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nanobot源码学习(一):4000行复刻Openclaw能力

nanobot源码学习(一):4000行复刻Openclaw能力

如果想学 AI Agent 框架,建议看 nanobot。类似的项目OpenClaw、Hermes Agent、NanoClaw、PicoClaw ,思路都是:本地运行、多渠道接入(飞书、Telegram、Discord 等)、多 LLM 适配、可独立部署的个人助手。

不过点进去看几个会很快发现一个规律:代码量要么上到天际,要么小到没什么可学。比如 OpenClaw,能力挺全的,渠道、模型、生态都铺开了。但代码量 40 万行 TypeScript,还没开始读框架就被仓库规模劝退。再小一点的同类项目倒是不用劝退,代码可能就几百行。但功能太单薄,拿来学只能学个概念,学不到一个完整 Agent 该怎么设计。

代码量与功能平衡得刚刚好的是 nanobot。港大数据智能实验室(HKUDS)出的,GitHub 上 44k Star。核心代码大概 4000 行 Python,却支持 8 个聊天平台、10 多个 LLM 厂商,还支持 MCP 协议。

不过读 nanobot 仓库的时候会又遇到个问题——6 万多行 Python、173 个文件,加上 webui、desktop、bridge 一堆子项目。打开 main 分支读一会上不到主线条,被各种工程化代码带偏。

为了把架构理清,我写了个配套教程仓库 nanobot-tutorial(https://github.com/yaoweizhang/nanobot_tutorial),把 nanobot 按架构拆成 14 个递进小章节,每章 60 到 500 行可运行代码,从 s01 到 s14:

章节 主题 看什么
s01 消息总线 两个 asyncio.Queue 解耦输入与推理
s02 Tool 抽象 注册表 + entry_points 怎么零修改扩展
s03 Provider 抽象 业务代码不关心用的是哪家 LLM
s04 AgentLoop 状态机 7 个状态怎么走完一条消息
s05 AgentRunner 合龙 拼成一个能跑 LLM 对话的迷你 nanobot
s06 入口与配置 配置优先、环境变量兜底
s07 Provider 内部实现 OpenAI 兼容协议怎么覆盖几十家厂商
s08 Channel 抽象 session_key 怎么决定对话边界
s09 渠道实战 CLIChannel 完整版怎么接
s10 Tool 详解 ReadFile / WriteFile / Bash 沙箱怎么实现
s11 Session 与记忆 两阶段压缩 + Dream 算法怎么防“压缩说谎”
s12 周边能力 Cron / Command / Hook
s13 桥接与 WebUI WebSocket / HTTP API / 前端怎么连
s14 贡献附录 怎么给 nanobot 加新能力

这个拆法的好处是:每章只讲一个核心抽象。s01 只讲消息总线、s02 只讲 Tool,读完一章就只多了一块拼图,不会被一堆架构词汇砸晕。

s01-s05 是 Build 阶段,从 30 行代码堆到 500 行的“迷你 nanobot”,能跑通 LLM 对话。s06-s14 是 Guided 阶段,对照 nanobot 真实源文件看。

这是第一篇,s01 章节——消息总线。


1. 解耦"消息来源"和"处理逻辑"

想象一个最简单的场景。你想写一个 Agent,让它能:

  • 从 Telegram 收消息
  • 从 Discord 收消息
  • 从 WebUI 收消息
  • 被定时任务触发
  • 接收 HTTP API 请求

最直觉的写法是这样:


  
    
    
    
  
  python
def handle_message(source, text):
    return call_llm(text)

每加一个渠道,就在 handle_message 里加一个 if source == "telegram"。加到第 5 个,这个函数已经 200 行了。加到第 8 个,没人想动它。

这种 if-else 堆叠的代码,常见于 Agent 项目的第一版。每次加新渠道都要回头改主函数。

s01 章节给的解法是:用两个队列把"消息入口"和"处理逻辑"分开。


  
    
    
    
  
  python
import asyncio
from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Msg:
    text: str

class Bus:
    def __init__(self):
        self.inb: asyncio.Queue[Msg] = asyncio.Queue()
        self.out: asyncio.Queue[Msg] = asyncio.Queue()

就这么一个 Bus 类,10 行不到。

但它的作用是把整个系统的结构重写了。渠道(Channel)只管往 inb 塞消息。Agent 主循环只管从 inb 拿消息、处理、往 out 塞结果。渠道再从 out 把结果拿回去发。

这三类角色互不知道彼此。 新增一个 Telegram 渠道?写一个类,往 inb 塞消息就行。LLM 推理逻辑一行不用改。

s01 章节给了一个 60 行的最小例子,能直接跑(初次运行需要将.env.example复制为.env,配置llm api key):


  
    
    
    
  
  python
import asyncio
from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Msg:
    text: str

class Bus:
    def __init__(self):
        self.inb: asyncio.Queue[Msg] = asyncio.Queue()
        self.out: asyncio.Queue[Msg] = asyncio.Queue()

async def producer(bus, text):
    await bus.inb.put(Msg(text))

async def agent(bus):
    msg = await bus.inb.get()
    response = call_llm(msg.text)
    await bus.out.put(Msg(response))

async def consumer(bus):
    msg = await bus.out.get()
    print(f"[assistant] {msg.text}")

async def main(text):
    bus = Bus()
    await asyncio.gather(
        producer(bus, text),
        agent(bus),
        consumer(bus),
    )

asyncio.gather 把三个协程同时拉起来。producer 塞进去,agent 拿到开始推理,consumer 等结果打印。三者之间没有直接调用,全靠 Bus 通信。

跑起来什么样?控制台里输问题回车,回复就会打印出来。看着挺简陋,但这就是 nanobot 处理每条消息的核心结构。


2. 为什么用 asyncio.Queue,不用 list?

我第一次看到这里也有这个疑问。答案有两个,都挺关键。

第一个是背压保护。

asyncio.Queue 可以设上限,比如 asyncio.Queue(maxsize=100)。当第 101 个消息想塞进去,put 会 await 住——生产者自动被限流。

LLM 推理是慢的,但消息可以涌进来很快。如果用 list.append,队列会无限增长,直到把内存吃光——这是 Agent 项目的常见 OOM 原因。Queue 自带的"满了就等"机制,是天然的流量整形。

第二个是异步安全。

多协程并发 get/put 时,Queue 内部有锁保证原子性。不会出现"取到一半被另一个协程截胡"的诡异 bug。list 在 await 之间被改是经典坑,调试起来能让人抓狂。


3. nanobot 真实代码长什么样

把上面 60 行的玩具放大到 nanobot 真实代码,结构其实没变多少:

  • inb
    入口:8 种渠道并发往里塞消息——Telegram bot 收到一条、Discord bot 收到一条、Cron 触发一条,全部互不感知
  • out
    出口:每条响应带 channel + chat_id 标记,由 ChannelManager 查表发回对应渠道
  • agent 部分:就是 AgentLoop,每条消息走一遍 7 个状态(恢复会话、压缩、处理命令、组装 Prompt、跑 LLM、保存、回复)

nanobot 真实代码里的 MessageBus 本质上就是上面这个 Bus 类的"成人版":


  
    
    
    
  
  python
class MessageBus:
    def __init__(self, maxsize=0):
        self.inbound: asyncio.Queue[InboundMessage] = asyncio.Queue(maxsize)
        self.outbound: asyncio.Queue[OutboundMessage] = asyncio.Queue(maxsize)

事件从简单的 Msg 升级成 InboundMessage(channel, chat_id, user_id, text, ...),但结构一点没变。


4. 常见的误区:主函数堆 if-else

很多 Agent 项目的第一版长这样:


  
    
    
    
  
  python
def handle_message(source, text):
    if source == "telegram": ...
    elif source == "discord": ...
    elif source == "feishu": ...
    # ... 加一个渠道就要加一个 elif

加到第 5 个还能忍,加到第 8 个没人想动它。

正确做法:第一步就引入消息总线。哪怕就 10 行 Bus 类,能解决三件事:

  • 加新渠道零成本——新增渠道只写一个类,往 inb 塞消息
  • 测试变简单——往 inb 塞测试消息,从 out 拿响应断言,不需要起 Telegram bot
  • 多渠道并发安全——用 gather 拉起多个渠道,LLM 推理只有一份

这个 10 行的小类,比想象中有价值。


5. 系列预告

  • 01 消息总线 ← 你在这里
  • 02 Tool 与 Provider 的扩展艺术
  • 03 Agent 状态机:一条消息的 7 个状态
  • 04 Session 与两阶段记忆压缩
  • 05 周边能力:Cron / Command / 沙箱

下一篇看 s02 + s03 章节,讲怎么用 pkgutil + entry_points 实现 Tool 的零修改扩展,以及 LLMProvider + ProviderSpec 怎么让代码"不锁定"具体厂商。


6. 参考资料

  • nanobot 源码:https://github.com/HKUDS/nanobot
  • nanobot-tutorial(14 章配套教程):https://github.com/yaoweizhang/nanobot_tutorial
  • nanobot 官方 Roadmap:https://github.com/HKUDS/nanobot/discussions/431

跑 python s01_bus/code.py 体验一下"两个队列解决解耦"是什么感觉,再对照 nanobot 源码 nanobot/bus/ 目录看真实实现。

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