docs: 重写子 Agent,从源码解剖改为 Agent 路径设计分析

移除 TypeScript 代码和源码路径,
聚焦三种子 Agent 路径的设计权衡、Fork 缓存优化、
工具池隔离的权限独立性和异步生命周期的后台化机制。

Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 <noreply@anthropic.com>
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2026-04-20 10:53:49 +08:00
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title: "子 Agent 机制 - AgentTool 的执行链路与隔离架构"
description: "从源码角度解析 Claude Code 子 AgentAgentTool.call() 的完整执行链路、Fork 子进程的 Prompt Cache 共享、Worktree 隔离、工具池独立组装、以及结果回传的数据格式。"
keywords: ["子 Agent", "AgentTool", "任务委派", "forkSubagent", "子进程隔离"]
title: "子 Agent"
description: "主 Agent 可以启动子 Agent 来并行工作或委派专业任务。理解三种子 Agent 路径、工具池隔离、Fork 的缓存优化和异步生命周期管理。"
keywords: ["子 Agent", "AgentTool", "任务委派", "子进程隔离"]
---
{/* 本章目标:从源码角度揭示子 Agent 的完整执行链路、工具隔离、通信协议和生命周期管理 */}
## 核心问题
## 执行链路总览
单个 Agent 的上下文窗口是有限的。当需要同时研究多个方向、并行执行多个操作时,一个 Agent 做不过来。
一条 `Agent(prompt="修复 bug")` 调用的完整路径:
Agent 让主 Agent 可以启动独立的 AI 实例来并行工作——每个子 Agent 有自己的上下文窗口和工具集。
```
AI 生成 tool_use: { prompt: "修复 bug", subagent_type: "Explore" }
AgentTool.call() ← 入口AgentTool.tsx:387
├── 解析 effectiveTypefork vs 命名 agent vs GP 回退)
├── filterDeniedAgents() ← 仅命名 Agent 路径执行:权限过滤
├── 检查 requiredMcpServers ← MCP 依赖验证(最长等 30s
├── assembleToolPool(workerPermissionContext) ← 独立组装工具池
├── createAgentWorktree() ← 可选 worktree 隔离
runAgent() ← 核心执行runAgent.ts
├── getAgentSystemPrompt() ← 构建 agent 专属 system prompt
├── initializeAgentMcpServers() ← agent 级 MCP 服务器
├── executeSubagentStartHooks() ← Hook 注入
├── query() ← 进入标准 agentic loop
│ ├── 消息流逐条 yield
│ └── recordSidechainTranscript() ← JSONL 持久化(~/.claude/projects/{project}/{session}/subagents/
finalizeAgentTool() ← 结果汇总
├── 提取文本内容 + usage 统计
└── mapToolResultToToolResultBlockParam() ← 格式化为 tool_result
```
## 三种子 Agent 路径
## 子 Agent 的三种路径
系统根据参数和配置走三条不同的路径
`AgentTool.call()` 根据 `subagent_type` 参数和 Fork 实验开关,走三条不同的路径:
| 路径 | 触发条件 | 上下文 | 设计目的 |
|------|---------|--------|---------|
| **命名 Agent** | 指定 `subagent_type` | 仅任务描述 | 专业任务委派 |
| **Fork 子进程** | 启用 Fork + 未指定类型 | 继承父 Agent 完整对话 | Prompt Cache 优化 |
| **通用回退** | 未启用 Fork + 未指定类型 | 仅任务描述 | 通用任务处理 |
| 维度 | 命名 Agent`subagent_type` 指定) | Fork 子进程Fork 启用 + 类型省略) | General-purpose 回退Fork 关闭 + 类型省略) |
|------|-------------------------------------|--------------------------------------|---------------------------------------------|
| **触发条件** | `subagent_type` 有值 | `isForkSubagentEnabled() === true` 且未指定类型 | `isForkSubagentEnabled() === false` 且未指定类型 |
| **System Prompt** | Agent 自身的 `getSystemPrompt()` | 继承父 Agent 的完整 System Prompt | General-purpose Agent 的 `getSystemPrompt()` |
| **工具池** | `assembleToolPool()` 独立组装 | 父 Agent 的原始工具池(`useExactTools: true` | `assembleToolPool()` 独立组装 |
| **上下文** | 仅任务描述 | 父 Agent 的完整对话历史(`forkContextMessages` | 仅任务描述 |
| **模型** | 可独立指定 | 继承父模型(`model: 'inherit'` | 可独立指定 |
| **权限模式** | Agent 定义的 `permissionMode` | `'bubble'`(上浮到父终端) | Agent 定义的 `permissionMode` |
| **目的** | 专业任务委派 | Prompt Cache 命中率优化 | 通用任务处理 |
### 命名 Agent:专业委派
<Note>
Fork 实验的门控函数 `isForkSubagentEnabled()` 需要同时满足三个前提:`FORK_SUBAGENT` feature flag 已启用、当前不在 Coordinator 模式中、且不是非交互式会话。任一条件不满足时,省略 `subagent_type` 会静默降级为 General-purpose Agent而非触发 Fork。
</Note>
系统预定义了几个内置 Agent各有明确的职责
Fork 路径的设计核心是 **Prompt Cache 共享**:所有 fork 子进程共享父 Agent 的完整 `assistant` 消息(所有 `tool_use` 块),用相同的占位符 `tool_result` 填充,只有最后一个 `text` 块包含各自的指令。这使得 API 请求前缀字节完全一致,最大化缓存命中。
| Agent | 模型 | 工具 | 用途 |
|-------|------|------|------|
| **Explore** | Haiku轻量快速 | 只读Read/Grep/Glob | 代码库搜索与探索 |
| **Plan** | 继承父模型 | 只读 | 为 Plan Mode 收集信息 |
| **General-purpose** | 继承父模型 | 全部工具 | 复杂通用任务 |
```typescript
// forkSubagent.ts:93 — 所有 fork 子进程的占位结果
const FORK_PLACEHOLDER_RESULT = 'Fork started — processing in background'
**设计考量**Explore Agent 使用 Haiku 模型(更便宜、更快),因为搜索任务不需要 Opus 的推理能力。模型选择是成本和能力的权衡——不是每个子任务都需要最强的模型。
// buildForkedMessages() 构建:
// [assistant(全量 tool_use), user(placeholder_results..., 子进程指令)]
```
### Fork 子进程:缓存优化
### Fork 递归防护
Fork 路径的核心设计是 **Prompt Cache 共享**:所有 fork 子进程共享父 Agent 的完整对话历史,只有最后的指令不同。这使得 API 请求的前缀完全一致,最大化缓存命中。
Fork 子进程保留 Agent 工具(为了 cache-identical tool defs但通过两道防线防止递归 fork
**为什么不用命名 Agent**?命名 Agent 只拿到任务描述,缺乏父 Agent 的完整上下文。Fork 子进程"看到"父 Agent 看到的一切,代价是更高的 token 消耗——但通过 Prompt Cache这部分消耗被大幅降低。
1. **`querySource` 检查**(压缩安全):`context.options.querySource === 'agent:builtin:fork'`
2. **消息扫描**(降级兜底):检测 `<fork-boilerplate>` 标签
Fork 有两道防线防止递归创建子 Agent检查查询来源标记和扫描消息中的特殊标签。
### 模型解析优先级
子 Agent 的模型选择遵循严格的优先级链`src/utils/model/agent.ts`
子 Agent 的模型选择遵循优先级链:
```
1. CLAUDE_CODE_SUBAGENT_MODEL 环境变量 ← 全局覆盖
↓(未设置时)
2. 每次调用的 model 参数 ← AgentTool 入参
↓(未指定时)
3. Agent 定义的 model frontmatter ← 如 "sonnet", "haiku", "inherit"
↓(未定义时)
4. 继承父对话模型conversation model ← getDefaultSubagentModel() 返回 "inherit"
环境变量覆盖 > 每次调用参数 > Agent 定义的模型 > 继承父对话模型
```
其中 `inherit` 不是简单的模型传递——它经过 `getRuntimeMainLoopModel()` 解析,确保 plan mode 下的 `opusplan→Opus` 等运行时映射正确生效。当 Agent 指定的模型族(如 `haiku`)与父模型同族时,直接复用父模型的精确 ID避免跨 provider 降级
`inherit` 不是简单的模型传递——它经过运行时解析,确保 plan mode 下的模型映射正确生效
## 命名 Agent 的工具池独立组装
## 工具池隔离
### 内置 Agent
子 Agent 不继承父 Agent 的工具限制——它的工具池完全独立组装。
系统预定义了几个内置 Agent`packages/builtin-tools/src/tools/AgentTool/builtInAgents.ts`),各有明确的职责和模型配置:
**设计考量**:父 Agent 可能处于受限模式(如 Plan Mode但子 Agent 可能需要完整的工具集来执行任务。独立的工具池让子 Agent 的权限不受父 Agent 限制。
| Agent | 模型 | 权限 | 用途 |
|-------|------|------|------|
| **Explore** | Haiku轻量快速 | 只读Read/Grep/Glob | 代码库搜索与探索 |
| **Plan** | 继承父模型 | 只读 | 为 Plan Mode 收集研究信息 |
| **General-purpose** | 继承父模型 | 全部工具 | 复杂的通用任务处理 |
| **statusline-setup** | 继承父模型 | 受限 | 配置状态栏设置 |
| **claude-code-guide** | 继承父模型 | 受限 | 解答 Claude Code 使用问题 |
Fork 子进程例外——它直接继承父 Agent 的工具池,以保持 Prompt Cache 中工具定义的字节一致性。
用户还可通过 `.claude/agents/` 目录或 settings 定义自定义 Agent作用域优先级为managed settings > CLI `--agents` > 项目级 `.claude/agents/` > 用户级 `~/.claude/agents/` > plugin。
### Agent 级 MCP 服务器
命名 Agent(包括 General-purpose 回退)不继承父 Agent 的工具限制——它的工具池完全独立组装。Fork 子进程则通过 `useExactTools: true` 直接继承父 Agent 的原始工具池,以保持 Prompt Cache 中工具定义的字节一致性
Agent 可以额外连接专属的 MCP 服务器。如果 Agent 声明了 `requiredMcpServers`,系统会等待这些服务器连接完成(最长 30 秒),确保工具可用后才启动
命名 Agent 的工具池组装逻辑:
## Worktree 隔离
```typescript
const workerPermissionContext = {
...appState.toolPermissionContext,
mode: selectedAgent.permissionMode ?? 'acceptEdits'
}
const workerTools = assembleToolPool(workerPermissionContext, appState.mcp.tools)
`isolation: "worktree"` 参数让子 Agent 在独立的 git worktree 中工作:
```
创建 worktree → 子 Agent 在独立副本中工作 → 完成
→ 有变更:保留 worktree返回路径
→ 无变更:自动删除
```
关键设计决策:
- **权限模式独立**:子 Agent 使用 `selectedAgent.permissionMode`(默认 `acceptEdits`),不受父 Agent 当前模式的限制
- **MCP 工具继承**`appState.mcp.tools` 包含所有已连接的 MCP 工具,子 Agent 自动获得
- **Agent 级 MCP 服务器**`runAgent()` 中的 `initializeAgentMcpServers()` 可以为特定 Agent 额外连接专属 MCP 服务器
**设计目的**:子 Agent 的实验性修改不应该影响主分支。Worktree 提供了文件系统级别的隔离,同时保持对完整代码库的访问。
### 工具过滤的 resolveAgentTools
`runAgent.ts:508` 在工具组装后进一步过滤:
```typescript
const resolvedTools = useExactTools
? availableTools // Fork: 直接使用父工具
: resolveAgentTools(agentDefinition, availableTools, isAsync).resolvedTools
```
`resolveAgentTools()` 会根据 Agent 定义中的 `tools` 字段过滤可用工具,将 `['*']` 映射为全量工具。
### Hook 事件
子 Agent 支持 Agent 定义 frontmatter 和全局 settings.json 两种级别的 Hook
| 来源 | 事件 | 说明 |
|------|------|------|
| Agent frontmatter `hooks` | `PreToolUse` / `PostToolUse` | 工具调用前后拦截 |
| Agent frontmatter `hooks` | `Stop` | 自动转换为 `SubagentStop``registerFrontmatterHooks` 传入 `isAgent=true` |
| settings.json | `SubagentStart` | 子 Agent 启动时触发(`executeSubagentStartHooks()` |
| settings.json | `SubagentStop` | 子 Agent 停止时触发 |
## Worktree 隔离机制
`isolation: "worktree"` 参数让子 Agent 在独立的 git worktree 中工作(`AgentTool.tsx:863`
```typescript
const slug = `agent-${earlyAgentId.slice(0, 8)}`
worktreeInfo = await createAgentWorktree(slug)
```
Worktree 生命周期:
1. **创建**:在 `.git/worktrees/` 下创建独立工作副本
2. **CWD 覆盖**`runWithCwdOverride(worktreePath, fn)` 让所有文件操作在 worktree 中执行
3. **路径翻译**Fork + worktree 时注入路径翻译通知(`buildWorktreeNotice`
4. **清理**`cleanupWorktreeIfNeeded`
- Hook-based worktree → 始终保留
- 有变更 → 保留,返回 `worktreePath`
- 无变更 → 自动删除
## 生命周期管理:同步 vs 异步
## 生命周期:同步 vs 异步
### 异步 Agent后台运行
当 `run_in_background=true`、`selectedAgent.background=true`、或系统判定应强制异步(如 `assistantForceAsync`、`proactiveModule` 激活Agent 立即返回 `async_launched` 状态:
异步 Agent 立即返回 `async_launched` 状态,主 Agent 可以继续工作。后台 Agent 完成后通过通知机制汇报结果。
```
registerAsyncAgent(agentId, ...) ← 注册到 AppState.tasks
↓ (void — 火后不管)
runAsyncAgentLifecycle() ← 后台执行agentToolUtils.ts
├── runAgent().onCacheSafeParams ← 进度摘要初始化
├── 消息流迭代
├── finalizeAgentTool() ← 结果汇总(提取文本 + usage 统计)
├── completeAsyncAgent() ← 标记完成(先于通知,确保 TaskOutput 尽快解除阻塞)
├── classifyHandoffIfNeeded() ← 安全分类(需 TRANSCRIPT_CLASSIFIER feature
├── getWorktreeResult() ← Worktree 清理(如有隔离)
└── enqueueAgentNotification() ← 通知主 Agent
```
如果异步 Agent 提供了 `name` 参数,还会注册到 `agentNameRegistry`,支撑 `SendMessage` 工具通过名称路由到该 Agent。
异步 Agent 获得独立的 `AbortController`,不与父 Agent 共享——用户按 ESC 取消主线程不会杀掉后台 Agent。
异步 Agent 获得独立的 AbortController——用户取消主线程不会杀掉后台 Agent。这确保长时间运行的构建/测试任务不会被意外中断。
### 同步 Agent前台运行
同步 Agent 的关键特性是 **可后台化**`AgentTool.tsx:1107`
```typescript
const registration = registerAgentForeground({
autoBackgroundMs: getAutoBackgroundMs() || undefined // 默认 120s
})
backgroundPromise = registration.backgroundSignal.then(...)
```
在 agentic loop 的每次迭代中,系统用 `Promise.race` 竞争下一条消息和后台化信号:
```typescript
const raceResult = await Promise.race([
nextMessagePromise.then(r => ({ type: 'message', result: r })),
backgroundPromise // 超过 autoBackgroundMs 触发
])
```
后台化后,前台迭代器被终止(`agentIterator.return()`),新的 `runAgent()` 以 `isAsync: true` 重新启动,当前台的输出文件继续写入。
## 结果回传格式
`mapToolResultToToolResultBlockParam()` 根据状态返回不同格式:
| 状态 | 返回内容 |
|------|---------|
| `completed` | 内容 + `<usage>` 块token/tool_calls/duration无内容时插入占位文本 `"(Subagent completed but returned no output.)"` 防止模型误判为空 |
| `async_launched` | agentId + outputFile 路径 + 操作指引(指引内容取决于 `canReadOutputFile`:有读取权限时提示通过 Read/Bash 查看进度,否则仅告知已启动) |
| `teammate_spawned` | agent_id + name + team_name |
| `remote_launched` | taskId + sessionUrl + outputFile |
对于一次性内置 AgentExplore、Plan当**不存在** worktree 隔离时,`<usage>` 块和 agentId 尾部被省略——每周节省约 1-2 Gtok 的上下文窗口。存在 worktree 时仍需返回 `worktreePath` 和 `worktreeBranch` 信息。
## MCP 依赖的等待机制
如果 Agent 声明了 `requiredMcpServers``call()` 会等待这些服务器连接完成(`AgentTool.tsx:576`
```typescript
const MAX_WAIT_MS = 30_000 // 最长等 30 秒
const POLL_INTERVAL_MS = 500 // 每 500ms 轮询
```
早期退出条件:任何必需服务器进入 `failed` 状态时立即停止等待。工具可用性通过 `mcp__` 前缀工具名解析(`mcp__serverName__toolName`)判断。等待结束后如果仍有必需服务器未就绪,`call()` 会抛出错误并明确列出缺失的服务器名称。
同步 Agent 有一个"可后台化"机制:如果执行超过阈值(默认 120 秒),系统自动将其转为后台运行。这防止了一个慢子 Agent 阻塞整个工作循环。
## 适用场景
<CardGroup cols={2}>
<Card title="并行研究" icon="magnifying-glass">
多个 fork 子进程并行搜索不同方向,共享 Prompt Cache 前缀,只有指令不同
多个 fork 子进程并行搜索不同方向,共享 Prompt Cache 前缀
</Card>
<Card title="专业委派" icon="code-branch">
使用命名 AgentExplore/Plan/verification执行专业任务,受限工具集 + 独立权限
使用命名 Agent 执行专业任务,受限工具集 + 独立权限
</Card>
<Card title="隔离实验" icon="flask">
`isolation: "worktree"` 在独立工作副本中尝试方案,不影响主分支
worktree 隔离中尝试方案,不影响主分支
</Card>
<Card title="后台构建" icon="layer-group">
`run_in_background: true` 启动长时间构建/测试任务,主 Agent 继续工作
异步启动长时间构建/测试,主 Agent 继续工作
</Card>
</CardGroup>
## 接下来
- **协调者与蜂群** — 理解多 Agent 的高级编排模式
- **Worktree 隔离** — 深入理解文件系统隔离机制
- **任务管理** — 理解支撑多 Agent 的任务追踪