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# s17: Agent Harness 集成 — 多种机制，一个循环

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s01 → ... → s15 → [s16](../s16_mcp_plugin/) → `s17` → [s18](../s18_workflow_runtime/) → s19

> *"机制很多，循环一个"* — 工具、权限、记忆、任务、团队、插件都挂在同一个 while True 上。
>
> **Harness 层**: 集成 — 把本章示例实际使用的机制放进同一个可运行系统。

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## 问题

前 16 章每章只加一个机制，让每个边界都能单独观察。本章把它们接入同一个运行时。

一个能长期工作的 coding agent 需要同时拥有：

- 工具分发和权限边界
- hooks 扩展点
- todo 计划和任务图
- 技能、记忆、系统 prompt 组装
- 压缩和错误恢复
- 后台任务和 cron 调度
- 团队、协议、自治认领
- 任务绑定的 worktree
- MCP 外部工具接入

本章的难点在于看清楚每项功能挂在循环的哪个位置。S17 是集成检查点，把这个可运行示例保留的机制接入同一个 Harness。S18 在它之上加入 workflow 编排；s19 则用更小的循环单独讲目标收口。

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## 解决方案

![System Architecture](images/system-architecture.svg)

S17 不再引入新机制，而是把前面各章的组件集成到同一个 harness：

```text
用户输入
  → UserPromptSubmit hooks
  → cron/background 通知注入
  → context compact
  → memory + skills + MCP 状态组装 system prompt
  → LLM
  → has tool_use block?
      否 → Stop hooks → 返回
      是 → PreToolUse hooks + permission
          → TOOL_HANDLERS / MCP handlers / background dispatch
          → PostToolUse hooks
          → tool_result / task_notification 回 messages
          → 下一轮
```

循环仍是同一个结构：调用模型，检查响应里是否出现 `tool_use` block，执行工具，再把结果追加回 `messages`。是否继续工具轮，由响应中有没有实际的 `tool_use` block 决定。

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## 组件在循环中的位置

| 位置 | 组件 | 作用 |
|------|------|------|
| 用户输入前后 | `UserPromptSubmit` hooks | 记录、注入、审计用户输入 |
| LLM 前 | cron queue | 把定时触发的 prompt 注入 `messages` |
| LLM 前 | background notifications | 后台任务完成后以 `<task_notification>` 注入 |
| LLM 前 | compaction pipeline | 先压大输出，再裁历史，再压旧 tool_result，必要时摘要 |
| LLM 前 | memory / skills / MCP state | 组装 system prompt，让模型看到当前能力和长期上下文 |
| LLM 调用 | error recovery | 429/529 重试，`max_tokens` 升级，prompt too long 触发 reactive compact |
| 工具执行前 | `PreToolUse` hooks + permission | 拦截危险命令、写越界、破坏性 MCP 工具 |
| 工具分发 | `assemble_tool_pool` | 组装内置工具和 MCP 动态工具 |
| 工具执行时 | background dispatch | 慢 bash 操作放 daemon thread，主循环先返回占位结果 |
| 工具执行后 | `PostToolUse` hooks | 大输出告警、日志等后处理 |
| 返回循环 | tool_result | 每个 `tool_use` 对应一个 `tool_result`，再回到下一轮 |
| 本轮没有 tool_use / 停止时 | `Stop` hooks | 统计、清理、审计 |

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## code.py 包含什么

### 工具与分发

内置工具池包含 24 个工具：

```text
bash, read_file, write_file, edit_file, glob
todo_write, task, load_skill, compact
create_task, list_tasks, get_task, claim_task, complete_task
schedule_cron, list_crons, cancel_cron
spawn_teammate, send_message
request_shutdown, request_plan, review_plan
create_worktree
connect_mcp
```

`assemble_tool_pool()` 每轮组装：

```text
BUILTIN_TOOLS + connected MCP tools
BUILTIN_HANDLERS + mcp__server__tool handlers
```

所以 `connect_mcp("docs")` 后，下一轮工具池里会出现 `mcp__docs__search`。

### 权限和 hooks

权限不写死在工具执行行里，而是作为 `PreToolUse` hook：

```python
blocked = trigger_hooks("PreToolUse", block)
if blocked:
    results.append(tool_result(block.id, blocked))
    continue
```

这样 permission、log、审计都可以挂在同一个 hook 点上。Lead、一次性 subagent 和队友的工具都会先经过 `PreToolUse`；允许执行的调用会在 handler 返回后触发 `PostToolUse`。

权限判断不会把 MCP server 自己写的 description 当成授权依据。宿主维护一组精确的已知只读工具名单，其他 MCP 工具都要询问用户。文件工具越过 `WORKDIR` 会直接拒绝，每条 bash 命令执行前都会询问。只有前台用户轮次可以弹出交互确认；异步轮次直接拒绝需要确认的操作，不和主 CLI 争抢输入。

### 计划与任务

S17 同时保留两层计划：

- `todo_write`：当前会话内的轻量计划，保存在内存中
- task graph：跨会话、可依赖、可认领的任务文件，写入 `.tasks/task_*.json`

前者帮助单个 Agent 不漂移；后者支撑团队协作。

两者目标相近，但实现不同：`todo_write` 整表替换当前会话清单，task record 则有稳定 ID 和单条生命周期更新。下面单独出现的 `task` 工具表示“一次性派发隔离 subagent”，不是 Task System。

### 子 agent 与团队

S17 有两种 delegation：

- `task`：一次性 subagent。独立 `messages[]`，中间过程丢弃，只返回最终摘要。
- `spawn_teammate`：持久队友线程。它按 `WORK → result → IDLE` 运行，不设固定的工具轮数上限；模型或分发失败会发出 `error`，线程清理会把未完成 assignment 释放回任务板。每次调用模型前都会先读取收件箱，因此直接消息和关机请求不会被连续的 tool-use 轮次饿死。idle 时先等待 `MessageBus` 消息，只在超时后扫描就绪 task，并以原子操作最多认领一个。

一次性 subagent 解决“上下文隔离”；持久队友解决“长期并行协作”。

### 记忆、技能和 prompt

`assemble_system_prompt(context)` 每轮组装：

- 身份和工具说明
- workspace
- skills catalog
- `.memory/MEMORY.md`
- 已连接 MCP server

技能只在 system prompt 里放目录。完整内容通过 `load_skill(name)` 按需加载。

### 压缩和恢复

LLM 前先跑压缩管线：

```text
tool_result_budget → snip_compact → micro_compact → compact_history
```

调用模型时再包一层恢复：

- 429：指数退避重试
- 529：指数退避，连续失败可切 fallback model
- `max_tokens`：先提高 max_tokens，再要求 continuation
- prompt too long：reactive compact 后重试

### 后台和 cron

慢 bash 操作不会阻塞主循环：

```text
should_run_background → start_background_task → placeholder tool_result
后台完成 → task_notification → 下一轮注入 messages
```

只有 bash 会进入后台路径。命令非零退出或 worker 抛出异常时会发出 `failed` 通知，不会伪装成成功完成。每条 Shell 命令都在独立进程组中运行；命令结束，或 Agent 经正常路径、`SIGTERM` 退出时，运行时会停止原进程组。另建 session 的进程可以离开该边界。

cron 调度器独立 daemon thread 每秒检查一次。durable 的一次性任务会先持久化为 `pending_delivery`，再进入队列，并保留到包含该 prompt 的模型调用成功；调用失败会放回队列，重启后也会再次入队，因此交付语义是至少一次。CLI 同时监听 `cron_queue`、Lead 收件箱和已经结束的后台任务，任一事件都能自动唤醒一轮 Agent。

### worktree 与 MCP

从 s15 继承的任务级 worktree 机制负责管理任务工作目录：

- pending 且未被认领的 task 可以留在主工作区，也可以通过 `create_worktree(name, task_id)` 绑定独立分支和目录
- 创建前会校验 task、名称、路径、分支和 Git registry；Git 命令失败后还会核对 registry 和分支状态，任何部分创建的 checkout 都保持未绑定并保留供人工恢复
- idle 队友以原子操作认领一个就绪 task，assignment 同时记录 `task_id` 和有效 `cwd`
- 队友所有文件工具都使用该 `cwd`；只有 task owner 能完成任务，assignment 会保留到当前模型轮次结束
- 移除保留在宿主侧的 `remove_worktree()` 函数中，模型不能调用。用户或宿主先检查任务所有权、assignment lease、后台工作和 Git 状态；破坏性移除需要另行取得用户确认

worktree 只改变工具的默认工作目录，用于分离 working copy，并不是安全沙箱。进程组清理也无法约束另建 session 的进程，因此删除保留为宿主操作。

MCP 负责外部能力：

- `connect_mcp(name)` 连接 mock server
- `assemble_tool_pool()` 把 MCP 工具组装进工具池，并拒绝规范化后的名称冲突
- 工具名统一为 `mcp__server__tool`

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## 相对 s16 的变化

| 组件 | s16 MCP | s17 Agent Harness 集成 |
|------|-----|-----|
| 工具池 | 内置 + MCP | 内置 + MCP，补齐 s01-s15 的机制 |
| 权限 | 不在 s16 重点范围内 | `PreToolUse` hook 中执行 |
| hooks | 不在 s16 重点范围内 | UserPromptSubmit / PreToolUse / PostToolUse / Stop |
| todo | 不在 s16 重点范围内 | `todo_write` + reminder |
| skill | 不在 s16 重点范围内 | catalog in system prompt + `load_skill` |
| compact | 不在 s16 重点范围内 | LLM 前压缩 + `compact` 工具 + reactive compact |
| error recovery | 简化 try/except | retry / max_tokens / prompt too long |
| background | 后台 bash + 通知 | 同一生命周期，执行路径增加 permission hooks |
| cron | daemon scheduler + durable jobs | 同一调度器接入集成事件循环 |
| multi-agent | 从 s15 继承 | 保留原子 task ownership 和任务级 `cwd` |
| worktree | task 可选绑定 | 模型创建，宿主检查并移除 |
| MCP | 新增 | 保留，作为集成工具池的一部分 |

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## 试一下

```sh
cd learn-claude-code
python s17_integrated_harness/code.py
```

可以试：

1. `检查这个仓库，告诉我哪些 Python 文件最重要。`
2. `从已连接的文档中查一下 agent loop 的相关说明。`
3. `请在独立的 worktree 中并行重构认证模块和登录页，修改前先把各自的计划给我看。`
4. `3 分钟后提醒我开会。`
5. `在后台安装依赖，同时继续阅读 README.md。`

观察重点：

- 工具调用前是否经过 hooks/permission
- `connect_mcp` 后下一轮是否出现 MCP 工具
- 慢操作是否返回 background placeholder
- 到点是不是自动提醒开会
- 队友是否提交 plan，并在 approval 前暂停
- idle 队友是否只原子认领一个就绪 task
- 队友所有文件工具是否都切换到已认领 task 的 `cwd`
- 完成任务后是否在本轮剩余工具调用中保持 task `cwd`，并在 IDLE 时释放

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## 结束亦是开始

从 s01 到 s17，代码表面越来越复杂，但核心始终没变：

```python
while True:
    response = LLM(messages, tools)
    if not has_tool_use(response.content):
        return
    results = execute_tools(response.content)
    messages.append(tool_results)
```

成熟 harness 的复杂性来自模型周围的协作机制。模型负责判断和行动选择，harness 负责组织环境、工具、权限、记忆、团队和外部能力。

这是课程的集成检查点：机制很多，循环一个。

下一章：[s18 Workflow Runtime](../s18_workflow_runtime/) — 当编排形状固定时，把它从多轮对话移入确定性、可恢复的代码。

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