Prompt IDE

你是怎样调提示词的呢？这看起来是个再简单不过的问题，但对于开发者而言，一直缺乏一个趁手的工具。目前可以用的这些工具大致有以下的问题：

• 可以同大模型聊天，但是不具备调参能力，例如ChatGPT、文心一言、ChatHub等
• 可以调参，但只支持特定的厂商，例如GPT Playground、Minimax体验中心等
• 可以调参，也支持不同的厂商，功能也很强大，唯一缺点是不是原生的，如KPP
• 啥都可以干，但是要写代码，例如LangChain

于是为了解决这个问题，能够更愉快地测试提示词，笔者撸了一个Vs Code插件——Prompt IDE。目前，尽管缺胳膊少腿，Prompt IDE初具雏形。在这个有趣的过程中，学习到了Vs Code插件开发的一些技巧，也对Vs Code的强大有了更深的认知，在这里简单总结一下。

项目起源

这个想法最初源自于公司2023年7月份的黑客马拉松活动，当时，笔者Solo了一个叫做”Prompt Native“的项目。什么是Prompt Native呢？有三层含义:

• Colud Native: 将大模型的能力做成云原生的FaaS
• Native Editor: 原生的提示词开发编辑器，也就是今天的Prompt IDE
• Native Tooling: 通过原生的大模型工具链来辅助我们开发

大致的设计是这样：

1. 通过一个Vs Code插件来开发提示词，提示词最终存储为一个文件，有这特定的格式。这就是Native Editor
2. 在开发提示词的过程中，可以通过大模型给出提示词调优的建议，类似与Js Lint，我们可以做一个Prompt Lint，不过当时经过测试发现效果并不好；还有比如自动生成人设，例如chatgpt-prompt-generator-v12通过一个预训练的BART模型自动生成提示词，也可以集成到插件中，做到自动补全。这是Native Tooling
3. 提供不同语言的FaaS模板和解析运行Prompt文件的库，将其部署到Kubernetes中为云函数。当时采用Knative Functions和Rust实现了一个简单的Hello World模板

得益于GPT辅助编程，作为Rust菜鸟和第一次开发Vs Code插件的半吊子前端，肝几天就做出了一个PoC，看起来很简单。这是当时的Prompt IDE的最初版本：

想法其实也很简单：实现一个Side-by-side的提示词编辑功能，可以在界面上编辑运行，也可以直接改源码，这样就解决重口难调的问题，既方便又实用。

但是笔者当时犯了一个极大的错误，就是低估了这件事的难度。后来发现，要做到”可用“的程度，其实是非常困难的。

因此，接下来的时间断断续续在思考这件事，最终决定先放弃其他”Native"，先把编辑器整清楚，从而产生了这个Prompt IDE。

Prompt IDE是如何运行的

从提示词存储格式开始

在函数模板中，提示词跟其他代码是同等重要的位置，因为提示词的变化也就意味着功能的变化。 因此，提示词最终需要存储为一个文本文件，这样才能跟版本控制等其他工具有机结合起来，也便于分享和协作。 但是，提示词应该怎么表示呢？

一些工具将提示词简单表示为一个文本，其中可能包含动态的内容（变量）：

请将下面这句话翻译为{{language}}:

{{text}}

这看起来没有什么问题，在我们确定只用GPT的情况下。但是，如果我们需要使用不同的模型和参数呢？同样的提示词，在不同的模型和参数下，其运行结果是可能会有差别的。一种做法是，把这些信息也添加进去，例如：

-- Model=gpt-3.5-turbo-instruct Temperature=0.1

请将下面这句话翻译为{{language}}:

{{text}}

这样看起来不错，但是只适用于比较简单的补全（Completion）场景。补全是最早期的大模型调用方式，现在几乎已经被经过指令微调的对话（Chat）模式所取代。对于对话而言，会包含问答、少样本示例、参数等，当然我们也可以在之前的基础上稍作修改进行表示：

-- Model=gpt-3.5-turbo Temperature=0.1

System: 你是一只会模仿鹦鹉，从现在开始，我说什么，你跟着说什么
User: 记住了么？
Assistant：记住了么？
User: 停止，你现在不是鹦鹉了
Assistant：停止，你现在不是鹦鹉了
User: 好了，现在开始

但这样问题也很明显：因为没有严格的格式约束，很容易出错。在调用GPT的API时，我们是需要将其转换为messages数组来表示对话内容的，那么，如果这里面的格式有些问题，比如中英文的冒号不对，可能就会导致最终的结果不对。

我们需要有一种方式，可以来直观表示提示词，并且不容易出错的。

这里总共考虑过三种不同的格式：

• XML：标记语法，可以通过XML DTD来校验格式，且可以通过<![CDATA[...]]>的方式来包裹多行文本，对于多行的提示词十分友好
• YAML：也可以支持多行文本，缺点是没有标记，完全依靠缩进，容易乱
• JSON：可以通过JSON Schema进行校验，缺点是需要对多行、特殊字符进行转义

最终，经过一些尝试后，最终选择了使用JSON表示。主要原因是，JSON格式校验比较完善，且天然对前端友好，更适合在Vs Code这种基于Web的体系下开发。 在Vs Code中编辑JSON时，也可以设置Schema来实现编辑器自带的格式校验和自动补全。如下是通过JSON来表示一个提示词的例子：

{
    "$schema": "../schema/chat-schema.json",
    "version": "chat@0.2",
    "engine": "chat-bison",
    "messages": [
        {
            "role": "user",
            "content": "Write a hello world in js"
        }
    ],
    "parameters": [
        {
            "name": "temperature",
            "value": 0.1
        }
    ]
}

对不同的大模型接口进行抽象

仅仅使用JSON是不够的，还需要对不同的大模型接口进行一次抽象。 例如，GPT中的System参数，在接口中是以一个特别的message表示的：

"messages": [
    {
      "role": "system",
      "content": "Hello"
    },

但是其他大模型并没有这个设计。除此之外，一些细微的地方，大家实现起来也各不相同，比如，大模型的回复，GPT叫”assistant",Minimax叫“BOT”。 所以，必须要对这些参数进行一次抽象，用一个统一的方式来表示提示词。目前的实现，主要参考了GPT和谷歌的AI Studio的做法。例如，通过context定义背景（类似GPT的System、Minimax的人设），通过examples定义Few-shot示例。 经过抽象后，最终形成一个JSON Schema表示，例如对话模式可以表示如下（部分）：

{
  "context": {
    "type": "string"
  },
  "examples": {
    "type": "array",
    "minItems": 1,
    "items": {
      "$ref": "#/definitions/message"
    }
  },
  "messages": {
    "type": "array",
    "minItems": 1,
    "items": {
      "$ref": "#/definitions/message"
    }
  }
}

选取开发框架

参照Vs Code的插件开发文档可以很容易创建一个插件。但是要做一个复杂的交互页面，还需要进一步对框架进行定制：

• 我们的场景其实是一个提示词编辑器，非常类似于WebView文档中的自定义编辑器的例子。因此，最佳的做法就是通过WebView实现一个网页来嵌入到Vs Code中
• 纯原生的WebView是手写HTML来操作的，这样生产力太低了。vscode-webview-ui-toolkit是一个Vs Code的控件集，并提供了集中前端框架的集成示例，例如Angular, React等
• 使用Typescript而不是Javascript，这样可以更好地进行静态类型检测

笔者采取的是React+vite的方式集成vscode-webview-ui-toolkit。 最终项目的结构大致如下：

- prompt-ide
  - package.json
  \ src
    - extension.ts
  \ webview-ui 
    - package.json
    \ src
  \ prompt-schema
    - package.json
    \ src

其中，prompt-schema为提示词格式的JSON Schema定义，通过dependency引用。webview-ui为WebView页面的实现，编译后嵌入插件中(index.js, index.css等)。 这样，其实相当于通过React生成了一个静态的HTML、JS等，然后在Vs Code插件中读取这个HTML，渲染一个Web页面，代码看起来有点不那么优雅：

// 省略了很多细节
export class PromptEditor implements vscode.CustomTextEditorProvider {
  public async resolveCustomTextEditor(
    document: vscode.TextDocument,
    webviewPanel: vscode.WebviewPanel,
    _token: vscode.CancellationToken
  ): Promise<void> {
    webviewPanel.webview.html = this._getWebviewContent(webviewPanel.webview);
  }

  private _getWebviewContent(webview: Webview) {
    const getAsset = (name: string) =>
      getUri(webview, this.context.extensionUri, ["webview-ui","build","assets",name,]);
    const nonce = getNonce();

    return /*html*/ `
        <!DOCTYPE html>
        <html lang="en">
        <head>
          <meta charset="UTF-8" />
          <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
          <link rel="stylesheet" type="text/css" href="${getAsset("index.css")}">
          <title>Prompt Editor</title>
        </head>
        <body>
          <div id="root"></div>
          <script type="module" nonce="${nonce}" src="${getAsset("index.js")}"></script>
        </body>
      </html>
    `;
  }
}

值得一提的是，微软为了避免大家做的插件乱七八糟真是操碎了心，不仅提供了详细的 UX设计指导，每一个控件什么时候用，什么时候不该用也写的明明白白。

实现双向编辑同步

Prompt IDE的一个核心功能是双向同步。也就是说，在UI界面上的修改会改变文件内容；同时，改变文件内容也会同步到UI。 如果单纯只是在React中做一个编辑器，其实是十分简单的，我们可以通过一个State来维护当前编辑的提示词：

// webview-ui/src/App.tsx
function App() {
    const [prompt, setPrompt] = useState<ChatPrompt | CompletionPrompt | null>(null);
}

加载文件内容

但是，在Vs Code中打开文件的时候，如何读取文档内容并通过setPrompt初始化呢？

在上一节的代码中可以看到，如果在插件代码中，我们可以直接通过vscode.TextDocument对象获取文本文件的内容：

// public async resolveCustomTextEditor(
//     document: vscode.TextDocument,    ← 看这里
//     webviewPanel: vscode.WebviewPanel,
//     _token: vscode.CancellationToken
// )
document.getText()

然而，在webview-ui中无法直接通过这种方式获取到文档内容，只能通过通信的方式来实现，其原理如下：

因此，我们需要通过两步来实现：

首先，在插件启动的时候通过消息发送文件的内容完成初始化：

// src/PromptEditor.ts
import * as vscode from "vscode";
export class PromptEditor implements vscode.CustomTextEditorProvider {
  public async resolveCustomTextEditor(
    document: vscode.TextDocument,
    webviewPanel: vscode.WebviewPanel,
    _token: vscode.CancellationToken
  ): Promise<void> {
    const updateWebview = () => {
      webviewPanel.webview.postMessage({
        type: "update",
        text: document.getText(),
      });
    };
    updateWebview();
    // ...
  }
}

然后，在WebView中监听消息，加载文件内容

// webview-ui/src/App.tsx
function App() {
  const messageListener = (event: MessageEvent<any>) => {
    const message = event.data;
    if (message.type == "update") {
      try {
        const prompt = loadPrompt(message.text);
        setPrompt(prompt);
      } catch (error) {
        // ...
      }
    }
  };
  useEffect(() => {
    window.addEventListener("message", messageListener);
    return () => {
      window.removeEventListener("message", messageListener);
    };
  }, []);
}

将改动同步到文件

在Web编辑器上对提示词的修改等同于修改prompt状态（setPrompt），这里便不展开。 现在的问题是，如何把UI上面的修改同步到文件中呢？

从前面的消息模型可以知道，要想把WebView的变更同步到文档，也只能通过发消息的模式。 首先，在文档变更的时候，发送一个消息：

// webview-ui/src/App.tsx
import { vscode } from "./vscode";
function App() {
  const [prompt, setPrompt] = useState<ChatPrompt | CompletionPrompt | null>(null);
  const syncPrompt = (newPrompt: ChatPrompt | CompletionPrompt) => {
    vscode.postMessage({
      type: "sync",
      text: JSON.stringify(newPrompt, null, 2),
    });
  };
  const onPromptChanged = (newPrompt: ChatPrompt | CompletionPrompt) => {
    syncPrompt(newPrompt);
    setPrompt(newPrompt);
  };
}

然后，在插件中监听消息，通过vscode的API完成文档更新：

// src/PromptEditor.ts
export class PromptEditor implements vscode.CustomTextEditorProvider {
  public async resolveCustomTextEditor(
    document: vscode.TextDocument,
    webviewPanel: vscode.WebviewPanel,
    _token: vscode.CancellationToken
  ): Promise<void> {
    webviewPanel.webview.onDidReceiveMessage((e) => {
      switch (e.type) {
        case "sync":
          this.updateTextDocument(document, e.text);
          break;
        default:
          break;
      }
    });
  }
  private updateTextDocument(document: vscode.TextDocument, text: string) {
    const edit = new vscode.WorkspaceEdit();

    edit.replace(
      document.uri,
      new vscode.Range(0, 0, document.lineCount, 0),  // 做全量更新，如果做的更好可以只更新文档的部分内容
      text
    );

    return vscode.workspace.applyEdit(edit);
  }
}

注意到，在App.tsx中我们同样引入了一个“vscode”（import { vscode } from "./vscode";，不是说不能直接用么？

其实，这只是个障眼法，通过一个包装类屏蔽了Vscode和浏览器运行的差异：

// webview-ui/src/utilities/vscode.ts
class VSCodeAPIWrapper {
    private readonly vsCodeApi: WebviewApi<unknown> | undefined;
  
    constructor() {
      if (typeof acquireVsCodeApi === "function") {
        this.vsCodeApi = acquireVsCodeApi(); // 只有在vscode中运行时可以获取到，在浏览器直接运行时无法获取
      }
    }

    public postMessage(message: unknown) {
      if (this.vsCodeApi) {
        this.vsCodeApi.postMessage(message);
      } else {
        console.log(message);
      }
    }
}

将改动同步到WebView

如果用户在Vs Code的文本编辑器中直接修改了文件，如何同步到WebView呢？很简单，在插件中添加一个监听就可以了：

// public async resolveCustomTextEditor(
const changeDocumentSubscription = vscode.workspace.onDidChangeTextDocument((e) => {
    if (e.document.uri.toString() === document.uri.toString()) {
        updateWebview();
    }
});
webviewPanel.onDidDispose(() => {
    changeDocumentSubscription.dispose();
});

现在，可以实现双向同步的效果：

后台隐藏时Web页面销毁的问题

经过以上处理后，大多数情况下，编辑器都能够正常工作。但是有一种情况例外：如果把WebView页面放到后台，这时候在文本编辑器中修改了内容，是无法同步过去的。 当WebView不可见时，Web页面的内容会被销毁，并且在WebView回到前台时重新加载。

因此，对于一个有状态的WebView，一旦隐藏到后台，由于页面销毁，消息通讯也就中断了。解决方案有两种：

• 直接暴力使用retainContextWhenHidden选项阻止vscode销毁
• 通过getState 和 setState保存并重新加载状态，这是更推荐的做法

例如，采取简单暴力的做法，可以这样实现：

// src/PromptEditor.ts
const providerRegistration = vscode.window.registerCustomEditorProvider(
    PromptEditor.viewType,
    provider,
    {
        webviewOptions: {
            retainContextWhenHidden: true,
        },
    }
);

一些Vs Code插件开发的经验

如何快速调试WebView

由于引入了React作为UI引擎，正常的插件开发流程是这样：

• 首先编译打包webview-ui：cd webview-ui && npm run build
• 运行插件（F5）

这样其实挺慢。由于webview-ui本身是一个完整的React工程，可以直接在浏览器上运行，与开发正常的React项目没有太大差别：

cd webview-ui
npm run start

但是，如果要调试一些带有状态待页面，比如加载一个文档，那么就需要通过window.postMessage模拟vscode发送消息了：

CSP 与自定义资源加载

在WebView中并不是什么都能做，插件通过Content Security Policy (CSP)对css、js、字体、请求调用等做了限制。这相当于定义了一个白名单，指定那些资源可以在WebView中访问，当然这样做的目的主要是为了安全起见。

例如，微软提供的例子中是这样定义CSP的：

<!-- https://github.com/microsoft/vscode-extension-samples/blob/main/custom-editor-sample/src/catScratchEditor.ts -->
<meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="default-src 'none'; img-src ${webview.cspSource}; style-src ${webview.cspSource}; script-src 'nonce-${nonce}';">

如果我们要调用外部的API，那么也必须要添加到CSP中，例如：

connect-src https://api.openai.com https://api.minimax.chat;

在插件中使用本地字体图片

在Vs Code中如果WebView中使用了本地的图片，最终是通过一个https的链接访问的， 例如，index.css文件我们是通过getUri方法获取到一个URI，然后加载到WebView中：

// src/PromptEditor.ts
const getAsset = (name: string) => getUri(webview, this.context.extensionUri, ["webview-ui", "build", "assets", name]);

<link rel="stylesheet" type="text/css" href="${getAsset("index.css")}">

这样本地的资源最终会转换为一个https的虚拟地址来访问：

https://file+.vscode-resource.vscode-cdn.net/Users/.../prompt-ide/webview-ui/build/assets/index.css

对于图片和字体，都是如此。例如，如果我们在css中使用了一个图片：

.user-avatar {
    background-image: url(./user.png);
}

这样这个图片如果单独在React项目中运行是没有问题的，在Vs Code中运行就会显示不出来。 其实原理很简单：我们必须通过getUri来获取一个虚拟的地址，但是这个方法只有在插件中可用，在webview-ui中无法直接使用。 笔者解决这个问题的方法是，在插件的HTML中覆盖样式：

<!-- src/PromptEditor.ts --> 
<style nonce="${nonce}">
.user-avatar {
    background-image: url("${getAsset("user.png")}");
}
</style>

总结

本文初略总结了一些Prompt IDE插件实现的原理和一些难点，虽然并没有十分复杂的技术点，但有一定的学习成本。 现在，Prompt IDE已经发布了pre-release供尝鲜，可以在Vs Code插件中搜索或者在Marketplace上下载。

受限于笔者的水平、经验和精力，错误和不足之处在所难免，欢迎大家交流和PR。