Structured Output Design

Capacidad

Diseñar la extracción estructurada de un modelo Claude como un contrato de datos verificable, no como prosa que luego se parsea. Se define un JSON Schema defensivo y se fuerza tool_choice para que el modelo emita exactamente ese schema: required que reflejan campos realmente presentes en la fuente, uniones nullable para opcionales (en vez de defaults silenciosos como '' o 0), y enums con válvula de escape ('other' + *_details) para no perder señal cuando el dato no encaja en el catálogo. El resultado es una salida parseable de forma determinista, auditable y resistente a alucinación de campos. [DOC]

Cuándo usarla

• Claude debe devolver datos que otro sistema consume por código (pipelines de extracción, ETL, ingest a base de datos). [DOC]
• La salida en prosa + json.loads(text) se rompe de forma intermitente (code fences, prosa adicional). [INFERENCIA]
• Un campo opcional ausente se rellena con un default falso ('', 0, "N/A") que contamina el dataset aguas abajo. [DOC]
• Un enum cerrado pierde casos reales que no encajan en las categorías previstas. [DOC]
• El modelo a veces "conversa" en vez de emitir la estructura y necesitas forzar la herramienta. [INFERENCIA]

Cuándo NO usarla (anti-scope)

• Salida en prosa libre legítima (un correo, un resumen para humano): no impongas schema. [INFERENCIA]
• El modelo debe elegir entre varias tools (extraer factura o abrir ticket): no fuerces una sola; usa tool_choice="auto". Forzar mata la decisión real. [INFERENCIA] → ver kata multi_tool_choice_boundary.
• Te piden saltarte la validación del schema o conservar defaults falsos "para ir rápido": rechaza; eso anula el contrato. La skill no degrada a texto. [SUPUESTO]
• Fallback de texto libre + regex cuando la tool no sale: prohibido. Un fallo de tool va a retry/escalada, nunca a parseo best-effort. [INFERENCIA]

Inputs / Outputs

• Inputs. Inventario de campos de la fuente (garantizados vs. ocasionales), catálogo de enums con sus casos raros, identidad del consumidor (p. ej. Postgres) y su tolerancia a null. [DOC]
• Outputs. (1) Definición de tool con input_schema defensivo; (2) configuración de tool_choice; (3) ruta de parseo desde tool_use.input; (4) gate de validación contra schema con salida a retry/escalada. [DOC]

Cómo construir

1. Inventaria los campos de la fuente. Distingue lo garantizado en cada documento (→ required) de lo que aparece a veces (→ opcional). No marques required por deseo: marca por presencia real. [DOC]
2. Modela opcionales como unión nullable. Un opcional es ["string", "null"], nunca string con default ''. Ausente debe ser representable como null, no como cadena vacía. [DOC]
3. Añade válvula de escape a los enums. Todo enum cerrado incluye 'other' y un campo hermano *_details para capturar el valor textual cuando no encaja. El catálogo evoluciona con evidencia en vez de perder filas. [DOC]
4. Cierra el objeto. type=object + additionalProperties=false: el modelo no puede inventar campos fuera del contrato. [CONFIG]
5. Define la tool con el schema como input_schema. El schema vive en la definición de la herramienta, no en el prompt en prosa. [DOC]
6. Fuerza tool_choice solo cuando no hay decisión de tool que tomar. Si la única acción válida es emitir la estructura → tool_choice={"type":"tool","name":"..."}. Si el modelo debe elegir entre varias → auto, no fuerces. [DOC]
7. Parsea desde tool_use.input, nunca desde el texto. El consumidor lee el bloque tool_use tipado; ni regex ni json.loads sobre prosa. [DOC]
8. Valida el bloque emitido contra el schema antes de aceptarlo, y enruta los fallos al loop de retry/escalada (stop_reason anómalo, refusal, schema inválido). [DOC]

Patrón correcto

# GOOD: defensive schema, forced tool_choice, parse from tool_use.input
extract_invoice = {
    "name": "extract_invoice",
    "description": "Emit invoice fields exactly as they appear in the source document.",
    "input_schema": {
        "type": "object",
        "additionalProperties": False,                  # closed: no invented fields
        "properties": {
            "invoice_id": {"type": "string"},           # required: always present
            "total_amount": {"type": "number"},         # required: always present
            "due_date": {"type": ["string", "null"]},   # optional -> nullable, not ""
            "status": {
                "type": "string",
                "enum": ["paid", "pending", "overdue", "other"],  # escape valve
            },
            "status_details": {"type": ["string", "null"]},       # captures 'other'
        },
        "required": ["invoice_id", "total_amount", "status"],
    },
}

resp = client.messages.create(
    model="claude-opus-4-1",
    max_tokens=1024,
    tools=[extract_invoice],
    tool_choice={"type": "tool", "name": "extract_invoice"},  # forced
    messages=[{"role": "user", "content": document_text}],
)

block = next(b for b in resp.content if b.type == "tool_use")
data = block.input  # typed dict, no json.loads on prose
validate(data, extract_invoice["input_schema"])  # gate before accepting

Anti-patrón

# ANTI: "return JSON" in prose + json.loads(text); empty-string defaults; closed enum
resp = client.messages.create(
    model="claude-opus-4-1",
    max_tokens=1024,
    messages=[{
        "role": "user",
        "content": document_text + "\n\nReturn the invoice as JSON.",
    }],
)
text = resp.content[0].text
data = json.loads(text)          # breaks when the model adds prose or a code fence
due = data.get("due_date", "")   # "" hides a genuinely-absent value
status = data["status"]          # closed enum drops every unforeseen real case
# ...and on failure: regex fallback over free text -> silent garbage downstream

Casos límite y self-correction

• stop_reason="max_tokens" con tool_use truncado → el JSON está incompleto; no lo aceptes, sube max_tokens o particiona la fuente, y reintenta. [INFERENCIA]
• El modelo devuelve text y no tool_use pese a forzar la tool → trátalo como refusal/error; ruta a escalada, nunca parsees el texto. [INFERENCIA]
• Campo que creías required llega ausente en datos reales → el inventario estaba mal; degrádalo a nullable, no fuerces un default. [INFERENCIA]
• El enum se llena de 'other' → señal de catálogo incompleto; revisa *_details y promueve los casos recurrentes a categorías nuevas. [INFERENCIA]
• Consumidor no acepta null (columna NOT NULL) → resuélvelo en el consumidor (default explícito documentado), no metiendo '' en el schema. [SUPUESTO]

Checklist de validación (gate de aceptación)

• ¿Cada campo required corresponde a algo realmente presente en la fuente (no a un deseo)? [DOC]
• ¿Los opcionales son uniones nullable y se eliminó todo default ''/0/"N/A"? Ausente = null/unclear, no cadena vacía. [DOC]
• ¿El objeto es cerrado (additionalProperties=false) con propiedades declaradas? [CONFIG]
• ¿Todo enum cerrado tiene válvula de escape ('other' + *_details)? [DOC]
• ¿tool_choice se fuerza solo cuando no hay una decisión de tool legítima que tomar? [DOC]
• ¿El consumidor parsea desde tool_use.input y nunca desde texto en prosa ni con regex? [DOC]
• ¿La salida se valida contra el schema antes de aceptarse, con ruta a retry/escalada en caso de fallo? [DOC]
• ¿No existe ningún camino de fallback a texto libre? [DOC]
• ¿El diseño cumple assets/structured-output-design-contract.json y pasa scripts/check.sh con fixtures determinísticas (positivas y negativas)? [CÓDIGO]

Upgrade safety y control de scope

• Al completar archivos faltantes del paquete, no sobrescribas ediciones locales del schema: lee antes de escribir, fusiona solo lo ausente. [SUPUESTO]
• Mantén el cambio acotado al diseño del contrato de salida; no toques la lógica de negocio del consumidor ni el prompt funcional. [INFERENCIA]

Assets y validación offline

• assets/structured-output-design-contract.json define el paquete JSON que documenta una tool estructurada. [CÓDIGO]
• assets/json-schema-policy.json exige type=object, additionalProperties=false, required reales y propiedades declaradas. [CÓDIGO]
• assets/nullable-policy.json prohíbe defaults falsos y requiere unión con null. [CÓDIGO]
• assets/enum-escape-policy.json exige other + campo *_details para todo enum cerrado. [CÓDIGO]
• assets/tool-choice-policy.json fija tool_choice={"type":"tool","name":...} cuando la única acción válida es emitir la estructura. [CÓDIGO]
• assets/refusal-error-policy.json exige canal de error/refusal y parseo desde tool_use.input. [CÓDIGO]
• scripts/validate_structured_output_design.py valida el paquete offline; scripts/check.sh ejecuta fixtures positivas y negativas. [CÓDIGO]

Katas y skills relacionadas

• Kata: 05. [CONFIG]
• Skills relacionadas: katas-defensive-structured-extraction, katas-headless-code-review. [CONFIG]
• Capacidades vecinas: validation-retry-design, self-correction-loops, provenance-engineering. [CONFIG]