零基础构建MCP服务器:TypeScript/Python双语言实战指南

零基础构建MCP服务器:TypeScript/Python双语言实战指南

🌟 Hello,我是摘星!

🌈 在彩虹般绚烂的技术栈中,我是那个永不停歇的色彩收集者。

🦋 每一个优化都是我培育的花朵,每一个特性都是我放飞的蝴蝶。

🔬 每一次代码审查都是我的显微镜观察,每一次重构都是我的化学实验。

🎵 在编程的交响乐中,我既是指挥家也是演奏者。让我们一起,在技术的音乐厅里,奏响属于程序员的华美乐章。

目录

零基础构建MCP服务器:TypeScript/Python双语言实战指南

摘要

[1. MCP协议基础概念](#1. MCP协议基础概念)

[1.1 什么是MCP服务器](#1.1 什么是MCP服务器)

[1.2 核心组件说明](#1.2 核心组件说明)

[2. 开发环境搭建与配置](#2. 开发环境搭建与配置)

[2.1 TypeScript开发环境](#2.1 TypeScript开发环境)

[2.1.1 基础环境准备](#2.1.1 基础环境准备)

[2.1.2 依赖包安装](#2.1.2 依赖包安装)

[2.1.3 TypeScript配置](#2.1.3 TypeScript配置)

[2.2 Python开发环境](#2.2 Python开发环境)

[2.2.1 虚拟环境创建](#2.2.1 虚拟环境创建)

[2.2.2 依赖包安装](#2.2.2 依赖包安装)

[2.3 开发工具配置](#2.3 开发工具配置)

[3. MCP SDK核心API详解](#3. MCP SDK核心API详解)

[3.1 服务器初始化](#3.1 服务器初始化)

[3.1.1 TypeScript实现](#3.1.1 TypeScript实现)

[3.1.2 Python实现](#3.1.2 Python实现)

[3.2 核心API对比分析](#3.2 核心API对比分析)

[4. 第一个Hello World服务器](#4. 第一个Hello World服务器)

[4.1 项目结构设计](#4.1 项目结构设计)

[4.2 完整实现示例](#4.2 完整实现示例)

[4.2.1 TypeScript版本](#4.2.1 TypeScript版本)

[4.2.2 Python版本](#4.2.2 Python版本)

[4.3 服务器启动脚本](#4.3 服务器启动脚本)

[5. 调试技巧与常见问题解决](#5. 调试技巧与常见问题解决)

[5.1 调试工具配置](#5.1 调试工具配置)

[5.1.1 日志系统设置](#5.1.1 日志系统设置)

[5.1.2 MCP Inspector使用](#5.1.2 MCP Inspector使用)

[5.2 常见问题解决方案](#5.2 常见问题解决方案)

[5.3 问题诊断清单](#5.3 问题诊断清单)

[5.4 性能优化建议](#5.4 性能优化建议)

[6. 进阶功能实现](#6. 进阶功能实现)

[6.1 资源管理](#6.1 资源管理)

[6.2 提示模板系统](#6.2 提示模板系统)

[7. 测试与质量保证](#7. 测试与质量保证)

[7.1 单元测试框架](#7.1 单元测试框架)

提示处理器

[7.2 集成测试](#7.2 集成测试)

总结

参考资源


摘要

作为一名深耕技术领域多年的博主摘星,我深刻感受到了MCP(Model Context Protocol)协议在AI生态系统中的革命性意义。MCP作为Anthropic推出的开放标准,正在重新定义AI应用与外部系统的交互方式,它不仅解决了传统API集成的复杂性问题,更为开发者提供了一个统一、安全、高效的连接框架。在过去几个月的实践中,我发现许多开发者对MCP的概念理解透彻,但在实际动手构建MCP服务器时却遇到了各种技术壁垒。从环境配置的细节问题到SDK API的深度理解,从第一个Hello World程序的调试到生产环境的部署优化,每一个环节都可能成为初学者的绊脚石。因此,我决定撰写这篇全面的实战指南,以零基础开发者的视角,通过TypeScript和Python两种主流语言的并行讲解,帮助大家从理论走向实践。本文将涵盖完整的开发环境搭建流程、MCP SDK核心API的深度剖析、实际项目的逐步构建过程,以及我在开发过程中积累的调试技巧和问题解决方案。我相信,通过这篇文章的学习,读者不仅能够掌握MCP服务器开发的核心技能,更能够理解MCP协议的设计哲学和最佳实践,为后续的深度开发和创新应用奠定坚实基础。

1. MCP协议基础概念

1.1 什么是MCP服务器

MCP(Model Context Protocol)服务器是一个实现了MCP协议标准的应用程序,它作为AI模型与外部资源之间的桥梁,提供工具(Tools)、资源(Resources)和提示(Prompts)等功能。

图1 MCP服务器架构图

1.2 核心组件说明

|-----------|----------|-----------------|
| 组件 | 功能描述 | 使用场景 |
| Tools | 可执行的函数接口 | API调用、数据处理、系统操作 |
| Resources | 可访问的数据源 | 文件读取、数据库查询、配置获取 |
| Prompts | 预定义的提示模板 | 对话引导、任务模板、上下文设置 |

2. 开发环境搭建与配置

2.1 TypeScript开发环境

2.1.1 基础环境准备
python 复制代码
# 安装Node.js (推荐v18+)
node --version
npm --version

# 创建项目目录
mkdir mcp-server-ts
cd mcp-server-ts

# 初始化项目
npm init -y
2.1.2 依赖包安装
python 复制代码
# 安装MCP SDK
npm install @modelcontextprotocol/sdk

# 安装TypeScript相关依赖
npm install -D typescript @types/node ts-node nodemon

# 安装其他工具库
npm install zod dotenv
2.1.3 TypeScript配置
python 复制代码
// tsconfig.json
{
  "compilerOptions": {
    "target": "ES2020",
    "module": "commonjs",
    "lib": ["ES2020"],
    "outDir": "./dist",
    "rootDir": "./src",
    "strict": true,
    "esModuleInterop": true,
    "skipLibCheck": true,
    "forceConsistentCasingInFileNames": true,
    "resolveJsonModule": true,
    "declaration": true,
    "declarationMap": true,
    "sourceMap": true
  },
  "include": ["src/**/*"],
  "exclude": ["node_modules", "dist"]
}

2.2 Python开发环境

2.2.1 虚拟环境创建
python 复制代码
# 创建项目目录
mkdir mcp-server-py
cd mcp-server-py

# 创建虚拟环境
python -m venv venv

# 激活虚拟环境 (Windows)
venv\Scripts\activate
# 激活虚拟环境 (Linux/Mac)
source venv/bin/activate
2.2.2 依赖包安装
python 复制代码
# 安装MCP SDK
pip install mcp

# 安装开发工具
pip install python-dotenv pydantic typing-extensions

# 生成requirements.txt
pip freeze > requirements.txt

2.3 开发工具配置

图2 开发环境配置流程图

3. MCP SDK核心API详解

3.1 服务器初始化

3.1.1 TypeScript实现
python 复制代码
// src/server.ts
import { Server } from '@modelcontextprotocol/sdk/server/index.js';
import { StdioServerTransport } from '@modelcontextprotocol/sdk/server/stdio.js';
import {
  CallToolRequestSchema,
  ListToolsRequestSchema,
  Tool,
} from '@modelcontextprotocol/sdk/types.js';

class MCPServer {
  private server: Server;

  constructor() {
    // 初始化服务器实例
    this.server = new Server(
      {
        name: 'example-server',
        version: '0.1.0',
      },
      {
        capabilities: {
          tools: {}, // 支持工具功能
          resources: {}, // 支持资源功能
          prompts: {}, // 支持提示功能
        },
      }
    );
    
    this.setupHandlers();
  }

  private setupHandlers(): void {
    // 设置工具列表处理器
    this.server.setRequestHandler(ListToolsRequestSchema, async () => {
      return {
        tools: this.getAvailableTools(),
      };
    });

    // 设置工具调用处理器
    this.server.setRequestHandler(CallToolRequestSchema, async (request) => {
      return await this.handleToolCall(request.params);
    });
  }

  private getAvailableTools(): Tool[] {
    return [
      {
        name: 'echo',
        description: '回显输入的文本',
        inputSchema: {
          type: 'object',
          properties: {
            text: {
              type: 'string',
              description: '要回显的文本',
            },
          },
          required: ['text'],
        },
      },
    ];
  }

  private async handleToolCall(params: any) {
    const { name, arguments: args } = params;
    
    switch (name) {
      case 'echo':
        return {
          content: [
            {
              type: 'text',
              text: `Echo: ${args.text}`,
            },
          ],
        };
      default:
        throw new Error(`Unknown tool: ${name}`);
    }
  }

  async start(): Promise<void> {
    const transport = new StdioServerTransport();
    await this.server.connect(transport);
    console.error('MCP Server started successfully');
  }
}

// 启动服务器
const server = new MCPServer();
server.start().catch(console.error);
3.1.2 Python实现
复制代码
# server.py
import asyncio
import logging
from typing import Any, Sequence

from mcp.server import Server
from mcp.server.models import InitializationOptions
from mcp.server.stdio import stdio_server
from mcp.types import (
    CallToolRequest,
    ListToolsRequest,
    Tool,
    TextContent,
    CallToolResult,
)

# 配置日志
logging.basicConfig(level=logging.INFO)
logger = logging.getLogger(__name__)

class MCPServer:
    def __init__(self):
        self.server = Server("example-server")
        self.setup_handlers()
    
    def setup_handlers(self):
        """设置请求处理器"""
        
        @self.server.list_tools()
        async def handle_list_tools() -> list[Tool]:
            """返回可用工具列表"""
            return [
                Tool(
                    name="echo",
                    description="回显输入的文本",
                    inputSchema={
                        "type": "object",
                        "properties": {
                            "text": {
                                "type": "string",
                                "description": "要回显的文本",
                            }
                        },
                        "required": ["text"],
                    },
                )
            ]
        
        @self.server.call_tool()
        async def handle_call_tool(
            name: str, arguments: dict[str, Any]
        ) -> list[TextContent]:
            """处理工具调用"""
            if name == "echo":
                text = arguments.get("text", "")
                return [
                    TextContent(
                        type="text",
                        text=f"Echo: {text}",
                    )
                ]
            else:
                raise ValueError(f"Unknown tool: {name}")

async def main():
    """主函数"""
    server = MCPServer()
    
    # 使用stdio传输启动服务器
    async with stdio_server() as (read_stream, write_stream):
        await server.server.run(
            read_stream,
            write_stream,
            InitializationOptions(
                server_name="example-server",
                server_version="0.1.0",
                capabilities=server.server.get_capabilities(
                    notification_options=None,
                    experimental_capabilities=None,
                ),
            ),
        )

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

3.2 核心API对比分析

|--------|-----------------------|------------|-----------|
| 功能 | TypeScript | Python | 特点 |
| 服务器初始化 | new Server() | Server() | 类似的构造方式 |
| 请求处理 | setRequestHandler() | 装饰器模式 | Python更简洁 |
| 类型安全 | 编译时检查 | 运行时检查 | TS类型更严格 |
| 异步处理 | Promise/async | asyncio | 都支持现代异步 |

4. 第一个Hello World服务器

4.1 项目结构设计

图3 项目结构组织图

4.2 完整实现示例

4.2.1 TypeScript版本
python 复制代码
// src/handlers/tools.ts
import { Tool, CallToolRequest } from '@modelcontextprotocol/sdk/types.js';

export class ToolHandler {
  getTools(): Tool[] {
    return [
      {
        name: 'hello',
        description: '返回问候语',
        inputSchema: {
          type: 'object',
          properties: {
            name: {
              type: 'string',
              description: '要问候的名字',
              default: 'World'
            }
          }
        }
      },
      {
        name: 'calculate',
        description: '执行简单的数学计算',
        inputSchema: {
          type: 'object',
          properties: {
            operation: {
              type: 'string',
              enum: ['add', 'subtract', 'multiply', 'divide'],
              description: '计算操作类型'
            },
            a: {
              type: 'number',
              description: '第一个数字'
            },
            b: {
              type: 'number',
              description: '第二个数字'
            }
          },
          required: ['operation', 'a', 'b']
        }
      }
    ];
  }

  async handleCall(name: string, args: any) {
    switch (name) {
      case 'hello':
        return this.handleHello(args);
      case 'calculate':
        return this.handleCalculate(args);
      default:
        throw new Error(`未知工具: ${name}`);
    }
  }

  private handleHello(args: any) {
    const name = args.name || 'World';
    return {
      content: [
        {
          type: 'text',
          text: `Hello, ${name}! 欢迎使用MCP服务器!`
        }
      ]
    };
  }

  private handleCalculate(args: any) {
    const { operation, a, b } = args;
    let result: number;

    switch (operation) {
      case 'add':
        result = a + b;
        break;
      case 'subtract':
        result = a - b;
        break;
      case 'multiply':
        result = a * b;
        break;
      case 'divide':
        if (b === 0) {
          throw new Error('除数不能为零');
        }
        result = a / b;
        break;
      default:
        throw new Error(`不支持的操作: ${operation}`);
    }

    return {
      content: [
        {
          type: 'text',
          text: `计算结果: ${a} ${operation} ${b} = ${result}`
        }
      ]
    };
  }
}
4.2.2 Python版本
复制代码
# handlers/tools.py
from typing import Any, List
from mcp.types import Tool, TextContent

class ToolHandler:
    def get_tools(self) -> List[Tool]:
        """返回可用工具列表"""
        return [
            Tool(
                name="hello",
                description="返回问候语",
                inputSchema={
                    "type": "object",
                    "properties": {
                        "name": {
                            "type": "string",
                            "description": "要问候的名字",
                            "default": "World"
                        }
                    }
                }
            ),
            Tool(
                name="calculate",
                description="执行简单的数学计算",
                inputSchema={
                    "type": "object",
                    "properties": {
                        "operation": {
                            "type": "string",
                            "enum": ["add", "subtract", "multiply", "divide"],
                            "description": "计算操作类型"
                        },
                        "a": {
                            "type": "number",
                            "description": "第一个数字"
                        },
                        "b": {
                            "type": "number",
                            "description": "第二个数字"
                        }
                    },
                    "required": ["operation", "a", "b"]
                }
            )
        ]
    
    async def handle_call(self, name: str, arguments: dict[str, Any]) -> List[TextContent]:
        """处理工具调用"""
        if name == "hello":
            return await self._handle_hello(arguments)
        elif name == "calculate":
            return await self._handle_calculate(arguments)
        else:
            raise ValueError(f"未知工具: {name}")
    
    async def _handle_hello(self, args: dict[str, Any]) -> List[TextContent]:
        """处理问候工具"""
        name = args.get("name", "World")
        return [
            TextContent(
                type="text",
                text=f"Hello, {name}! 欢迎使用MCP服务器!"
            )
        ]
    
    async def _handle_calculate(self, args: dict[str, Any]) -> List[TextContent]:
        """处理计算工具"""
        operation = args["operation"]
        a = args["a"]
        b = args["b"]
        
        if operation == "add":
            result = a + b
        elif operation == "subtract":
            result = a - b
        elif operation == "multiply":
            result = a * b
        elif operation == "divide":
            if b == 0:
                raise ValueError("除数不能为零")
            result = a / b
        else:
            raise ValueError(f"不支持的操作: {operation}")
        
        return [
            TextContent(
                type="text",
                text=f"计算结果: {a} {operation} {b} = {result}"
            )
        ]

4.3 服务器启动脚本

python 复制代码
// package.json (TypeScript)
{
  "name": "mcp-hello-world",
  "version": "1.0.0",
  "scripts": {
    "build": "tsc",
    "start": "node dist/server.js",
    "dev": "ts-node src/server.ts",
    "watch": "nodemon --exec ts-node src/server.ts"
  }
}
python 复制代码
# run.py (Python)
#!/usr/bin/env python3
import asyncio
import sys
from server import main

if __name__ == "__main__":
    try:
        asyncio.run(main())
    except KeyboardInterrupt:
        print("\n服务器已停止")
        sys.exit(0)
    except Exception as e:
        print(f"服务器启动失败: {e}")
        sys.exit(1)

5. 调试技巧与常见问题解决

5.1 调试工具配置

5.1.1 日志系统设置
python 复制代码
// src/utils/logger.ts
export class Logger {
  private static instance: Logger;
  
  static getInstance(): Logger {
    if (!Logger.instance) {
      Logger.instance = new Logger();
    }
    return Logger.instance;
  }
  
  info(message: string, data?: any): void {
    console.error(`[INFO] ${new Date().toISOString()}: ${message}`);
    if (data) {
      console.error(JSON.stringify(data, null, 2));
    }
  }
  
  error(message: string, error?: Error): void {
    console.error(`[ERROR] ${new Date().toISOString()}: ${message}`);
    if (error) {
      console.error(error.stack);
    }
  }
  
  debug(message: string, data?: any): void {
    if (process.env.DEBUG === 'true') {
      console.error(`[DEBUG] ${new Date().toISOString()}: ${message}`);
      if (data) {
        console.error(JSON.stringify(data, null, 2));
      }
    }
  }
}
5.1.2 MCP Inspector使用
复制代码
# 安装MCP Inspector
npm install -g @modelcontextprotocol/inspector

# 启动调试会话
mcp-inspector typescript ts-node src/server.ts

5.2 常见问题解决方案

图4 常见问题分类图

5.3 问题诊断清单

|------|--------------|----------|------------|
| 问题类型 | 症状 | 解决方案 | 预防措施 |
| 连接失败 | 客户端无法连接 | 检查端口和防火墙 | 使用健康检查 |
| 协议错误 | JSON-RPC解析失败 | 验证消息格式 | 使用Schema验证 |
| 内存泄漏 | 服务器内存持续增长 | 检查事件监听器 | 定期内存监控 |
| 响应超时 | 工具调用无响应 | 增加超时时间 | 异步处理优化 |

5.4 性能优化建议

"优化不是过早的,而是持续的。在MCP服务器开发中,性能监控应该从第一行代码开始。" ------ 性能优化最佳实践

python 复制代码
// 性能监控示例
class PerformanceMonitor {
  private metrics: Map<string, number[]> = new Map();
  
  startTimer(operation: string): () => void {
    const start = Date.now();
    return () => {
      const duration = Date.now() - start;
      if (!this.metrics.has(operation)) {
        this.metrics.set(operation, []);
      }
      this.metrics.get(operation)!.push(duration);
    };
  }
  
  getStats(operation: string) {
    const times = this.metrics.get(operation) || [];
    if (times.length === 0) return null;
    
    const avg = times.reduce((a, b) => a + b, 0) / times.length;
    const max = Math.max(...times);
    const min = Math.min(...times);
    
    return { avg, max, min, count: times.length };
  }
}

6. 进阶功能实现

6.1 资源管理

python 复制代码
// 资源处理器实现
export class ResourceHandler {
  async listResources() {
    return [
      {
        uri: 'file://config.json',
        name: '配置文件',
        description: '服务器配置信息',
        mimeType: 'application/json'
      }
    ];
  }
  
  async readResource(uri: string) {
    if (uri === 'file://config.json') {
      return {
        contents: [
          {
            uri,
            mimeType: 'application/json',
            text: JSON.stringify({
              version: '1.0.0',
              features: ['tools', 'resources']
            }, null, 2)
          }
        ]
      };
    }
    throw new Error(`资源未找到: ${uri}`);
  }
}

6.2 提示模板系统

7. 测试与质量保证

7.1 单元测试框架

python 复制代码
// tests/tools.test.ts
import { ToolHandler } from '../src/handlers/tools';

describe('ToolHandler', () => {
  let handler: ToolHandler;
  
  beforeEach(() => {
    handler = new ToolHandler();
  });
  
  test('should return greeting', async () => {
    const result = await handler.handleCall('hello', { name: 'Test' });
    expect(result.content[0].text).toContain('Hello, Test!');
  });
  
  test('should calculate addition', async () => {
    const result = await handler.handleCall('calculate', {
      operation: 'add',
      a: 5,
      b: 3
    });
    expect(result.content[0].text).toContain('= 8');
  });
});

提示处理器

python 复制代码
class PromptHandler:
    def get_prompts(self) -> List[Prompt]:
        return [
            Prompt(
                name="code_review",
                description="代码审查提示模板",
                arguments=[
                    PromptArgument(
                        name="language",
                        description="编程语言",
                        required=True
                    ),
                    PromptArgument(
                        name="code",
                        description="要审查的代码",
                        required=True
                    )
                ]
            )
        ]
async def get_prompt(self, name: str, arguments: dict) -> GetPromptResult:
    if name == "code_review":
        language = arguments.get("language", "")
        code = arguments.get("code", "")
        
        prompt_text = f"""

请审查以下{language}代码:

python 复制代码
{code}
            请从以下方面进行评估:
1. 代码质量和可读性
2. 性能优化建议
3. 安全性考虑
4. 最佳实践遵循情况
"""
     return GetPromptResult(
         description=f"{language}代码审查",
         messages=[
             PromptMessage(
                 role="user",
                 content=TextContent(type="text", text=prompt_text)
             )
         ]
     )
 
 raise ValueError(f"未知提示: {name}")

7.2 集成测试

python 复制代码
# tests/test_integration.py
import pytest
import asyncio
from server import MCPServer

@pytest.mark.asyncio
async def test_server_initialization():
    """测试服务器初始化"""
    server = MCPServer()
    assert server.server is not None

@pytest.mark.asyncio
async def test_tool_execution():
    """测试工具执行"""
    server = MCPServer()
    tools = await server.tool_handler.get_tools()
    assert len(tools) > 0
    assert any(tool.name == "hello" for tool in tools)

总结

经过这篇详尽的实战指南,我作为博主摘星想要与大家分享一些深度思考和实践心得。MCP服务器开发虽然在技术层面并不复杂,但要构建一个真正生产可用、性能优异的服务器,需要我们在多个维度上精益求精。从我的开发经验来看,TypeScript和Python两种语言各有优势:TypeScript在类型安全和开发体验上表现卓越,特别适合大型项目和团队协作;而Python则在快速原型开发和AI生态集成方面更具优势,其简洁的语法和丰富的库生态让开发者能够快速实现复杂功能。在实际项目中,我建议开发者根据团队技术栈、项目规模和性能要求来选择合适的语言。更重要的是,MCP协议的真正价值不仅在于技术实现,更在于它为AI应用生态带来的标准化和互操作性。通过本文的学习,我们不仅掌握了MCP服务器的开发技能,更重要的是理解了现代AI应用架构的设计思想。随着AI技术的快速发展,MCP协议必将成为连接AI模型与外部世界的重要桥梁,而掌握MCP服务器开发技能的开发者,也将在这个充满机遇的时代中占据先机。我鼓励每一位读者都能够动手实践,从简单的Hello World开始,逐步构建更复杂、更实用的MCP服务器,为AI应用的发展贡献自己的力量。

参考资源

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