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s08: Context Compact — コンテキストはいつか満杯になる、場所を空ける方法が必要

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"Context will fill up — have a way to make room" — 4層圧縮戦略、安価なものを先に、高価なものを後に実行。

Harness レイヤー: 圧縮 — クリーンな記憶、無限のセッション。


課題

Agent が動いている途中で、止まってしまう。

bash、read、write は揃っており、能力は十分。しかし 1000 行のファイル(~4000 token)を読み、さらに 30 のファイルを読み、20 のコマンドを実行したとします。各コマンドの出力、各ファイルの内容がすべて messages リストに蓄積されます。

コンテキストウィンドウには上限があります。満杯になると、API は即座に拒否します:prompt_too_long

圧縮しなければ、Agent は大規模プロジェクトではまともに動けません。


ソリューション

Compact Overview

s07 のフック構造、スキルロード、サブ Agent の骨格を維持し、圧縮に焦点を当てるため一部のツールは省略。コアの変更点:各 LLM 呼び出し前に 3 層のプリプロセッサ(0 API)を挿入し、token が閾値を超えた場合は LLM 要約(1 API)をトリガー、API エラー時には緊急トリムを実行。

コア設計:安価なものを先に、高価なものを後に。


仕組み

4層圧縮パイプライン

L1: snip_compact — 無関係な古い会話を切り捨て

Agent が 80 ラウンドの会話を実行し、messages が 160 件まで溜まった。先頭の「hello.py を作って」は現在の作業とほぼ無関係だが、スペースを占有し続けている。

メッセージ数が 50 を超えた場合 → 先頭 3 件(初期コンテキスト)と末尾 47 件(現在の作業)を保持して中間を切り詰める。ただし切れ目だけは調整し、assistant(tool_use) と後続の user(tool_result) を分断しない:

def snip_compact(messages, max_messages=50):
    if len(messages) <= max_messages:
        return messages
    head_end, tail_start = 3, len(messages) - (max_messages - 3)
    if _message_has_tool_use(messages[head_end - 1]):
        while head_end < len(messages) and _is_tool_result_message(messages[head_end]):
            head_end += 1
    if _is_tool_result_message(messages[tail_start]) and _message_has_tool_use(messages[tail_start - 1]):
        tail_start -= 1
    snipped = tail_start - head_end
    placeholder = {"role": "user", "content": f"[snipped {snipped} messages from conversation middle]"}
    return messages[:head_end] + [placeholder] + messages[tail_start:]

切り捨て自体は単純なままで、境界だけを保護する。残ったメッセージ内の tool_result 内容はまだ蓄積され続けている。34 番目のメッセージに 30KB の古いファイル内容が残っているかもしれない。→ L2。

L2: micro_compact — 古いツール結果をプレースホルダに置換

古い結果のプレースホルダ

Agent が連続して 10 個のファイルを読んだ。1〜7 回目の完全な内容はまだコンテキストに残っており、もう不要だが、大量のスペースを占有している。

直近 3 件の tool_result の完全な内容のみを保持し、それより古いものは 1 行のプレースホルダに置換:

KEEP_RECENT_TOOL_RESULTS = 3

def micro_compact(messages):
    tool_results = collect_tool_result_blocks(messages)
    if len(tool_results) <= KEEP_RECENT_TOOL_RESULTS:
        return messages
    for _, _, block in tool_results[:-KEEP_RECENT_TOOL_RESULTS]:
        if len(block.get("content", "")) > 120:
            block["content"] = "[Earlier tool result compacted. Re-run if needed.]"
    return messages

古い結果はクリーンアップされたが、1 件の新しい結果だけで 500KB の可能性がある。大きなファイルを cat するだけでコンテキストがいっぱいになる。→ L3。

L3: tool_result_budget — 大きな結果をディスクに退避

大きな結果のディスク退避

モデルが一度に 5 つの大きなファイルを読み、1 つの user メッセージ内の全 tool_result の合計が 500KB に達した。

最後の user メッセージ内のすべての tool_result の合計サイズを集計。200KB を超えた場合 → サイズ順にソートし、最大のものから順に .task_outputs/tool-results/ に退避。コンテキストには <persisted-output> マーカー + 先頭 2000 文字のプレビューのみを残す。モデルはマーカーを見て完全な内容がディスク上にあることを認識し、必要に応じて再読み込みできる。

def tool_result_budget(messages, max_bytes=200_000):
    last = messages[-1]
    blocks = [(i, b) for i, b in enumerate(last["content"])
              if b.get("type") == "tool_result"]
    total = sum(len(str(b.get("content", ""))) for _, b in blocks)
    if total <= max_bytes:
        return messages
    ranked = sorted(blocks, key=lambda p: len(str(p[1].get("content", ""))), reverse=True)
    for idx, block in ranked:
        if total <= max_bytes:
            break
        block["content"] = persist_large_output(block["tool_use_id"], str(block["content"]))
        total = recalculate_total(blocks)
    return messages

最初の 3 層はすべて純粋なテキスト/構造操作(0 API 呼び出し)だが、会話内容を「理解」することはできない。コンテキストがまだ大きすぎる可能性がある。→ L4。

L4: compact_history — LLM 全量要約

LLM 全量要約

最初の 3 層がすべて実行されたが、超大規模プロジェクトで 30 分間連続作業すると、token がまだ閾値を超えている。

3 ステップのフロー:

  1. transcript を保存:完全な会話を .transcripts/ に JSONL 形式で書き出す。transcript は回復可能な記録として保存されるが、モデルのアクティブなコンテキストには要約しか残らない。モデルの現在の推論にとって、詳細はすでにコンテキストにない。教学コードは transcript 検索ツールを提供しない。
  2. LLM で要約を生成:会話履歴を LLM に送り、現在の目標、重要な発見、変更済みファイル、残りの作業、ユーザーの制約などの重要な情報を保持するよう指示。
  3. メッセージリストを置換:すべての古いメッセージが 1 件の要約に置き換えられる。教学版は要約のみを保持する。実際の Claude Code は compact 後に直近のファイル、計画、agent/skill/tool などのコンテキストを再付加する。
def compact_history(messages):
    transcript_path = write_transcript(messages)  # 先に完全な会話を保存
    summary = summarize_history(messages)          # LLM で要約を生成
    return [{"role": "user",
             "content": f"[Compacted]\n\n{summary}"}]

サーキットブレーカー:連続 3 回失敗したらリトライを停止し、無限ループによる API 呼び出しの浪費を防止。

緊急: reactive_compact

API がまだ prompt_too_long(413)を返すことがある。コンテキストの増加速度が圧縮のトリガー速度を上回る場合。

この時 reactive_compact がトリガーされる:compact_history よりもさらに積極的だが、末尾を残す際も孤立した tool_result を残さないようにする。

def reactive_compact(messages):
    transcript = write_transcript(messages)
    summary = summarize_history(messages)
    tail_start = max(0, len(messages) - 5)
    if _is_tool_result_message(messages[tail_start]) and _message_has_tool_use(messages[tail_start - 1]):
        tail_start -= 1
    return [{"role": "user",
             "content": f"[Reactive compact]\n\n{summary}"}, *messages[tail_start:]]

reactive compact にはリトライ上限がある(デフォルト 1 回)。さらに失敗した場合は例外をスローし、無限ループしない。完全なエラー回復ロジックは s11 に委ねる。

合わせて実行

def agent_loop(messages):
    reactive_retries = 0
    while True:
        # 3 つのプリプロセッサ(0 API 呼び出し)
        # 順序:budget を先に実行し、大きな内容をプレースホルダ化する前に退避
        messages[:] = tool_result_budget(messages)    # L3: 大きな結果を退避
        messages[:] = snip_compact(messages)          # L1: 中間を切り捨て
        messages[:] = micro_compact(messages)         # L2: 古い結果をプレースホルダに

        # まだ足りない?LLM 要約(1 API 呼び出し)
        if estimate_token_count(messages) > THRESHOLD:
            messages[:] = compact_history(messages)

        try:
            response = client.messages.create(...)
        except PromptTooLongError:
            if reactive_retries < MAX_REACTIVE_RETRIES:
                messages[:] = reactive_compact(messages)  # 緊急対応
                reactive_retries += 1
                continue
            raise  # リトライ上限超過、例外をスロー
        # ... ツール実行 ...

        # compact ツール:モデルが能動的に呼び出した場合、compact_history をトリガー
        if block.name == "compact":
            messages[:] = compact_history(messages)
            results.append({..., "content": "[Compacted. History summarized.]"})
            messages.append({"role": "user", "content": results})
            break  # 現在のターンを終了し、圧縮後のコンテキストで新しく開始

順序は変えられない。 L3(budget)が L2(micro)の前に実行される理由:micro は古い大きな tool_result を 1 行のプレースホルダに置換するため、budget はその前に完全な内容を退避させる必要がある。CC ソースが applyToolResultBudget を最初に配置する理由も同じ。


s07 からの変更点

コンポーネント 変更前 (s07) 変更後 (s08)
コンテキスト管理 なし(コンテキストが無限に膨張) 4 層圧縮パイプライン + 緊急対応
新規関数 snip_compact, micro_compact, tool_result_budget, compact_history, reactive_compact
ツール bash, read_file, write_file, edit_file, glob, todo_write, task, load_skill (8) 8 + compact (9)
ループ LLM 呼び出し → ツール実行 各ラウンド前に 3 層プリプロセッサを実行 + 閾値で compact_history をトリガー
設計原則 安価なものを先に、高価なものを後に

試してみよう

cd learn-claude-code
python s08_context_compact/code.py

以下のプロンプトを試してみてください:

  1. Read the file README.md, then read code.py, then read s01_agent_loop/README.md(連続して複数のファイルを読み、L2 の古い結果圧縮を観察)
  2. Read every file in s08_context_compact/(一度に大量の内容を読み込み、L3 のディスク退避を観察)
  3. 20+ ラウンドの対話を繰り返し、[auto compact] または [reactive compact] が表示されるか観察

観察のポイント:ツール実行のたびに、古い tool_result は圧縮されているか?連続対話で token が閾値を超えたとき、要約が自動的にトリガーされたか?


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コンテキスト圧縮により、Agent は長時間クラッシュせずに動けるようになった。しかし、圧縮のたびにユーザーが以前に伝えた偏好や制約も一緒に失われてしまう。Agent が重要なことを選択的に記憶できるようにできないか?

s09 Memory → 3 つのサブシステム:何を記憶するかの選択、重要情報の抽出、整理と統合。圧縮を越え、セッションを越えて。

CC ソースコードの詳細

以下は CC ソースコード compact.tsautoCompact.tsmicroCompact.tsquery.ts の分析に基づく。

実行順序の対応

教学版は説明の便宜上 L1/L2/L3/L4 と番号を振っているが、実際の実行順序は番号と完全には一致しない:

項目 教学版 Claude Code
実行順序 budget → snip → micro → auto budget → snip → micro → collapse → auto(query.ts:379-468
snip_compact 先頭 3 + 末尾 47 を保持 CC はメインスレッドのみ有効;実装はオープンソースリポジトリにない(HISTORY_SNIP feature gate)、インターフェースは確認可能:snipCompactIfNeeded(messages){ messages, tokensFreed, boundaryMessage? }SnipTool もモデルが能動的に呼び出し可能。教学版の 3/47 は簡略パラメータ
micro_compact テキストプレースホルダで置換 2 つのパス:time-based は直接内容をクリア、cached は API の cache_edits を使用(legacy パスは削除済み)
micro_compact ホワイトリスト 位置による(直近 3 件) time-based は時間閾値でトリガー、cached はカウントでトリガー(microCompact.ts
tool_result_budget 200KB 文字 200,000 文字(toolLimits.ts:49
compact_history 閾値 文字数で推定 精密な token 数:contextWindow - maxOutputTokens - 13_000
要約の要求 5 種類の情報 9 つのセクション + <analysis>/<summary> デュアルタグ
圧縮プロンプト シンプルなプロンプト 先頭と末尾に二重の安全ガードでツール呼び出しを禁止
PTL retry あり(簡略版) truncateHeadForPTLRetry() がメッセージグループ単位でロールバック(compact.ts:243-290
圧縮後のリカバリ なし(教学版は要約のみ保持) 直近のファイル、計画、agent/skill/tool などの自動再付加
サーキットブレーカー 3 回 3 回(autoCompact.ts:70
reactive リトライ 1 回 CC にはより精緻な段階別リトライがある

実行順序の詳細

CC ソース query.ts での実際の順序:

  1. applyToolResultBudget(L379):まず大きな結果を処理し、完全な内容を退避
  2. snipCompact(L403):中間メッセージを切り捨て
  3. microcompact(L414):古い結果のプレースホルダ化
  4. contextCollapse(L441):独立したコンテキスト管理システム(教学版にはなし)
  5. autoCompact(L454):LLM 全量要約

教学版の budget → snip → micro の順序はこれと一致する。教学版には contextCollapse メカニズムがない。

read_file のトレードオフ

教学版の micro_compact は、古い tool_result を一律にプレースホルダへ置き換える。read_file も例外ではない。これは通常、機能的な正しさには影響しない。後でファイル内容が必要になれば、モデルはもう一度そのファイルを読めばよい。代償は、追加のツール呼び出しが発生し得ることと、prompt cache のヒット率が下がり得ること。

Claude Code は、この問題を教学版のような単純なルールでは処理していない。Read も microcompact 可能なツール集合に入れる一方で、別途 readFileState を維持している。変更されていないファイルの再読込では FILE_UNCHANGED_STUB を返し、compact 後には予算内で直近に読んだファイル内容を復元する(例:最大 5 ファイル、1 ファイル 5K token、合計 50K token)。これは本番実装向けのキャッシュと復元メカニズムである。教学版ではそこまで展開せず、「古い結果を圧縮し、必要なら再読込する」という単純な trade-off を残している。

完全な定数リファレンス

定数 ソースファイル
AUTOCOMPACT_BUFFER_TOKENS 13,000 autoCompact.ts:62
MAX_CONSECUTIVE_AUTOCOMPACT_FAILURES 3 autoCompact.ts:70
MAX_OUTPUT_TOKENS_FOR_SUMMARY 20,000 autoCompact.ts:30
POST_COMPACT_TOKEN_BUDGET 50,000 compact.ts:123
POST_COMPACT_MAX_FILES_TO_RESTORE 5 compact.ts:122
POST_COMPACT_MAX_TOKENS_PER_FILE 5,000 compact.ts:124
時間ベース micro_compact 間隔 60 分 timeBasedMCConfig.ts
MAX_COMPACT_STREAMING_RETRIES 2 compact.ts:131

contextCollapse と sessionMemoryCompact

CC ソースコードには、この教学版では展開していない 2 つのメカニズムが存在する:

  • contextCollapse:独立したコンテキスト管理システム。有効時には proactive autocompact を抑制し(autoCompact.ts:215-222)、collapse の commit/blocking フローがコンテキスト管理を引き継ぐ。ただし manual /compact と reactive fallback は独立パスのままで、contextCollapse の影響を受けない。
  • sessionMemoryCompact:compact_history の前に、CC は既存の session memory(s09 で解説)を使った軽量要約を先に試みる。LLM を呼び出さない。このメカニズムは s09 を学んだ後に振り返るとより理解しやすい。

圧縮プロンプトの中身

CC の圧縮プロンプトには 2 つの厳格な要件がある:

  1. ツール呼び出しの絶対禁止:冒頭が CRITICAL: Respond with TEXT ONLY. Do NOT call any tools. で、末尾にも再度 REMINDER がある
  2. 先に分析してから要約:モデルはまず <analysis> タグで思考を整理し、その後 <summary> タグで正式な要約を出力する。analysis はフォーマット時に除去される

教学版の簡略化は意図的

  • micro_compact でテキストプレースホルダを使用 → API 層の cache_edits 権限がないため
  • read_file は特別扱いしない → 教学版では必要時の再読込を受け入れ、readFileState と圧縮後復元の仕組みを導入しない
  • token を文字数で推定 → 精密な tokenizer は教学の対象外
  • 圧縮後のリカバリを省略 → 教学版は要約のみを保持し、ファイルの自動再付加を行わない
  • 2 つの補助メカニズムを展開しない → 10% の細部に属する

コア設計思想、安価なものを先に高価なものを後に、は完全に保持されている。