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LLM上下文窗口TokenAI 开发RAG

LLM 上下文窗口是什么?一文搞懂 Token 限制与长文本策略

用最直白的方式讲清楚上下文窗口|GPT-5 400K、Gemini 1M、Claude 200K 实际能塞多少内容?附 RAG、分块、滑动窗口等 5 种长上下文处理方案,含代码示例。

DevTk.AI 2026-02-19

每次调用大语言模型 API 时,你的请求都在一个看不见的边界内运行——上下文窗口(Context Window)。它决定了模型一次能”看到”多少内容:你的 prompt、系统指令、检索到的文档、对话历史,以及模型自身的回复,全部要在这个窗口内放下。超出限制,模型要么拒绝请求,要么静默丢弃最早的内容。

如果你正在基于 LLM 构建应用,理解上下文窗口不是”了解即可”——它直接影响你的系统架构、API 成本和用户体验质量。

什么是上下文窗口?

上下文窗口是大语言模型在单次请求-响应周期中能处理的 token 总量。Token 是模型读取和生成的最小单位——在英文中大约等于 0.75 个单词,在中文中通常 1-2 个汉字对应一个 token(取决于具体的 tokenizer 实现)。

调用 LLM API 时,你发送输入(prompt + 系统消息 + 上下文),接收输出(模型的回复)。上下文窗口覆盖的是 输入 + 输出 token 的总和。例如一个 128K 上下文窗口的模型,如果你的输入占了 100K token,模型只剩 28K token 用于生成回复。

可以把上下文窗口想象成一块固定大小的白板。模型关于当前对话所知道的一切都必须写在这块白板上。白板写满了,就必须擦掉旧内容才能写新内容。

Token、字符、单词的换算关系

开发者经常混淆这三个单位。以下是实用的换算参考:

单位英文近似比例中文近似比例
1 token~4 个字符 / ~0.75 个单词~1-2 个汉字
1,000 tokens~750 个英文单词~500-700 个汉字
100K tokens~75,000 英文单词(~150 页)~50,000-70,000 汉字(~100 页)

中文开发者注意:由于 CJK 字符的 token 效率通常低于英文,同样大小的上下文窗口在处理中文时能容纳的内容约为英文的 65-75%。这在做上下文预算时需要额外注意。

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2026 年各主流模型的上下文窗口

上下文窗口经历了爆发式增长。2023 年初 GPT-3.5 仅有 4K token,如今头部模型已经达到百万级别。

主流模型 Token 限制对比(2026)

模型厂商上下文窗口最大输出
GPT-5OpenAI1,000,000 tokens32,768 tokens
GPT-4.1OpenAI1,000,000 tokens32,768 tokens
Claude Opus 4Anthropic200,000 tokens32,000 tokens
Claude Sonnet 4Anthropic200,000 tokens16,000 tokens
Gemini 2.5 ProGoogle1,000,000 tokens65,536 tokens
Gemini 2.5 FlashGoogle1,000,000 tokens65,536 tokens
DeepSeek V3DeepSeek(深度求索)128,000 tokens8,192 tokens
Llama 4 MaverickMeta1,000,000 tokens16,384 tokens
Mistral LargeMistral128,000 tokens8,192 tokens

几个关键观察:

  1. 百万 token 俱乐部持续扩大。 GPT-5、Gemini 2.5 Pro、Llama 4 Maverick 都支持 100 万 token 上下文,足够放下一个中等规模的完整代码库或好几本书。

  2. 输出限制远小于输入。 即使模型支持 100 万 token 输入,输出通常上限在 8K-65K。上下文窗口是不对称的——你可以喂给模型大量内容,但模型不会一次写出一本书。

  3. 国产模型表现亮眼。 DeepSeek V3 提供 128K 上下文,价格仅为 GPT-5 的 1/7,对于成本敏感的场景是非常有竞争力的选择。

上下文窗口的底层原理

上下文窗口与模型的注意力机制(Attention Mechanism)直接相关。基于 Transformer 的 LLM 使用自注意力让序列中的每个 token 都能”关注”其他所有 token。注意力层的计算复杂度随序列长度呈二次方增长——上下文窗口翻倍,注意力层的计算量大约翻四倍。

这就是大上下文窗口昂贵的根本原因。模型厂商通过稀疏注意力、环形注意力、KV-Cache 优化等架构创新让百万级上下文成为可能,但底层的成本关系并未改变。

滑动窗口注意力 vs 全注意力

部分模型使用滑动窗口注意力(Sliding Window Attention)——每个 token 只关注最近 N 个 token,而非整个上下文。Mistral 早期模型就采用了这种方式,滑动窗口为 4,096 token。优点是效率高,缺点是距离较远的 token 之间的关联会减弱。

2026 年大部分前沿模型使用全注意力机制覆盖整个上下文窗口,但通过 GQA(分组查询注意力)等技术降低显存占用。

“中间遗忘”问题

这是很多开发者忽略的关键问题:LLM 对上下文各部分的关注度并不均匀。

Liu 等人 2023 年的一篇重要论文证明,LLM 在相关信息位于上下文的开头结尾时表现最好,而当信息埋在中间位置时,性能显著下降。这被称为 “Lost in the Middle”(中间遗忘) 问题。

对实际开发的影响

假设你在构建一个 RAG 管道,检索了 20 个文档块并全部塞进 prompt。如果最相关的内容恰好排在第 8-12 位,模型可能会有效地忽略它——即使它确实存在于上下文中。

新一代模型(Claude Opus 4、GPT-5)对中间位置的处理能力有所改善,但这个效应并未完全消失。实践中仍然需要注意:

  • 最重要的信息放在最前面(紧跟系统 prompt 之后)。
  • 指令放在最后,靠近模型开始生成回复的位置。
  • 不要为了”填满”上下文而塞入边缘相关的内容。
  • 使用显式标记(如 XML 标签、编号标题、分隔符)帮助模型定位信息。

“更多上下文不等于更好结果”

模型支持 100 万 token 并不意味着你应该全部用完。研究持续表明,即使相关信息存在于上下文中,随着上下文长度的增加,模型准确率也可能下降。上下文越长,模型在”大海”中找”针”的难度越大。

在 Needle-in-a-Haystack 基准测试中,大多数模型在短上下文下接近完美,但在上下文窗口的极限处出现明显退化。生产环境中,使用任务所需的最小上下文往往比最大化上下文利用率效果更好。

成本影响:大上下文有多贵?

上下文大小直接影响 API 账单。LLM API 按 token 计费——输入和输出都收费。以下是”填满”上下文窗口的单次请求成本:

填满完整上下文的成本(仅输入)

模型上下文大小输入价格(每百万 token)填满一次的成本
GPT-51M tokens$2.00$2.00
Claude Opus 4200K tokens$15.00$3.00
Claude Sonnet 4200K tokens$3.00$0.60
Gemini 2.5 Pro1M tokens$1.25 / $2.50~$2.25
DeepSeek V3128K tokens$0.27$0.035

一次填满 GPT-5 的 100 万 token 上下文窗口,仅输入就要花 $2.00(约 ¥14.5)——还没算输出费用。对比之下,DeepSeek V3 填满 128K 上下文仅需 $0.035(约 ¥0.25),差距超过 50 倍。

部分厂商提供 Prompt Caching(如 Anthropic 的缓存机制、OpenAI 的 cached pricing),对重复发送的上下文可降低 50-90% 的费用。如果你的应用中系统 prompt 或文档集在多次请求间保持不变,这是必须开启的优化。

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长上下文管理策略

当你的数据超出上下文窗口,或者填满窗口成本过高、质量反而下降时,你需要合理的管理策略。以下是五种最核心的方法。

1. 分块 + 检索增强生成(RAG)

RAG 是最常用的模式。核心思路是不把所有内容塞进上下文,而是:

  1. 将文档拆分为小块(通常 256-1024 token/块)。
  2. 为每个块生成向量嵌入(embedding)。
  3. 用户查询时,只检索最相关的 Top-K 个块。
  4. 将这些块(而非全部语料)放入 LLM 的上下文窗口。

这样可以处理任意规模的数据集,同时只使用上下文窗口的一小部分。一个调优良好的 RAG 管道(5-10 个检索块)往往比”全部塞进去”的效果更好——即使模型的上下文窗口理论上放得下所有数据。

国内开发者建议:向量数据库方面,如果追求性价比,可以考虑 Milvus(开源,国产)或 Tencent Cloud VectorDB;如果追求简单快速上手,Pinecone 和 Weaviate 也是主流选择。

2. 摘要链(Map-Reduce Summarization)

对于必须完整处理的长文档,使用分而治之的摘要策略:

  1. 将文档拆分为适合上下文窗口的块。
  2. 分别对每个块生成摘要(map 步骤)。
  3. 将所有摘要合并,生成最终总结(reduce 步骤)。

这会增加延迟和成本(多次 LLM 调用),但能处理任意长度的文档。特别适合”总结这份 500 页报告”这类任务,需要全文的核心内容但不需要每个细节。

3. 滑动窗口 + 重叠

对于需要顺序处理的任务(如分析长对话日志或大型代码库),使用带重叠的滑动窗口:

  1. 处理 token 0-100K,生成中间结果。
  2. 窗口滑动:处理 token 80K-180K(20K 重叠保持连续性)。
  3. 合并各窗口的结果。

重叠区域确保窗口边界处的内容不会被遗漏。这种方法适合具有一定局部性的任务——比如在代码库中查找 bug,每个 bug 通常局限在较小的代码段内。

4. 上下文压缩

在发送给 LLM 之前,先压缩文本以减少 token 占用:

  • 去除样板内容、页眉页脚、重复段落。
  • 用更小、更便宜的模型预先摘要冗长部分。
  • 通过关键词匹配或轻量级检索器仅提取相关章节。
  • 移除 HTML 标签、Markdown 格式等非必要标记。

一份 10 万 token 的文档经过压缩后可能缩减到 2 万 token,信息损失极小。这同时节省了费用和模型的注意力。

5. 分层上下文管理

对于复杂应用(如编程 Agent 或多轮对话助手),使用分层策略:

  • 第一层(始终存在):系统 prompt、核心指令、用户偏好。约 2-5K token。
  • 第二层(会话上下文):当前对话摘要、活跃任务状态。约 5-20K token。
  • 第三层(按需加载):检索的文档、代码文件、数据库查询结果。仅在相关时加载。

这确保了最重要的上下文始终存在,而昂贵的、易变的上下文仅在需要时加载。大多数生产级 AI 应用都采用这种模式来平衡质量和成本。

本地推理场景下的上下文窗口

如果你在本地运行模型(通过 llama.cpp、vLLM、Ollama 等),上下文窗口大小直接影响 显存(VRAM)需求。存储上下文的 KV-Cache 随序列长度线性增长,对于大型模型,它可能消耗数十 GB 的 GPU 显存。

举个例子:以完整 128K 上下文长度运行一个 70B 参数的模型可能需要 80GB 以上的显存——远超单张消费级 GPU 的容量。实际上,大多数本地部署会将上下文限制在 4K-16K token 以适配硬件条件。

国内常见硬件参考

  • RTX 4090(24GB VRAM):可运行 7B-14B 模型,4K-8K 上下文
  • 双 RTX 4090:可运行 70B 模型(量化后),8K-16K 上下文
  • A100 80GB:可运行 70B 模型,32K+ 上下文

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如何选择合适的上下文窗口

并非每个应用都需要百万 token 上下文。以下是实用的决策框架:

小上下文(4K-16K tokens)

适用场景:简单聊天机器人、文本分类、短内容生成、单轮问答。 原因:成本低、速度快,模型的注意力集中在少量高度相关的数据上。

中等上下文(32K-128K tokens)

适用场景:单文档问答、单文件代码审查、多轮对话、文章摘要。 原因:足够容纳一份完整文档或一段合理长度的对话历史,成本可控。

大上下文(200K-1M tokens)

适用场景:整个代码库分析、多文档推理、长篇论文分析、法律合同审查、书籍级内容处理。 原因:当任务确实需要跨大量文本进行推理,且内容无法被轻松分块时才需要。

决策原则

问自己一个问题:“模型是否需要同时看到所有这些数据来推理,还是任务可以被分解?”

如果可以分解,用 RAG 或分块 + 较小的上下文。如果模型确实需要同时看到所有内容(比如”找出这 50 条法律条款之间的矛盾”),使用大上下文——但要做好成本和质量权衡的准备。

未来趋势

上下文窗口将继续增长。Google 已经在研究中展示了 1000 万 token 的上下文,架构创新正在降低长上下文的成本。值得关注的趋势:

  1. 通过记忆系统实现”无限”上下文:与其无限扩大原始上下文窗口,一些方案让模型拥有可跨轮次读写的外部记忆,从而实现事实上的无限上下文。

  2. 长上下文成本持续下降:Prompt Caching、投机解码、高效注意力机制正在大幅降低长上下文的单 token 成本。预计一年内百万 token 请求的费用将降至目前的几分之一。

  3. 中间位置检索能力提升:新一代模型架构正在显式训练跨全上下文窗口的信息检索能力,“中间遗忘”效应正在减弱。

  4. RAG 与长上下文的融合:RAG 和长上下文之间的界限正在模糊。未来的系统可能会用长上下文窗口作为”工作记忆”,同时从更大的知识库中检索补充信息。

总结

上下文窗口是 LLM 应用开发中最具实际影响力的核心概念之一。关键要点:

  • 上下文窗口是模型单次请求中能处理的 token 总量(输入 + 输出)。
  • 更大并不总是更好——成本、延迟和”中间遗忘”问题都表明,使用任务所需的最小上下文通常是最优策略。
  • 各模型 token 限制差异巨大:从 128K(DeepSeek V3)到 1M(GPT-5、Gemini 2.5 Pro)。
  • RAG、摘要、分块等策略让你能处理超过任何上下文窗口的数据集。
  • 成本随上下文使用量线性增长——务必监控 token 消耗。

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