<!-- title: TS构建MCP服务器与工具注解 -->

# 用 TypeScript 构建第一个 MCP 服务器：Tools 原语与工具注解实战

## 概述

本教程带你用官方 TypeScript SDK（`@modelcontextprotocol/sdk`）从零构建一个可运行、可被 Claude Code 直接调用的 MCP 服务器，聚焦 **Tools（工具）原语**与 **工具注解（Tool Annotations）**。学完你将掌握：高阶 `McpServer` API 的工具注册、Zod 输入校验、只读/破坏性注解的精准标注、结构化错误返回与日志通知，以及理解"致死三件套"风险模型下注解如何驱动审批门控。适合已有 Node.js/TypeScript 基础、想让 AI 助手安全调用自定义工具的开发者。

## 前置条件

- **Node.js ≥ 20**（MCP SDK 要求现代 Node 运行时与原生 fetch）
- **TypeScript ≥ 5**，全局或本地均可
- 已安装 **Claude Code** CLI，用于挂载和测试服务器
- 了解基本的 ESM（`"type": "module"`）与 `async/await`
- 可选：`npx @modelcontextprotocol/inspector`（调试利器，无需单独安装）

本教程不重复 Go SDK、Rust、FastMCP（Python）等已覆盖的路径，而是走**最主流的 TypeScript 路线**，并把重心放在一个常被忽视却决定安全性的细节——**工具注解**上。

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## 一、理解 MCP 的原语与"为什么是 Tools"

Model Context Protocol 把"AI 与外部世界的交互"抽象成一组**原语（primitives）**。不同原语承担不同语义：

| 原语 | 语义 | 谁主导 | 是否已在本系列覆盖 |
|------|------|--------|------|
| **Resources** | 可订阅的知识源（只读、可寻址） | 应用拉取 | ✓ 已覆盖 |
| **Prompts** | 参数化模板 | 用户触发 | ✓ 已覆盖 |
| **Completion** | 参数智能补全 | 应用请求 | ✓ 已覆盖 |
| **Roots** | 项目边界声明 | 应用告知服务器 | ✓ 已覆盖 |
| **Sampling / Elicitation** | 服务器反向请求模型/用户 | 服务器主动 | ✓ 已覆盖 |
| **Tools** | 模型可调用的可执行函数 | **模型自主调用** | **本篇重点** |

**Tools 的独特之处：它是唯一由模型自主决定何时调用的原语。** 这意味着工具一旦注册，何时执行、传什么参数，主要由 LLM 根据上下文判断。这种"自主性"带来了巨大的能力，也带来了风险——这也正是**工具注解**存在的根本原因。

一个工具的完整定义（2025-06-18 规范）包含：

```
name          工具唯一标识
title         人类可读标题（UI 展示用）
description   给模型看的说明，决定能否被精准触发
inputSchema   JSON Schema 形态的入参定义
outputSchema  结构化输出的契约（2025-06-18 新增）
annotations   行为提示：只读？破坏性？幂等？开放世界？
```

其中 `description` 与 `annotations` 是决定"安全调用"的两个杠杆。

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## 二、搭建项目骨架

创建一个干净的工作目录并初始化：

```bash
mkdir kv-store-mcp && cd kv-store-mcp
npm init -y
npm install @modelcontextprotocol/sdk zod
npm install -D typescript @types/node
npx tsc --init
```

把 `package.json` 改为 ESM 模块，并加上构建脚本：

```json
{
  "name": "kv-store-mcp",
  "version": "1.0.0",
  "type": "module",
  "bin": { "kv-store-mcp": "build/index.js" },
  "scripts": {
    "build": "tsc",
    "start": "node build/index.js",
    "dev": "tsc --watch"
  },
  "dependencies": {
    "@modelcontextprotocol/sdk": "^1.0.0",
    "zod": "^3.23.8"
  },
  "devDependencies": {
    "@types/node": "^22.0.0",
    "typescript": "^5.6.0"
  }
}
```

`tsconfig.json` 关键项（Node 现代模块解析）：

```json
{
  "compilerOptions": {
    "target": "ES2022",
    "module": "NodeNext",
    "moduleResolution": "NodeNext",
    "outDir": "build",
    "rootDir": "src",
    "strict": true,
    "esModuleInterop": true,
    "skipLibCheck": true
  },
  "include": ["src"]
}
```

> **常见问题 1**：运行时报 `ERR_UNKNOWN_FILE_EXTENSION`。
> **原因**：未设置 `"type": "module"` 或用了 `"module": "CommonJS"`。
> **解决**：确认 `package.json` 有 `"type": "module"`，`tsconfig` 用 `NodeNext`，import 路径带 `.js` 后缀（如 `./server/mcp.js`，即使源文件是 `.ts`）。

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## 三、高阶 API 与低阶 API：选哪个？

TS SDK 提供两层 API：

- **高阶 `McpServer`**：声明式，自动处理能力协商、schema 生成、消息路由。**90% 的场景用它。**
- **低阶 `Server` + `setRequestHandler`**：手动接管 JSON-RPC 消息，适合需要自定义协议行为或学习原理。

本教程全程使用高阶 API。一个最小骨架：

```ts
// src/index.ts
import { McpServer } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/mcp.js";
import { StdioServerTransport } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/stdio.js";

const server = new McpServer({
  name: "kv-store",
  version: "1.0.0",
});

// ... 在这里注册工具 ...

await server.connect(new StdioServerTransport());
```

`StdioServerTransport` 通过标准输入/输出与宿主通信——这是 Claude Code 挂载本地服务器最常用的传输方式。`server.connect()` 触发初始化握手（`initialize` 请求 + 能力协商），握手成功后服务器开始监听 JSON-RPC 消息。

> **预期结果**：`node build/index.js` 启动后没有输出，进程挂起等待 stdin——这是正确的，MCP 服务器是"被动"的，等待宿主发指令。

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## 四、注册第一个工具：只读读取

`server.tool()` 的高阶签名有多个重载，最完整的形态是：

```ts
server.tool(
  name,            // 工具名（小写、下划线/连字符分隔）
  description,     // 给模型的说明
  paramsSchema,    // Zod raw shape（不是完整 z.object）
  annotations,     // 行为提示对象
  handler          // async (args, extra) => result
);
```

注意 `paramsSchema` 传的是 **Zod 的 raw shape**（如 `{ key: z.string() }`），SDK 内部会包成 `z.object` 并转成 JSON Schema，省去你手写 JSON Schema 的负担。

先实现一个**只读**的键值读取工具（数据存在本地 `kv.json`）：

```ts
// src/index.ts —— KV 存储辅助函数
import { promises as fs } from "node:fs";
import path from "node:path";

const DATA = path.join(process.cwd(), "kv.json");

async function load(): Promise<Record<string, string>> {
  try {
    return JSON.parse(await fs.readFile(DATA, "utf8"));
  } catch {
    return {};
  }
}

async function save(kv: Record<string, string>) {
  await fs.writeFile(DATA, JSON.stringify(kv, null, 2), "utf8");
}
```

```ts
// 只读工具：读取键值
server.tool(
  "kv_get",
  "读取持久化键值存储中指定键的值。只读，无副作用。",
  { key: z.string().describe("要读取的键名") },
  { readOnlyHint: true, openWorldHint: false },
  async ({ key }) => {
    const kv = await load();
    if (!(key in kv)) {
      return {
        content: [{ type: "text", text: `键 "${key}" 不存在` }],
        isError: true,
      };
    }
    return { content: [{ type: "text", text: `${key} = ${kv[key]}` }] };
  }
);
```

**关键点解读**：

- `z.string().describe()`：`describe` 文本会进入生成的 JSON Schema 的 `description` 字段，模型据此理解每个参数含义——**给每个字段写 describe 是提升参数准确率的廉价手段**。
- `isError: true`：不是抛异常，而是把"业务失败"作为正常返回。抛异常会变成 JSON-RPC error，宿主可能直接中断；返回 `isError` 让模型看到失败原因并可自行调整。
- `{ readOnlyHint: true }`：告诉宿主"这个工具不改任何东西"。

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## 五、工具注解：给工具贴上"风险标签"

这是本篇的核心。**工具注解（annotations）** 是工具对象里的一组提示字段，告诉客户端这个工具的"行为画像"。规范定义了四个布尔提示：

| 注解 | 含义 | 典型工具 |
|------|------|----------|
| `readOnlyHint` | 不改变任何状态 | 查询、搜索、读取 |
| `destructiveHint` | 效果不可逆/破坏性 | 删除、覆盖、清空 |
| `idempotentHint` | 重复调用效果相同 | 幂等的 upsert |
| `openWorldHint` | 与不受信任的外部世界交互 | 联网搜索、发邮件 |

默认值规范约定为：`readOnlyHint=false`、`destructiveHint=false`、`idempotentHint=false`、`openWorldHint=true`。

**注意：注解只是"提示"，不是强制。** 它本身不阻止工具执行，而是把决策权交给客户端的**策略层**。客户端（如 Claude Code、IDE）据此决定：

- `readOnlyHint: true` 的工具 → 可能被**自动批准**（不打扰用户）；
- `destructiveHint: true` 的工具 → **强制弹出确认框**，甚至要求二次输入确认；
- `openWorldHint: true` 的工具 → 数据来源不可信，触发的指令需更严格审查。

### 为什么这很重要：致命三件套（Lethal Trifecta）

当一个工具集合同时具备三项时，风险急剧上升：

1. **广泛的访问权限**（能读写大量敏感数据或系统资源）；
2. **接触不受信任的外部数据**（`openWorldHint: true`，如抓取网页、收邮件）；
3. **能执行破坏性操作**（`destructiveHint: true`，如删除文件、发转账）。

攻击场景：模型被"读取到的恶意网页内容"做了**提示注入**，诱导它调用你的"删除文件"工具——于是不受信任的外部数据，驱动了对你受信任资源的破坏。

注解无法单独消除这个风险，但它是**防御的信号基础设施**：客户端可以在策略层设定规则，例如"任何同时满足 `openWorldHint` 触发的上下文 + `destructiveHint` 工具，必须人工确认"。这正是 Anthropic 官方博客 2026-03-16 文章《Tool Annotations as Risk Vocabulary》强调的要点——**注解是风险词汇，而非执行开关**。

> **常见问题 2**：我标了 `destructiveHint: true`，但工具还是被自动执行了。
> **原因**：注解是给客户端的提示，客户端必须主动实现审批逻辑才生效；某些宿主默认忽略它。
> **解决**：确认你的客户端（Claude Code 版本）支持注解驱动的确认；在团队规范里把它作为"必标注 + 必检查"项。

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## 六、补齐工具：列表、设置、删除

现在用一个完整的键值存储，演示**注解谱系**的完整跨度：

```ts
// 列出所有键（只读）
server.tool(
  "kv_list",
  "列出持久化键值存储中的全部键名。",
  {},
  { readOnlyHint: true, openWorldHint: false },
  async () => {
    const kv = await load();
    const keys = Object.keys(kv);
    const text = keys.length ? keys.join(", ") : "(存储为空)";
    return { content: [{ type: "text", text }] };
  }
);

// 设置键值（幂等、非破坏性）
server.tool(
  "kv_set",
  "设置或更新一个键值对。重复设置同一键值，结果相同。",
  {
    key: z.string().min(1).describe("键名，不可为空"),
    value: z.string().describe("要存储的值"),
  },
  { destructiveHint: false, idempotentHint: true, openWorldHint: false },
  async ({ key, value }) => {
    const kv = await load();
    kv[key] = value;
    await save(kv);
    await server.sendLoggingMessage({
      level: "info",
      data: `kv_set: ${key} 已更新`,
    });
    return { content: [{ type: "text", text: `已设置 ${key}` }] };
  }
);

// 删除键（破坏性、幂等）
server.tool(
  "kv_delete",
  "永久删除一个键值对。不可恢复，请谨慎调用。",
  { key: z.string().describe("要删除的键名") },
  { destructiveHint: true, idempotentHint: true, openWorldHint: false },
  async ({ key }) => {
    const kv = await load();
    if (!(key in kv)) {
      return {
        content: [{ type: "text", text: `键 "${key}" 不存在，无需删除` }],
      };
    }
    delete kv[key];
    await save(kv);
    return { content: [{ type: "text", text: `已删除 ${key}` }] };
  }
);
```

**注解谱系一览**（这正是本示例的设计意图）：

```
kv_get    → readOnlyHint:true        （最安全，可自动批准）
kv_list   → readOnlyHint:true        （最安全，可自动批准）
kv_set    → idempotentHint:true      （中等，幂等写入）
kv_delete → destructiveHint:true     （最危险，应强制确认）
```

`kv_delete` 同时标了 `destructiveHint: true` 和 `idempotentHint: true`——这并不矛盾：删除本身是破坏性的，但"重复删除已删除的键"不会产生额外副作用（删除不存在的键是空操作），所以幂等成立。

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## 七、结构化输出与日志通知

### 结构化输出（Structured Output，2025-06-18 规范）

返回 `content` 数组是给模型看的文本/图片。但有时下游应用需要**机器可解析的结构化数据**。2025-06-18 规范新增了 `outputSchema` 与 `structuredContent`：

```ts
// 进阶：让 kv_list 返回结构化数据
server.tool(
  "kv_list_json",
  "以结构化 JSON 返回所有键值对（供程序消费）。",
  {},
  { readOnlyHint: true, openWorldHint: false },
  async () => {
    const kv = await load();
    return {
      content: [
        { type: "text", text: `共 ${Object.keys(kv).length} 个键` },
      ],
      structuredContent: {
        count: Object.keys(kv).length,
        items: Object.entries(kv).map(([k, v]) => ({ key: k, value: v })),
      },
    };
  }
);
```

`structuredContent` 是与 `content` 并列的字段，应用层可直接 `JSON.parse` 拿到结构化结果，而不必从自由文本里正则抽取。配合 `outputSchema`（在工具定义上声明输出契约），客户端可校验返回结构。结构化输出非常适合"工具结果要被另一个程序/工具消费"的链路。

### 日志通知（Logging）

`server.sendLoggingMessage()` 是**服务器主动推送给客户端**的 `notifications/message`，不影响工具返回值，仅用于可观测：

```ts
await server.sendLoggingMessage({
  level: "info",            // debug|info|notice|warning|error|critical|alert|emergency
  data: "kv_set 完成",
  logger: "kv-store",       // 可选，便于客户端归类
});
```

级别遵循 `debug < info < notice < warning < error < critical < alert < emergency`。客户端可按级别过滤。把关键操作（写入、删除）记录成日志，便于在 Inspector 或宿主侧排查"模型到底做了什么"。

> **常见问题 3**：`sendLoggingMessage` 报"transport not connected"。
> **原因**：在 `server.connect()` 之前调用。
> **解决**：确保日志发送发生在 connect 之后，且在 handler 内部（此时连接已建立）。

---

## 八、构建、挂载、调试

构建：

```bash
npm run build
```

### 用 Inspector 调试（强烈推荐第一步）

Inspector 是官方可视化调试器，无需把服务器挂进 Claude Code 就能逐个调用工具、查看 JSON-RPC 流量、检查注解是否正确：

```bash
npx @modelcontextprotocol/inspector node build/index.js
```

浏览器打开后，左侧能看到注册的工具列表、入参 schema、注解字段。手动填参调用 `kv_set` / `kv_delete`，右侧显示返回的 `content`、`isError`、`structuredContent`。**在写进 Claude Code 之前，先用 Inspector 把每个工具跑通**，能省去大量排错时间。

### 挂载到 Claude Code

通过 CLI 注册（`-s user` 表示全局可用，`-s project` 写进 `.mcp.json`）：

```bash
claude mcp add kv-store -s user -- node /绝对路径/kv-store-mcp/build/index.js
```

或在项目根目录创建 `.mcp.json`（可提交到仓库，团队共享）：

```json
{
  "mcpServers": {
    "kv-store": {
      "command": "node",
      "args": ["./build/index.js"],
      "cwd": "/绝对路径/kv-store-mcp"
    }
  }
}
```

启动 Claude Code，输入：

```
/mcp
```

应看到 `kv-store` 状态为 `connected`，并列出四个工具。

### 验证触发

在 Claude Code 里直接对话：

```
帮我把 api_key 设置为 sk-test-123，然后列出当前所有键。
```

模型应自主调用 `kv_set`（写入）和 `kv_list`（只读读取）。注意注解的效果：在支持注解审批的客户端中，如果指令涉及 `kv_delete`，会触发额外确认。

> **常见问题 4**：`/mcp` 显示 `failed to connect`。
> **排查**：① 在宿主侧用绝对路径运行一次 `node build/index.js`，确认不报错；② 服务器**不可向 stdout 写非协议输出**（如 `console.log`）——这会污染 stdio 传输，日志一律走 `sendLoggingMessage`；③ 检查 `cwd` 是否能让程序找到/创建 `kv.json`。

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## 九、整体架构与数据流

```mermaid
flowchart LR
    U[用户对话] --> CC[Claude Code 宿主]
    CC -- 模型决定调用 --> T1[kv_get 只读]
    CC -- 自动批准 --> T1
    CC -- 模型决定调用 --> T4[kv_delete 破坏性]
    CC -- 注解触发确认 --> CONFIRM{用户确认?}
    CONFIRM -- 是 --> T4
    CONFIRM -- 否 --> REJ[拒绝执行]
    T1 --> STDIO[(stdio JSON-RPC)]
    T4 --> STDIO
    STDIO --> SRV[McpServer TS SDK]
    SRV -- load/save --> FS[(kv.json)]
    SRV -- notifications/message --> LOG[日志通知]
    LOG --> CC
    SRV --> STDIO
    STDIO --> CC
```

图中清晰呈现了三条注解驱动的决策路径：只读工具走自动批准、破坏性工具走人工确认、所有工具的结果与日志都经 stdio 双向回流宿主。

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## 十、实战案例：可运行的完整 `index.ts`

把前面的片段拼成一个完整、可编译运行的文件（`src/index.ts`）：

```ts
import { McpServer } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/mcp.js";
import { StdioServerTransport } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/stdio.js";
import { z } from "zod";
import { promises as fs } from "node:fs";
import path from "node:path";

const DATA = path.join(process.cwd(), "kv.json");

async function load(): Promise<Record<string, string>> {
  try {
    return JSON.parse(await fs.readFile(DATA, "utf8"));
  } catch {
    return {};
  }
}
async function save(kv: Record<string, string>) {
  await fs.writeFile(DATA, JSON.stringify(kv, null, 2), "utf8");
}

const server = new McpServer({ name: "kv-store", version: "1.0.0" });

server.tool(
  "kv_get", "读取持久化键值存储中指定键的值。只读，无副作用。",
  { key: z.string().describe("要读取的键名") },
  { readOnlyHint: true, openWorldHint: false },
  async ({ key }) => {
    const kv = await load();
    if (!(key in kv))
      return { content: [{ type: "text", text: `键 "${key}" 不存在` }], isError: true };
    return { content: [{ type: "text", text: `${key} = ${kv[key]}` }] };
  }
);

server.tool(
  "kv_list", "列出持久化键值存储中的全部键名。",
  {}, { readOnlyHint: true, openWorldHint: false },
  async () => {
    const kv = await load();
    const keys = Object.keys(kv);
    return { content: [{ type: "text", text: keys.length ? keys.join(", ") : "(存储为空)" }] };
  }
);

server.tool(
  "kv_set", "设置或更新一个键值对。",
  { key: z.string().min(1).describe("键名"), value: z.string().describe("值") },
  { destructiveHint: false, idempotentHint: true, openWorldHint: false },
  async ({ key, value }) => {
    const kv = await load();
    kv[key] = value;
    await save(kv);
    await server.sendLoggingMessage({ level: "info", data: `kv_set: ${key}` });
    return { content: [{ type: "text", text: `已设置 ${key}` }] };
  }
);

server.tool(
  "kv_delete", "永久删除一个键值对。不可恢复。",
  { key: z.string().describe("要删除的键名") },
  { destructiveHint: true, idempotentHint: true, openWorldHint: false },
  async ({ key }) => {
    const kv = await load();
    if (!(key in kv))
      return { content: [{ type: "text", text: `键 "${key}" 不存在，无需删除` }] };
    delete kv[key];
    await save(kv);
    return { content: [{ type: "text", text: `已删除 ${key}` }] };
  }
);

await server.connect(new StdioServerTransport());
```

编译运行验证：

```bash
npm run build && echo '{"name":"demo"}' > kv.json
npx @modelcontextprotocol/inspector node build/index.js
```

在 Inspector 中依次：调用 `kv_set(key=token, value=abc)` → 调用 `kv_get(key=token)` 看到 `token = abc` → 调用 `kv_delete(key=token)`。每一步观察返回结构与日志面板，确认无 `console.log` 污染。

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## 十一、最佳实践清单

1. **每个工具都标注注解**：至少写清 `readOnlyHint` 与 `destructiveHint`。把"注解缺失"当作 lint 错误。
2. **给参数写 `describe`**：直接提升模型传参准确率，是性价比最高的优化。
3. **业务失败用 `isError`，协议/程序错误才抛异常**：让模型有机会自行纠错重试。
4. **严禁 stdout 写非协议输出**：所有日志走 `sendLoggingMessage`，否则污染 stdio 传输。
5. **破坏性 + 开放世界组合要二次确认**：在客户端策略层设规则，防御致命三件套。
6. **结果需程序消费时用 `structuredContent`**：别让下游去正则解析自由文本。
7. **先用 Inspector 跑通，再挂载宿主**：把"是不是协议层出错"和"是不是模型没触发"两类问题分离。

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## 延伸阅读

- **官方规范（2025-06-18）**：`modelcontextprotocol.io/specification/2025-06-18` —— Tools 原语、outputSchema、Streamable HTTP、OAuth 2.1 授权的权威定义。
- **TS SDK 文档**：`ts.sdk.modelcontextprotocol.io/documents/server.html` —— 高阶/低阶 API、日志级别、传输层完整说明。
- **工具注解风险词汇**：`blog.modelcontextprotocol.io/posts/2026-03-16-tool-annotations/` —— 注解能做与不能做的官方阐述。
- **MCP Inspector**：`modelcontextprotocol.io/docs/tools/inspector` —— 调试器的进阶用法。

进阶方向：把 stdio 换成 Streamable HTTP 实现远程部署、为敏感工具叠加 OAuth 2.1 资源服务器、用 Elicitation 让破坏性工具在执行前向用户反向收集确认输入——这些构成 MCP 服务器从"能跑"到"生产可用"的完整阶梯。

---

## 参考来源

1. [TypeScript SDK 官方仓库](https://github.com/modelcontextprotocol/typescript-sdk) — `@modelcontextprotocol/sdk` 的 McpServer 高阶 API、传输层与示例代码来源。
2. [MCP TypeScript SDK: Complete API Reference 2026](https://markaicode.com/mcp-typescript-sdk-api-reference/) — 服务器/工具/资源/Prompts/传输的完整 API 参考。
3. [McpServer High-Level API — DeepWiki](https://deepwiki.com/modelcontextprotocol/typescript-sdk/3.1-mcpserver-high-level-api) — `server.tool()` 重载、工具注册与执行机制的深度解析。
4. [Tool Annotations as Risk Vocabulary（官方博客）](https://blog.modelcontextprotocol.io/posts/2026-03-16-tool-annotations/) — 工具注解四个 hint 的语义、致命三件套风险模型与客户端策略建议。
5. [MCP Tool Annotations Explained](https://chatforest.com/guides/mcp-tool-annotations-explained/) — 注解默认值、破坏性/幂等组合与安全实践的实操指南。

---

## 训练营适用性评估

- **适合训练营类型**：面向有 1 年以上后端/全栈经验开发者的 **AI 工具链 / Agent 工程化训练营**；也适合企业内部"让 AI 助手安全接入内部系统"的定制化培训。
- **教学时长**：约 **3～4 学时**（含动手）。其中概念与协议握手 1 学时，工具开发与注解 1.5 学时，Inspector 调试与挂载验证 1 学时。
- **前置衔接**：建议放在"已掌握 Claude Code 基础操作与 Skill 创建"之后，作为"自定义工具链"模块的入口课。
- **扩展练习建议**：① 让学员补一个 `kv_stats`（返回结构化的键数量/总字符数）工具；② 把破坏性删除改成"软删除 + 撤销"，对比注解如何变化；③ 模拟一次提示注入（让模型读取含恶意指令的"值"），观察注解 + 审批门控如何拦住破坏性调用。

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