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使用 Ollama 生成结构化输出：Java 实践指南

在人工智能和机器学习领域，大语言模型(LLM)的应用日益广泛。Ollama 作为一个强大的开源 LLM 工具，不仅可以进行自然语言对话，还能生成结构化的输出数据。本文将详细介绍如何使用 Ollama 生成 JSON 格式的输出，并提供完整的 Java 实现方案。

注意：本文采用原生 HTTP 调用方式实现与 Ollama 的交互，不依赖任何第三方 SDK（如 Spring AI、LangChain4j 等）。这种方式可以让你更好地理解底层实现原理，并且可以根据实际需求自由选择是否使用其他 SDK。

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为什么选择结构化输出？

在实际应用中，我们经常需要将 LLM 的输出集成到现有的系统中。这时，结构化的输出格式（如 JSON）就显得尤为重要：

  1. 易于解析：JSON 是一种标准的数据交换格式，可以轻松地转换为编程语言中的对象
  2. 结构清晰：相比于纯文本输出，JSON 的层次结构更加清晰
  3. 便于集成：可以轻松地集成到现有的系统和工作流程中

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技术实现

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1. 环境准备

首先，我们需要在本地环境中安装并运行 Ollama。

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macOS 安装

# 使用 Homebrew 安装
brew install ollama

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Linux 安装

# 使用官方脚本安装
curl -fsSL https://ollama.com/install.sh | sh

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启动 Ollama 服务

安装完成后，在终端运行：

# 启动 Ollama 服务
ollama serve

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拉取并运行模型

打开新的终端窗口，运行以下命令拉取通义千问2.5模型：

# 拉取通义千问2.5 32B参数量模型
ollama pull qwen2.5:32b

你可以通过以下命令测试模型是否正常工作：

# 测试模型
ollama run qwen2.5:32b "你好，请做个自我介绍"

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验证 API 服务

确保 Ollama API 服务正常运行：

# 测试 API 服务是否正常
curl http://localhost:11434/api/version

如果返回版本信息，说明服务已经准备就绪。

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2. Java 代码实现

我们将使用 Spring Boot 框架来实现一个简单的示例。首先创建必要的 POJO 类：

@Data
@Builder
public class ChatMessage {
    private String role;
    private String content;
}

@Data
@Builder
public class ChatCompletionRequest {
    private String model;
    private List<ChatMessage> messages;
    private String format;
}

@Data
public class ChatCompletionResponse {
    private String model;
    private String createdAt;
    private ChatMessage message;
    private String done;
}

接下来，实现调用 Ollama API 的服务类：

@Service
@Slf4j
public class ChatCompletionService {
    private static final String API_ENDPOINT = "http://localhost:11434/api/chat";
    private final RestTemplate restTemplate;

    public ChatCompletionService(RestTemplate restTemplate) {
        this.restTemplate = restTemplate;
    }

    public String generateStructuredResponse(String prompt) {
        ChatCompletionRequest request = ChatCompletionRequest.builder()
            .model("qwen2.5:32b")
            .messages(List.of(ChatMessage.builder()
                .role("user")
                .content(prompt)
                .build()))
            .format("json")
            .build();

        ResponseEntity<ChatCompletionResponse> response = restTemplate.postForEntity(
            API_ENDPOINT,
            request,
            ChatCompletionResponse.class
        );

        return Optional.ofNullable(response.getBody())
            .map(ChatCompletionResponse::getMessage)
            .map(ChatMessage::getContent)
            .orElse("");
    }
}

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实践示例

让我们通过一个具体的例子来说明如何使用这个系统。假设我们想要获取一款车型的推荐信息：

String prompt = """
    请生成问界M9车型的推荐信息，返回JSON格式，结构如下：
    {
        "model": string,
        "brand": string,
        "priceRange": string,
        "powerType": string,
        "scenarios": string[],
        "advantages": string[],
        "recommendation": {
            "trim": string,
            "color": string,
            "options": string[]
        }
    }
    """;

String response = chatCompletionService.generateStructuredResponse(prompt);

Ollama 会返回类似这样的 JSON 响应：

{
    "model": "问界M9",
    "brand": "问界AITO",
    "priceRange": "50-70万元",
    "powerType": "增程式混动",
    "scenarios": [
        "商务接待",
        "家庭出行",
        "长途旅行",
        "城市通勤"
    ],
    "advantages": [
        "华为智能座舱",
        "超大空间",
        "豪华舒适",
        "智能驾驶",
        "低油耗"
    ],
    "recommendation": {
        "trim": "旗舰版",
        "color": "星际银",
        "options": [
            "全自动泊车辅助",
            "行政座椅套件",
            "全景天幕"
        ]
    }
}

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最佳实践

在使用 Ollama 生成结构化输出时，有以下几点建议：

  1. 明确的提示词：在提示词中明确指定你期望的 JSON 结构
  2. 错误处理：添加适当的错误处理机制，因为 LLM 的输出可能不总是完全符合预期
  3. 输出验证：使用 JSON Schema 验证输出的格式是否符合要求
  4. 性能优化：考虑添加缓存机制，避免重复请求相同的内容

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结论

Ollama 的结构化输出功能为我们提供了一种强大的方式来集成 AI 能力到现有系统中。通过使用 JSON 格式，我们可以更容易地处理和使用 AI 生成的内容。本文提供的 Java 实现方案可以作为一个起点，帮助你开始使用 Ollama 的结构化输出功能。

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参考资源

Java Switch语句的演进：从Java 7到Java 21的华丽蜕变使用 Lombok @ExtensionMethod 增强 Java：简洁优雅的工具方法实现