MCP 协议通信详解：从握手到工具调用的完整流程

标签：MCP Model Context Protocol JSON-RPC Agent 工具调用 协议
适合人群：希望理解 MCP 底层通信机制、或需要自行实现 MCP 客户端的开发者

一、MCP 是什么协议

MCP（Model Context Protocol）是 Anthropic 于 2024 年发布的开放协议，定义了 AI 模型与外部工具、资源之间的标准通信方式。它的底层是 JSON-RPC 2.0，支持三种传输方式：

传输方式	适用场景
Stdio	本地进程间通信，如 npx 启动的 MCP 服务器
SSE	基于 HTTP 的长连接，服务端推送事件
HTTP	标准 HTTP 请求/响应，无状态或带 session

无论选择哪种传输方式，上层的通信协议和握手流程完全一致。本文以 SSE 为主线介绍，Stdio 和 HTTP 的差异仅在连接建立阶段。

二、完整交互流程

一次完整的 MCP 通信分为四个阶段：

复制代码

客户端                                    服务器
  │                                        │
  │──── ① 建立连接 ─────────────────────> │
  │<─── 连接确认（endpoint / 进程就绪）─── │
  │                                        │
  │──── ② initialize 请求 ──────────────> │
  │<─── initialize 响应 ─────────────────  │
  │──── initialized 通知 ───────────────> │  ← 必须发送，否则服务器不接受后续请求
  │                                        │
  │         ✅ 握手完成                    │
  │                                        │
  │──── ③ tools/list ───────────────────> │
  │<─── 工具列表 ────────────────────────  │
  │                                        │
  │──── ③ tools/call ───────────────────> │
  │<─── 工具结果 ────────────────────────  │
  │                                        │
  │──── ④ 关闭连接 ─────────────────────> │

三、第一阶段：建立连接

Stdio 方式

本地启动 MCP 服务器进程，通过标准输入输出通信：

bash 复制代码

# 启动 MCP 服务器进程
uv --directory /path/to/mcp run mcp-server

# 通信方向
stdin  → 发送 JSON-RPC 请求
stdout ← 接收 JSON-RPC 响应
stderr ← 接收服务器日志

SSE 方式

先建立长连接获取消息端点，后续通过该端点收发消息：

bash 复制代码

# 第一步：连接 SSE 端点，保持长连接
GET http://127.0.0.1:8000/sse
Accept: text/event-stream

# 服务器推送 endpoint 事件，告知后续请求的地址
event: endpoint
data: /messages/?session_id=abc123

# 第二步：通过消息端点发送所有后续请求
POST http://127.0.0.1:8000/messages/?session_id=abc123

HTTP 方式

无需预先建立长连接，直接向固定端点发送请求：

bash 复制代码

POST http://127.0.0.1:8000/mcp
Accept: application/json, text/event-stream

⚠️ HTTP 方式的响应可能是 SSE 格式（data: 前缀的行），需要额外处理。

四、第二阶段：握手（必须完成三步）

这是整个流程中最容易出错的部分。握手由三个子步骤构成，缺少任何一步，服务器都不会接受后续的工具调用请求。

步骤 2.1：客户端发送 initialize 请求

json 复制代码

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "method": "initialize",
  "params": {
    "protocolVersion": "2024-11-05",
    "capabilities": {},
    "clientInfo": {
      "name": "my-mcp-client",
      "version": "1.0.0"
    }
  }
}

protocolVersion 固定为 "2024-11-05"，capabilities 可以是空对象。

步骤 2.2：服务器响应 initialize

json 复制代码

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "result": {
    "protocolVersion": "2024-11-05",
    "capabilities": {
      "tools": { "listChanged": false },
      "prompts": { "listChanged": false },
      "resources": { "subscribe": false, "listChanged": false }
    },
    "serverInfo": {
      "name": "Cognee",
      "version": "1.16.0"
    }
  }
}

capabilities 字段说明服务器支持哪些功能，客户端据此判断后续可以调用哪些方法。

步骤 2.3：客户端发送 initialized 通知

json 复制代码

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "method": "notifications/initialized",
  "params": {}
}

这一步有两个细节容易忽略：

没有 id 字段：这是"通知"，不是"请求"，服务器不会返回响应
发送时机 ：必须在收到 initialize 响应之后立即发送，只有发送此通知后，服务器才开始接受 tools/list、tools/call 等请求

五、第三阶段：工具调用

握手完成后进入正常通信阶段。最常用的两个方法是列出工具和调用工具。

列出可用工具

json 复制代码

// 请求
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 2,
  "method": "tools/list",
  "params": {}
}

// 响应
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 2,
  "result": {
    "tools": [
      {
        "name": "search",
        "description": "Search for information",
        "inputSchema": {
          "type": "object",
          "properties": {
            "query": {
              "type": "string",
              "description": "Search query"
            }
          },
          "required": ["query"]
        }
      }
    ]
  }
}

inputSchema 是标准 JSON Schema 格式，可以直接转换成 Function Calling 所需的工具描述，交给支持工具调用的大模型使用。

调用工具

json 复制代码

// 请求
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 3,
  "method": "tools/call",
  "params": {
    "name": "search",
    "arguments": {
      "query": "MCP protocol"
    }
  }
}

// 响应
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 3,
  "result": {
    "content": [
      {
        "type": "text",
        "text": "MCP (Model Context Protocol) is..."
      }
    ],
    "isError": false
  }
}

content 数组支持多态，type 字段可以是 text、image 或 resource，需根据类型分别处理。

其他可用方法

方法	说明	关键参数
`prompts/list`	列出服务器预定义的提示词模板	无
`prompts/get`	获取并渲染某个提示词	`name`、`arguments`（可选）
`resources/list`	列出服务器暴露的资源	无
`resources/read`	读取某个资源的内容	`uri`
`resources/subscribe`	订阅资源变更通知	`uri`
`logging/setLevel`	设置服务器日志级别	`level`

六、错误处理

服务器遇到错误时，响应体中会有 error 字段而非 result：

json 复制代码

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 3,
  "error": {
    "code": -32602,
    "message": "Invalid params",
    "data": {
      "details": "Missing required field: query"
    }
  }
}

JSON-RPC 2.0 标准错误码：

错误码	含义	常见原因
`-32700`	Parse error	请求不是合法 JSON
`-32600`	Invalid Request	缺少 `jsonrpc` 或 `method` 字段
`-32601`	Method not found	调用了服务器不支持的方法
`-32602`	Invalid params	参数类型错误或缺少必填字段
`-32603`	Internal error	服务器内部异常

七、第四阶段：关闭连接

Stdio 方式

java 复制代码

process.destroy();

SSE 方式

java 复制代码

eventSource.cancel();  // 关闭长连接

HTTP 方式

bash 复制代码

# 发送 DELETE 请求清理 session 资源
DELETE http://127.0.0.1:8000/mcp
mcp-session-id: abc123

八、Java 客户端代码示例

如果使用 j-langchain，上面所有步骤（连接建立、三步握手、工具列举、工具调用、连接关闭）都封装在 McpServerConnection 内部，不需要手动处理 JSON-RPC 报文：

java 复制代码

public void mcpClientFlow() throws Exception {

    // 1. 配置连接方式（SSE 示例）
    ServerConfig config = new ServerConfig();
    config.type = "sse";
    config.url  = "http://127.0.0.1:8000/sse";

    // 2. 建立连接，connect() 内部自动完成三步握手
    McpConnection conn = McpConnectionFactory.createConnection("cognee", config);
    conn.connect();

    // 3. 列出工具
    List<ToolDesc> tools = conn.listTools();
    System.out.println("可用工具数量：" + tools.size());

    // 4. 调用工具
    Map<String, Object> args = Map.of("query", "MCP protocol");
    ToolResult result = conn.callTool("search", args);
    System.out.println("工具返回：" + result.getFirstText());

    // 5. 关闭连接
    conn.close();
}

如果需要对接非标准 MCP 服务器或自行实现客户端，按照本文的协议流程逐步构造 JSON-RPC 报文即可。

九、常见问题速查

Q：为什么 tools/call 一直返回 "Method not found"？

A：最可能的原因是没有发送 initialized 通知，服务器还处于握手未完成状态，拒绝所有工具调用请求。

Q：SSE 连接建立后，请求发到哪个地址？

A：不是 /sse 端点，而是服务器推送的 endpoint 事件中的地址（通常是 /messages/?session_id=xxx）。

Q：请求的 id 字段有什么要求？

A：必须是数字或字符串，且在同一会话内唯一。通常用递增整数：initialize 用 1，后续依次 2、3......服务器响应会携带相同的 id，用于匹配请求和响应。

Q：通知和请求有什么区别？

A：请求有 id 字段，服务器会返回对应响应；通知没有 id，服务器不返回任何内容。initialized 是唯一必须发送的通知。

📎 相关资源

MCP 官方规范：https://modelcontextprotocol.io

JSON-RPC 2.0 规范：https://www.jsonrpc.org/specification

j-langchain GitHub：https://github.com/flower-trees/j-langchain

j-langchain Gitee 镜像：https://gitee.com/flower-trees-z/j-langchain