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Gemini API structured output怎样约束返回 JSON Schema

来源：17golang原创 2026-11-04 12:27:52 0浏览收藏

如果程序只拿到一段自然语言，再靠字符串查找字段，模型换一种表达就容易让下游代码失去依据。Gemini API 的 structured output 可以把返回目标写成 JSON Schema，让结果至少遵守对象、字段类型、数组和枚举这些结构约束。需要注意的是，它约束的是“返回长什么样”，不是替你证明内容一定真实。

官方地址：https://ai.google.dev/gemini-api/docs/structured-output

下面用一个小型工单抽取示例说明完整链路：输入工单文本，返回标题、优先级和标签，最后由本地代码完成 JSON 解析和业务层复核。示例采用官方 structured output 页面展示的 response_format 形态，模型名只作为示例，实际调用时应换成项目当前可用的模型。

先分清 structured output 能保证什么

结构化输出最适合数据抽取、分类以及给工具或接口准备参数。调用方把目标 schema 交给模型，模型返回的文本会朝着这个结构生成；调用方仍然要负责解析、记录原文，并对金额、权限、业务状态等关键事实做自己的判断。

层次	负责什么	不能替代什么
提示词	说明任务、字段含义和抽取范围	不能单独保证 JSON 一定可解析
JSON Schema	约束对象、字段类型、枚举和必填关系	不能证明模型抽取的事实正确
本地解析	把 JSON 文本转换成程序对象	不能替代权限、金额和业务规则
业务校验	检查值是否符合自己的系统约束	不能修复一个不完整或被截断的响应

Gemini API structured output 输入约束与 JSON 返回关系的静态结构说明图 — 图1：structured output 的请求关系说明图，展示输入文本、JSON Schema 与结构化对象的静态关系，不是运行截图。

把工单字段写成 JSON Schema

先把结果设计成一个小而稳定的对象：title 是字符串，priority 只能取有限枚举，labels 是字符串数组。required 表示调用方必须得到的字段；如果某个字段确实可以缺省，就不要为了“看起来完整”把它强行加入必填集合。

下面是严格 JSON，不能在其中加入注释。字段含义分别由 properties 描述，enum 把优先级限制为三个值，items 说明数组成员类型。

{
  "type": "object",
  "properties": {
    "title": {
      "type": "string",
      "description": "工单的简短标题"
    },
    "priority": {
      "type": "string",
      "enum": ["low", "medium", "high"],
      "description": "工单优先级"
    },
    "labels": {
      "type": "array",
      "items": {"type": "string"},
      "description": "工单标签"
    }
  },
  "required": ["title", "priority", "labels"]
}

Schema 越贴近下游真正需要的字段，后面的解析越简单。不要一开始就塞进几十个描述性字段；字段过多会提高维护成本，也会让“必填”失去边界。

JSON Schema 的 object、enum、array 和 required 映射到工单 JSON 对象的结构说明图 — 图2：JSON Schema 字段映射说明图，展示类型、枚举、数组和必填字段与返回对象的静态对应关系，不是运行结果截图。

在 Gemini API 请求中传入 schema

官方 Python 示例使用 google-genai 与 Pydantic：请求中的 mime_type 指定 JSON，schema 传入 Pydantic 生成的 JSON Schema。这样既能把 schema 交给模型，也能复用同一个模型做返回解析。

import os
from typing import List, Literal

from google import genai
from pydantic import BaseModel, Field


class Ticket(BaseModel):
    # 字段描述帮助模型理解抽取目标，也方便后续维护 schema。
    title: str = Field(description="工单的简短标题")
    priority: Literal["low", "medium", "high"] = Field(description="工单优先级")
    labels: List[str] = Field(description="工单标签")


def extract_ticket(text: str) -> Ticket:
    # 从环境变量读取密钥，避免把凭据写进代码或文章示例。
    client = genai.Client(api_key=os.environ["GEMINI_API_KEY"])

    # response_format 约束返回为 JSON 文本，并传入 Pydantic 生成的 schema。
    interaction = client.interactions.create(
        model="gemini-3.8-flash",
        input=(
            "请从下面的工单中抽取标题、优先级和标签，只依据原文：\n"
            + text
        ),
        response_format={
            "type": "text",
            "mime_type": "application/json",
            "schema": Ticket.model_json_schema(),
        },
    )

    # 解析失败时让异常向上层暴露，调用方可以记录原文并安排重试。
    return Ticket.model_validate_json(interaction.output_text)


ticket = extract_ticket("支付页面在晚高峰超时，影响线上订单，先标记为高优先级。")
print(ticket.model_dump())

这里的 Ticket.model_json_schema() 负责把 Python 类型转换为 schema，Ticket.model_validate_json 负责把模型返回文本转换为强类型对象。两者配合起来，调用代码不需要手工从字符串中切字段。

解析成功后仍要做业务校验

“能解析”只说明文本符合结构，不代表所有业务结论都可以直接写库。比如模型返回了 priority=high，系统仍应判断当前操作者是否有权创建高优先级工单；标签数量、标题长度和敏感字段也应该由本地规则控制。

def validate_for_storage(ticket: Ticket) -> None:
    # 结构化输出不负责业务规则，这里检查写库前的本地边界。
    if not ticket.title.strip():
        raise ValueError("工单标题不能为空")
    if len(ticket.title) > 80:
        raise ValueError("工单标题不能超过 80 个字符")
    if len(ticket.labels) > 8:
        raise ValueError("工单标签不能超过 8 个")

    # 业务侧只允许这些标签，未知标签交给人工或补偿队列处理。
    allowed = {"支付", "订单", "性能", "客户"}
    unknown = set(ticket.labels) - allowed
    if unknown:
        raise ValueError(f"存在未登记标签: {sorted(unknown)}")


try:
    ticket = extract_ticket("支付接口超时，客户无法下单。")
    validate_for_storage(ticket)
except (ValueError, TypeError) as exc:
    # 记录输入和错误类型，避免把不确定结果直接写入业务表。
    print({"status": "needs-review", "error": str(exc)})

生产环境还要记录请求 ID、模型名、schema 版本和原始响应摘要。这样出现字段缺失、解析失败或业务拒绝时，才能知道是提示词、schema、接口返回还是本地规则发生了变化。