Spring AI学习笔记四十九:模型上下文协议(MCP)

模型上下文协议（MCP）是一种标准化协议，它使人工智能模型能够以结构化的方式与外部工具和资源进行交互。你可以将其视为人工智能模型与现实世界之间的桥梁，通过它，模型可以通过一致的接口访问数据库、应用程序编程接口（API）、文件系统和其他外部服务。它支持多种传输机制，以在不同环境中提供灵活性。数据格式与协议

MCP Java SDK提供了模型上下文协议的Java实现，通过同步和异步通信模式，实现了与人工智能模型和工具的标准化交互。

Spring AI通过专用的引导启动器和MCP Java注解为MCP提供全面支持，使得构建能够无缝连接到外部系统的复杂AI驱动应用程序变得前所未有的简单。这意味着Spring开发人员可以参与到MCP生态系统的两个方面——构建使用MCP服务器的AI应用程序，以及创建向更广泛的AI社区提供基于Spring的服务的MCP服务器。使用Spring Initializer，借助MCP支持快速启动您的AI应用程序。

MCP Java SDK 架构

Java MCP实现遵循三层架构，该架构将可维护性和灵活性方面的关注点进行了分离：

客户端/服务器层（顶层）

顶层处理主要的应用逻辑和协议操作：

• McpClient - 管理客户端操作和服务器连接

• McpServer - 负责处理服务器端的协议操作和客户端请求

• 这两个组件都利用下面的会话层来进行通信管理

会话层（中间层）

中间层负责管理通信模式并维护连接状态：

• McpSession - 核心会话管理接口

• McpClientSession - 特定于客户端的会话实现

• McpServerSession - 特定于服务器的会话实现

传输层（底层）

底层负责实际的消息传输和序列化：编程

• McpTransport - 管理JSON-RPC消息的序列化和反序列化

• 支持多种传输实现（STDIO、HTTP/SSE、Streamable-HTTP等）

• 为所有更高级别的通信奠定基础

MCP客户端

MCP客户端是模型上下文协议（MCP）架构中的关键组件，负责建立和管理与MCP服务器的连接。它实现了协议的客户端部分，处理以下任务：

• 协议版本协商，以确保与服务器兼容

• 通过能力协商来确定可用功能

• 消息传输和JSON-RPC通信

• 工具发现与执行

• 资源访问与管理

• 提示系统交互

• 可选功能：

• 根系管理

• 采样支持

• 同步操作和异步操作

• 交通选择：

• 基于标准输入/输出（Stdio）的传输，用于基于进程的通信

• 基于Java HttpClient的SSE客户端传输

• 用于响应式HTTP流的WebFlux SSE客户端传输

MCP服务器

MCP服务器是模型上下文协议（MCP）架构中的基础组件，它为客户提供工具、资源和能力。它实现了协议的服务器端，负责：

• 服务器端协议操作实现

• 工具展示与发现

• 基于URI访问的资源管理

• 提示模板的提供与处理

• 与客户进行能力协商

• 结构化日志记录和通知

• 并发客户端连接管理

• 同步和异步API支持

• 传输实现：

• 标准输入输出、可流式处理的HTTP、无状态可流式处理的HTTP、服务器推送事件（SSE）

Spring AI MCP 集成

Spring AI 通过以下 Spring Boot 启动器提供 MCP 集成：

客户端启动器

• spring-ai-starter-mcp-client - 提供STDIO、基于Servlet的流式HTTP、无状态流式HTTP和SSE支持的核心启动器

• spring-ai-starter-mcp-client-webflux - 基于WebFlux的流式HTTP、无状态流式HTTP和SSE传输实现

服务端启动器

STDIO

WebMVC

WebMVC (Reactive)

Spring AI MCP注释

除了可编程的MCP客户端和服务器配置外，Spring AI还通过MCP Annotations模块为MCP服务器和客户端提供基于注释的方法处理。这种方法使用带有Java注释的干净、声明性编程模型简化了MCP操作的创建和注册。

MCP注释模块使开发人员能够：

• 使用简单的注释创建MCP工具、资源和提示

• 以声明方式处理客户端通知和请求

• 减少样板代码并提高可维护性

• 自动为工具参数生成JSON模式

• 访问特殊参数和上下文信息

主要特征包括：

• 服务器注释：@McpTool、@McpResource、@McpPrompt、@McpComplete

• 客户端注释：@McpLogging、@McpSampling、@McpElicitation、@McpProgress

• 特殊参数：McpSyncServerExchange、McpAsyncServerExchange、McpTransportContext、McpMeta

• 自动发现：可配置包包含/排除的注释扫描

• Spring Boot集成：与MCP Boot Starters无缝集成