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# AirCoding Agent 设计文档
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> 最后更新：2026-05-26
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> Canonical baseline: `AirPlan/docs/architecture/baselineV1.md`
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> 历史决策记录：`AirPlan/docs/architecture/decisions-round-1.md`、`decisions-round-2.md`、`decisions-round-3.md`
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## 1. 背景与动机
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当前 Air 系列插件主要运行在 Claude Code 已暴露的 agent/plugin 接口之上，能力边界受限。尤其是 AirContext 为了参与上下文管理，需要通过插件层绕行，这种方式不够优雅，也不利于长期演进。
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新的方向是：从"Claude Code 插件外挂式扩展"转向"自有 agent/runtime 架构"。
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目标不是做一个泛用 Claude Code clone，而是构建一个以 C++ 为首个深度支持语言、后续可扩展至 Python/Rust/JS 等多语言的长期可用 AI Coding Agent。
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## 2. 核心定位
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AirCoding Agent 的核心 runtime 是语言无关的。C++ 是第一个深度支持的语言 profile，后续按 `toolchain-<lang>` 包扩展。
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开发闭环：
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需求理解
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→ 架构/接口设计
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→ 代码阅读
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→ 修改计划
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→ 编译
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→ 静态分析
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→ 单测/集成测试
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→ 运行/调试
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→ 崩溃/日志/网络/GUI 证据分析
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→ 修复
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→ 变更总结
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→ 经验沉淀
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## 3. 参考项目分工
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### 3.1 OpenCode
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OpenCode 作为 runtime 骨架、TUI、provider 抽象、session/tool registry 的主要参考。
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- TUI 交互布局以 OpenCode 为设计规范
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- runtime 分层（session/event/sync、多 agent 组织）
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- provider / model 抽象
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- plugin / SDK 扩展层
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### 3.2 Claude Code CLI
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Claude Code CLI 作为执行层代码质量、Executor 行为、工具调用策略、记忆系统、文件编辑安全边界的标杆。AirCoding 的执行层功能应尽可能与 Claude Code 对齐，以提升代码修改质量、安全性和验证纪律。
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- 工具生命周期、schema 校验
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- 权限模型
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- 子代理调度
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- 文件 read/edit/write 与 diff/update 执行原语
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- 小步精确编辑、先读后改、避免无关重构、失败时定位根因而不是随机重试
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- build/test/debug 证据闭环，完成前必须验证或明确说明未验证原因
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- 实现中发现架构/接口冲突时显式上报 blocker
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- compact / resume / history / rewind 交互
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- **记忆系统**（MEMORY.md + frontmatter + 多类型分层）
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- **TAOR / TORI 设计**（Task-Agent-Observation-Result / Tool-Observation-Reasoning-Iteration 循环）
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### 3.3 Hermes Agent
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Hermes Agent 作为长期运行、跨会话学习、技能生成和 Curator 机制的参考。
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- Nudge Engine 计数触发机制
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- Curator Daemon 定期去重/合并/归档
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- 使用中自我 patch
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- SKILL.md 格式（YAML frontmatter + Markdown body）
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- FTS5 语义搜索
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### 3.4 Codex / OpenAI Coding Agent
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Codex / OpenAI 开源 coding agent 作为通用工具调用与多模态工具面的补充参考。
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- shell / patch / test 直接闭环
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- coding sandbox 与工具调用编排
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- tools / plugin / core-plugins / MCP 相关实现
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- 图像生成、图像编辑、视觉输入等通用工具能力的 capability 设计参考
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- 只作为工具面参考，不作为 AirCoding 核心 runtime 形态参考
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- 本地参考路径：`reference/openai-codex/`
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### 3.5 Anthropic / Claude Skills
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Anthropic/Claude 开源 Skills 项目作为 skill/tool 组织方式的重要参考。
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- SKILL.md 结构、frontmatter、触发描述与资源组织
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- 技能包内 scripts / references / assets 的组织方式
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- 可复用工具步骤如何沉淀成 skill
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- skill 与 MCP / capability / Project Rules 的边界划分
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- 作为 AirCoding SkillGenerator、ExperienceMiner、Capability 文档格式的参考
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- 本地参考路径：`reference/anthropic-skills/`
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### 3.6 asciinema / Atuin / claude-hud
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- asciinema：PTY 接管与终端流捕获
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- Atuin：SQLite 命令历史结构化存储与搜索
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- claude-hud：实时 HUD / statusline 设计
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## 4. 语言选型（已确定）
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### 4.1 主语言：TypeScript + Bun
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- **运行时**：Bun（内置 SQLite，原生 TSX 支持）
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- **TUI 框架**：`@opentui/solid`（MIT 许可独立项目，npm 依赖引入）
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- **包结构**：Bun workspaces + Turborepo monorepo
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### 4.2 Python 角色
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Python 退化为纯 subprocess 工具调用（`Bun.spawn` + JSON-over-stdio），仅用于封装已有 C++ 工具链脚本和 Python 特有库。经验提炼、上下文组装、记忆管理全部留在 TS runtime 内部。
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### 4.3 多语言 toolchain 包结构
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Runtime 核心是语言无关的。每种语言通过独立包 + LanguageDetector plugin 扩展：
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packages/
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tui/ — 语言无关 TUI
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runtime/ — 语言无关 Agent Runtime
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llm/ — 语言无关 Provider 抽象
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cli/ — 语言无关入口
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toolchain-cpp/ — C++ 工具链
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toolchain-python/ — Python 工具链（后续）
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toolchain-rust/ — Rust 工具链（后续）
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toolchain-js/ — JS/TS 工具链（后续）
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## 5. 架构设计
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### 5.1 架构模型
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事件驱动。Main Agent 订阅 EventBus 获取 agent/task/tool 事件并渲染 TUI/HUD。
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Main Agent 状态机详见 `AirPlan/docs/architecture/main-agent-state-machine.md`：
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IDLE → CLASSIFYING（LLM 判断意图）
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→ DELEGATING（需要执行时）
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→ CONFIRMING（架构级变更需确认，实现级静默通过）
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→ EXECUTING（Scheduler 派发任务，Main Agent 监控进度）
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→ INTERRUPTING（用户中途变更，LLM 判断意图）
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→ SUMMARIZING（汇总结果，触发 ExperienceMiner）
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→ IDLE
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核心约束：Main Agent 必须保持空闲可响应用户介入。后台任务派子代理做。
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**确认门控**：实现级变更（不影响接口/架构）→ 静默进入 EXECUTING。架构级变更 → Architecture Designer 评估 → 低权限需确认，高权限自动推进但结果显示给用户。
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### 5.2 Agent 层级
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Main Agent（用户唯一交互入口）
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├── 对话模式（默认）：不直接操作文件和命令
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└── 直通模式（/direct 触发，/done 退出）
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Architecture Designer（全周期架构规划与审查）
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Scheduler（任务图拆解、并行/串行调度、进度监控）
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├── Executor（写代码、改文件、编译、测试验证）
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├── Reviewer（代码审查、静态分析审查，只读不改代码）
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└── Debugger（证据收集、问题定位、插桩修复，吸收 Fixer 职责）
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### 5.3 子代理进程模型
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每个 Executor/Reviewer/Debugger 是**独立 Bun 进程**（非单进程内异步任务，也非 Worker 线程）。IPC 通过 stdio + JSON。崩溃隔离、上下文隔离、天然适配 worktree。
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### 5.4 心跳与超时
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- **心跳**：Push 模型。子代理每 N 秒主动推送 `AgentHeartbeat`（当前状态、turn 数、已用 token）
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- **超时**：混合硬超时（kill）+ 软超时（警告 + 允许申请延期）。Scheduler 按任务类型分情况决定
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- **死循环检测**：同一错误签名出现 N+ 次 → 上报 Main Agent
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### 5.5 并发写入策略
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轻量 write_area 粗分：
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- 不同写集 → 默认可并发
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- 相同写集但大概率不写相同代码块 → git worktree 隔离并发，事后合并
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- 高概率改同一代码块或公共接口 → 串行
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Scheduler 是合并协调者，非统一写入器。lockfile、构建配置、公共 API/schema 默认提高并发风险。
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### 5.6 Worker Agent 类型
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**Executor**（Claude Code 为行为标杆）：
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- 内部 loop：LOADING → THINKING → ACTING → OBSERVING → （调试子循环）→ FINALIZING
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- 自治完成完整闭环，不逐步骤汇报
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- 出口：TaskCompleted / TaskBlocked / TaskFailed
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- TaskSpec 附带 max_turns / acceptance_criteria / timeout
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**Reviewer**（只读）：
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- 流程规则自动触发（Executor 完成 → Reviewer）
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- loop：LOADING → REVIEWING → DECIDING（approved / changes_requested / blocked）
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**Debugger**（build/test 失败自动触发）：
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- loop：GATHERING → ANALYZING → FIXING → RECORDING 或 ESCALATING
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- 产出 DebuggerResult + DebugRecord 候选
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三个子代理的 Agent Loop **各自独立实现**，不共享通用 loop 引擎。
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### 5.7 流程规则
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Executor 完成切片 → 自动触发 Reviewer
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build/test 失败 → 自动触发 Debugger
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静态分析报警 → 自动触发 Reviewer 或 Debugger
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阶段完成 → 自动触发 Architecture Designer 架构审查
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项目完成 → Architecture Designer 最终一致性审查
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### 5.8 需求变更协议
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用户需求变更先由 Main Agent 做 LLM 分类：
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- execution 级 → Scheduler 直接调整
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- possible_design 级 → Architecture Designer 轻量 impact check
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- design/interface/goal 级 → Architecture Designer 完整影响评估
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Scheduler 基于分类结果或 Arc Revision 调整 TaskGraph。
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### 5.9 Worker Result 标准
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所有 Worker 结果必须结构化（非自由文本摘要）。格式详见 idea.md 原始定义（ExecutorResult / ReviewerResult / DebuggerResult）。
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## 6. C++ Toolchain 工具链
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### 6.1 分层
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Agent 接口: build(config) → BuildResult, test(filter) → TestResult, analyze() → Diagnostic[]
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↓
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C++ Toolchain Adapter（屏蔽 CMake/MSBuild/Bazel 差异）
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↓
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Native Tool Execution（实际调用 cmake/ninja/msbuild/...）
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### 6.2 BuildTool
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优先级：CMake（内置）> Meson/Bazel/XMake（capability plugin）> Makefile/.sln
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冲突处理：多种构建系统文件同时存在 → 询问用户
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Generator：Ninja 优先，失败回退 Make
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配置失败：BuildTool 内置逻辑先尝试修复 → 失败则交给 Debugger
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### 6.3 CompilerDiagnosticParser
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**全部走 LLM 解析**（不用正则），生成结构化 Diagnostic + 语义错误签名（归一化 GCC/Clang/MSVC 措辞差异）。链接器错误单独归类。
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### 6.4 TestRunner / StaticAnalysis / CodeIntelligence
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- TestRunner：CTest + GoogleTest 内置，Catch2/Boost.Test 插件
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- StaticAnalysis：cppcheck 内置，clang-tidy 插件
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- CodeIntelligence：MVP 走 clangd CLI 模式（spawn 用完即退），LSP daemon 模式后续按需加
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### 6.5 compile_commands.json
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按需生成（`cmake -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON`），不做持久化缓存。
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## 7. Project Model 项目模型
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### 7.1 设计原则
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- 多语言通用：语言无关层 + 语言特定层分离
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- Scanner 只收集文件系统元数据（目录树 + 文件扩展名 + 特殊文件），不读文件内容
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- LLM 驱动理解，用户确认修正
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### 7.2 Scanner 策略
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- **无递归深度限制、无目录排除**——完整目录树本身就是有用的结构信息
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- 15 秒硬超时兜底，超时返回部分结果 + incomplete 标记
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- 首次全量，后续增量（mtime diff）
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- 再打开时加载 project.json + 快速确认顶层无变化，有变化才增量扫描
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### 7.3 LLM 驱动的项目初始化
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Scanner 收集事实 → Main Agent + LLM 推理 → 提出假设 → 用户确认/修正 → 沉淀
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- **Schema 校验**：宽松接受，缺失字段标记 unknown，不让 LLM 反复重试
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- **用户纠正**：增量更新单字段 + 提示"关联判断可能受影响"，不自动重写整个 json
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- **版本迁移**：打开项目时检测旧 schema → 备份后提示用户确认迁移 → 失败回滚
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## 8. Agent 目录结构
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### 8.1 全局目录
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~/.air/
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├── config.yaml
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├── models.yaml
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├── permissions.yaml
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├── compaction-rules.md # 用户模板
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├── project-index.db # 最近项目索引，不是 source of truth
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├── cache/ # plugins/providers/lsp/downloads
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├── resources/versions/<version>/
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├── skills/ # 跨项目复用技能（SKILL.md 格式）
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└── logs/
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├── air.log # 用户可读（启动失败、异常报错）
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└── air.developer.log # 开发组公钥加密全量调试日志，保留 7 天
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### 8.2 项目内 `.air/`
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<project>/.air/
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├── shared/ # 可提交 git，共享给团队
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│ ├── project.json # 含 stable UUID project_id
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│ ├── permissions.yaml
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│ ├── compaction-rules.md
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│ ├── rules/
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│ │ ├── project-rules.md
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│ │ └── toolchain-rules.md
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│ └── plan/ # 原 AirPlan 工作流内化
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│ ├── AGENTS.md
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│ ├── plan.md
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│ ├── todo.md
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│ └── docs/
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└── local/ # 可随项目携带但默认 gitignore
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├── sessions/<session-id>/
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│ ├── session.db
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│ └── artifacts/
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├── state/
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├── backups/ # Git 仓库管理的项目外文件备份
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├── debug-records.db
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├── learned-memory.db
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├── workspaces/
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├── tmp/
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└── locks/
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```
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推荐 `.gitignore`：
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```gitignore
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.air/local/
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## 9. Provider / Model 抽象层
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- 原生支持 Anthropic API + OpenAI API
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- 兼容接入：OpenRouter / ollama / 自定义 endpoint（通过 Anthropic/OpenAI 兼容模式）
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- **内部存储格式**：Anthropic 原生 content blocks（Claude Code 路线）
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- **Provider 转换**：API 边界做双向转换，存回 Anthropic 格式
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- **同 provider 切换**：零开销
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- **跨 provider 切换**：API 边界双向转换
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## 10. Permission 权限模型
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### 10.1 核心原则
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只读操作 → 永远允许
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项目目录内 → 完全开放（含 build 目录，C++ 打包部署需要手动组织运行库）
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项目外非系统 → 自动备份 + Git 记录，静默执行
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高危系统操作 → 用户确认
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### 10.2 边界定义
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- **Symlink**：按物理路径（follow realpath），防止逃逸
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- **`.git/`**：默认写保护（需确认），可在 permissions.yaml 关闭
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- **build 目录**：不加特殊规则，Agent 需要完全读写
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- **`sudo`**：不算高危（开发机日常操作）
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- **高危判断**：静态路径白名单（`/etc/fstab`、`/boot/`、`/etc/default/grub` 等），模糊情况走 LLM escape hatch
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- **`~/.air/`**：AirCoding 自身管理，不经过 PermissionEngine
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### 10.3 备份与还原
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- 项目外文件修改备份为 **Git 仓库**（`<project>/.air/local/backups/`）
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- 每次修改 = `cp` + `git add && git commit`（commit message: session_id、agent_type、reason）
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- `air restore` 三个粒度：单文件最近版本、指定时间点、整个 session
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- 用户手动删备份，不做自动清理
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## 11. 会话持久化
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### 11.1 存储策略
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- 按 session 分库 SQLite（`<project>/.air/local/sessions/<id>/session.db`）
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- 消息存储：Anthropic 原生 content blocks（canonical source）
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- `message_drafts` 保存流式 assistant 中间态，完成后删除
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- 调度状态由 domain tables 持久化：tasks / task_dependencies / task_attempts / agents / tool_runs / command_runs / artifacts / diagnostics / evidence_refs / workspaces / events
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- `ui_state` 只保存 UI 恢复状态，定时和退出时 flush
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- ProjectionStore 从 DB + EventBus 重建 TUI/HUD view model
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- 中断恢复：Scheduler 从 domain tables 重建调度队列，running 状态按心跳时间戳判断存亡
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### 11.2 Event Store 分层
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- **EventBus**：高频实时事件（TokenDelta、StdoutChunk、AgentHeartbeat），不落盘
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- **PersistentEventStore**：durable events（AgentStarted、TaskCompleted、ToolRunCompleted 等），SQLite 主线程同步写入
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- **ArtifactStore**：大体积内容（build log、test log、pcap、screenshot），DB 存引用 + 摘要 + hash
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## 12. 上下文与记忆系统
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### 12.1 记忆分层
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Project Rules（权威层，Claude Code 风格 Markdown + frontmatter）
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→ Project Profile（事实层）
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→ Session Memory（会话层）
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→ Learned Experience（学习层，tentative）
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→ Debug Knowledge（结构化经验库）
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→ User Preference（用户偏好）
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### 12.2 ExperienceMiner
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- **触发**：DebugRecord 产生时 + 会话结束时 + 每 N 轮/工具调用中间触发（Hermes Nudge Engine 风格）
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- **执行者**：独立后台子代理，不阻塞 Main Agent
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- **去重**：周期性 Curator Daemon（识别重叠技能、建议合并、标记过期、归档无用）
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- **自我 patch**：Agent 执行中发现经验/规则不对，转发给 ExperienceMiner 做 patch
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- **升级**：非调试经验按出现次数（N=3）提醒升级；调试经验以验证证据为置信度，不打分
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- **格式**：SKILL.md（YAML frontmatter + Markdown body）
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### 12.3 上下文压缩
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- **触发**：Context window 占比达 70%
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- **策略**：Markdown + frontmatter 规则文件驱动，三层继承（系统默认 → 用户模板 `~/.air/compaction-rules.md` → 项目规则 `.air/shared/compaction-rules.md`）
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- **机制**：Copy-on-Write。快照消息 1-N → 异步压缩（独立 Compactor 子代理）→ 新消息继续追加 → 完成后插入压缩标记。LLM 看到：摘要 + 标记 + 新消息。原始消息保留，LLM 可显式回溯。
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- **系统默认模板**：确保没写规则的项目也能正常压缩
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## 13. Debug Knowledge Network
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- 本地优先，provider 接口预留远程共享
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- DebugRecord 结构化存储（症状、错误签名、根因、修复方案、验证步骤、证据引用）
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- 隐私：默认不上传，上传前脱敏，显式授权，可撤回
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## 14. 分发与日志
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### 14.1 分发
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- **前期**：二进制 tarball（Bun compile 独立可执行文件 + Bundled Bun runtime + Python 脚本 + 默认资源文件），不发布公开渠道
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- **后续**：稳定后再考虑 npm / brew / apt / winget
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### 14.2 日志
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- `air.log`：用户可读（启动失败、异常报错、环境配置问题）
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- `air.developer.log`：开发组公钥加密全量调试日志 + 性能指标，7 天保留
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- `air doctor`：崩溃诊断包收集命令；诊断包不自动脱敏，但必须用户显式导出/发送
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- 下次启动自动检测异常退出并提示
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## 15. 测试策略
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- **单元测试**：bun test，CI 每次 push，<30s，无 LLM（覆盖所有确定性逻辑）
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- **集成测试**：CI 每次 push，<1min，录制 LLM fixture 回放（覆盖 Agent Loop、Scheduler、IPC、session 持久化、压缩、worktree）
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- **E2E 测试**：Release gate，真实 LLM（完整 C++ 项目场景），必须通过
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## 16. HUD / Status Layer
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- HUD 作为 runtime 内建层，通过 ProjectionStore 消费 DB + EventBus 派生状态（不依赖外部脚本解析 transcript）
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- 展示：model/project/git/session/context/tasks/agents/tools/build/test/debug
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- Preset：Full / Essential / Minimal
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- 参考 claude-hud 的 threshold 颜色、多行布局、中文 label
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## 17. 架构决策记录（ADR）
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原始 13 项 ADR + 三轮讨论补充的新决策，详见：
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- `AirPlan/docs/architecture/decisions-round-1.md`（D-001 ~ D-020）
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- `AirPlan/docs/architecture/decisions-round-2.md`（D-021 ~ D-037）
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||
- `AirPlan/docs/architecture/decisions-round-3.md`（D-038 ~ D-059）
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||
- `AirPlan/docs/architecture/main-agent-state-machine.md`
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## 18. MVP 第一阶段
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```text
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C++ local dev loop
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+ @opentui/solid TUI
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+ durable sessions（项目本地 per-session SQLite，domain tables 持续持久化）
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+ Copy-on-Write 上下文压缩（三层继承规则文件）
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+ Claude Code 风格 Project Rules + Hermes 风格 ExperienceMiner + Curator
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+ local debug knowledge base
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+ 事件驱动 EventBus + HUD
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+ 二进制分发
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具体包含：
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1. Agent 目录与配置（`~/.air/` + `.air/shared/project.json` + `.air/local/`）
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2. LLM 驱动的项目初始化（Scanner → LLM → 用户确认 → `.air/shared/project.json`）
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3. 多语言 Project Model（语言无关层 + 语言特定 profile + LanguageDetector 接口）
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4. TUI Shell + HUD（`@opentui/solid` + ProjectionStore）
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5. SQLite Session Store（项目 `.air/local` per-session 分库，Anthropic 原生格式 + domain tables）
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6. C++ Toolchain（BuildTool / DiagnosticParser LLM / TestRunner / StaticAnalysis / clangd CLI）
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7. Provider / Model（Anthropic + OpenAI 原生，API 边界转换）
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8. Permission 引擎（信任优先 + Git 备份 + 静态白名单高危检测）
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9. Agent 分层（Main Agent 状态机 + Architecture Designer + Scheduler + Executor/Reviewer/Debugger 独立进程）
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10. Context / Memory（Project Rules + ExperienceMiner + Curator + Copy-on-Write 压缩）
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11. Local DebugRecord Store
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12. Capability Plugin Prototype（AirSDB 优先改造）
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