同库的格式差异
3. ✅实现包装层：统一应用层的消息格式
4. ✅设计消息类型：按流程阶段分类
5. ✅前后端配合：双方都必须实现流式处理

通过这种设计，我们实现了：

• 🚀实时反馈：用户可以看到搜索和生成进度
• ✍️逐字显示：答案逐字显示，类似 ChatGPT
• 🔄向后兼容：传统搜索模式不受影响
• 🛡️错误处理：完善的错误处理和提示

希望这篇文章能帮助你理解流式传输的完整实现过程！