探索 prompt 编码范式：如何优雅构建测试代码生成提示词？

2023-11-02

从四月份到现在，我们持续为 AutoDev 编写了一系列的功能。尽管开发了三个多月，我们一直在持续思考、并重构我们管理 prompt 的方式。在即将发布的 AutoDev 0.8 里，我们进一下完善了现有的上下文构建方式，以模式化的方式重新思考并设计了新的上下文工程体系。

而测试生成正是我们的第一个新试点，以探索新的 prompt 模式是否更方便？如下是基于新 prompt 编码范式的视频：

详细代码见：https://github.com/unit-mesh/auto-dev

AutoDev 的 prompt 演进

在那篇《Prompt 编写模式：如何将思维框架赋予机器》，我总结了如何更好的编写 prmopt。于是，在 ArchGuard Co-mate 中，我们将这些模式代码化：

interface BaseTemplate {
    fun getRole(): String = ""
    fun getInstruction(): String = ""
    fun getRequirements(): String = ""
    fun getSample(): String = ""
    fun getExtendData(): String = ""
}

在开发 AutoDev 的过程中，我们发现它匹配我们所理解的编程范式：模式化。但是，在引入了规范化的代码生成之后，一部份 prompt 变成了配置，以支持不同团队配置自己的 prompt：

{
    "spec": {
    "controller": "- 在 Controller 中使用 BeanUtils.copyProperties 进行 DTO 转换 Entity\n- 禁止使用 Autowired\n-使用 Swagger Annotation 表明 API 含义\n-Controller 方法应该捕获并处理业务异常，不应该抛出系统异常。",
    "service": "- Service 层应该使用构造函数注入或者 setter 注入，不要使用 @Autowired 注解注入。",
    "entity": "- Entity 类应该使用 JPA 注解进行数据库映射\n- 实体类名应该与对应的数据库表名相同。实体类应该使用注解标记主键和表名，例如：@Id、@GeneratedValue、@Table 等。",
    "repository": "- Repository 接口应该继承 JpaRepository 接口，以获得基本的 CRUD 操作",
    "ddl": "-  字段应该使用 NOT NULL 约束，确保数据的完整性"
    }
}

而随着需求的进一步演进，我们又基于 import 与相似性，添加了所需要的代码上下文、技术框架等等。

诸如于：

when (action) {
  ...
    ChatActionType.CODE_COMPLETE -> {
        val codeComplete = customPromptConfig?.autoComplete
        if (codeComplete?.instruction?.isNotEmpty() == true) {
            prompt = codeComplete.instruction
        }
        when {
            MvcUtil.isController(fileName, lang) -> {
                val spec = CustomPromptConfig.load().spec["controller"]
                if (!spec.isNullOrEmpty()) {
                    additionContext = "requirements: \n$spec"
                }
                additionContext += mvcContextService.controllerPrompt(file)
            }
          ...
         }
    }
}

而随着，我们进一步地迭代我们的功能，类似于如上的代码会变得更得更多复杂。除此，随着我们对于多语言的支持情况越来越好，我们不能再根据一个个语言创建一个复杂的 prompt。所以，我们需要思考一些新的范式。

AutoDev 新 prompt 范式

在结合了先前参考的 JetBrains AI Assistant 的设计思想之后，在编写自动测试生成的 prompt 里，我们重新设计了一部分的 prompt。一个新的 prompt 将由以下几部分构成：

ChatActionType。即起始的指令（instruction），如编写测试、解释代码等。
特定场景要求。基于特定场景下，如 MVC 下不同分层的编写模式。
技术栈上下文。根据不同语言、技术栈，生成的特定 prompt。
代码上下文。精炼代码信息，以注释方式生成。
<代码>
指令起始提示词。即用来更明确的提示 AI，人类期待的返回格式。

由此，一个最终的 prompt 示例如下（【xxx】只用于解释）：

【ChatActionType】
Write unit test for following code.
【特定场景要求】
You MUST return code only, not explain.
You MUST use given-when-then style.
You MUST use should_xx style for test method name.
When testing controller, you MUST use MockMvc and test API only.
【技术栈上下文】
You are working on a project that uses Spring MVC,Spring WebFlux,JDBC to build RESTful APIs.
【代码上下文】
// class name: BookMeetingRoomRequest
// class fields: meetingRoomId
// ...
// class name: BookMeetingRoomResponse
// class fields: bookingId meetingRoomId userId startTime endTime
// ...
【代码】
```java
@PostMapping("/{meetingRoomId}/book")
    public ResponseEntity<BookMeetingRoomResponse> bookMeetingRoom(@PathVariable String meetingRoomId, @RequestBody BookMeetingRoomRequest request) {
        BookMeetingRoomResponse response = new BookMeetingRoomResponse();
        return new ResponseEntity<>(response, HttpStatus.CREATED);
    }
```
【指令起始提示词】
Start with `import` syntax here

简单来说，一个复杂的 prompt，将通过一系列的依赖注入（Intellij 扩展点）来完善上下文。

ChatActionType

即根据用户的意图而创建的指令，如解释代码、重构代码、编写测试等等：

when (this) {
    EXPLAIN -> "Explain selected $lang code"
    REVIEW -> "Code Review for following $lang code"
    REFACTOR -> "Refactor the following $lang code"
    CODE_COMPLETE -> "Complete $lang  code, return rest code, no explaining"
    WRITE_TEST -> "Write unit test for following $lang code"
    FIX_ISSUE -> "Help me fix this issue"
    GEN_COMMIT_MESSAGE -> """suggest 10 commit messages based on the following diff:..."""
    CREATE_DDL -> "create ddl"
    CREATE_CHANGELOG -> "generate release note"
    CHAT -> ""
}

随后，根据不同的类型，添加对应的指令要求，诸如于 MVC 分层下，代码应该如何编写、命令风格等等。

特定场景要求

再根据不同的场景要求，诸如于在编写 Java 的 Controller 测试时，我们期望以 MockMVC 作为 API 测试框架来生成，而在编写 Service 测试时，我们期望以 Mockito 作为 Mock 的框架来生成测试。于是乎，一个对应的代码便是：

class JavaTestContextProvider : ChatContextProvider {
override fun isApplicable(project: Project, creationContext: ChatCreationContext): Boolean {
    return creationContext.action == ChatActionType.WRITE_TEST
}
override fun collect(project: Project, creationContext: ChatCreationContext): List<ChatContextItem> {
   ...
}

随后，再根据不同的类型，如 Controller、Service 提供对应的 prompt。

技术栈上下文

相似的，为了生成这一句 prompt You are working on a project that uses Spring MVC,Spring WebFlux,JDBC to build RESTful APIs. ，我们需要从依赖管理工具/构建工具（如 Gradle、Package.json）中获取项目框架，并只列出关键的技术栈，以生成符合项目技术栈的代码。也就是上述 prompt 中的： Spring MVC,Spring WebFlux,JDBC 。

所以，代码实现起来便类似于：

override fun isApplicable(project: Project, creationContext: ChatCreationContext): Boolean {
    return hasProjectLibraries(project)
}
private fun hasProjectLibraries(project: Project): Boolean {
    prepareLibraryData(project)?.forEach {
        if (it.groupId?.contains("org.springframework") == true) {
            return true
        }
    }
    return false
}

详细见相关的代码。

代码上下文

即与当前代码相关的代码，为了降低无用 prompt 的影响，我们并没有完全采用与 GitHub Copilot 一致的 Jaccard Similarity 方式来构建，而是通过两种策略。

在关键场景下，如 CRUD 代码场景，通过 import + 选择代码的引用代码来呈现，并使用类 UML 的方式来减少上下文。
在其它场景下，参考（复制） JetBrains AI Assistant 的相似 chunk 实现，以作为代码的一部分。

这部分大家都比较熟悉了。唯一差异的点是，如何支持多语言，这一点可以自己去看代码中的实现。

指令起始提示词

在针对于大的新特性时，Java 程序员通常会创建一个新的 Controller 等等的方式实现；而针对于功能点优化时，我们通常会修改现有函数，或者添加新的函数。

所以，在 AutoDev 的自动测试生成里，为了让 LLM 更能理解，我们添加了一个尾提示词。

if (!testContext.isNewFile) {
    "Start test code with `@Test` syntax here:  \n"
} else {
    "Start ${testContext.testClassName} with `import` syntax here:  \n"
}

简单来说，就是让 GPT 知道接下来应该做什么，避免在过程中因为各种 prompt 失焦。

总结

由 ChatGPT 总结

AutoDev 0.8项目在持续开发中不断演进，特别关注prompt的优化与重构。通过模式化的方式重新设计了新的上下文工程体系，实现了更智能、更人性化的代码提示与生成。新的prompt范式结合了ChatActionType、特定场景要求、技术栈上下文、代码上下文和指令起始提示词等元素，使得AutoDev能够更好地理解开发者的意图，根据具体场景和技术栈生成符合期望的代码。该改进不仅提高了开发效率，降低了误差，还增强了AutoDev的智能性和实用性。

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