📋 目录
项目概述
什么是Windows-MCP.Net？
Windows MCP.Net是一个基于.NET 10.0开发的Windows桌面自动化MCP（Model Context Protocol）服务器，专为AI助手提供与Windows桌面环境交互的强大能力。该项目通过标准化的MCP协议，让AI助手能够直接操控Windows系统，实现真正的桌面自动化。
项目亮点
🚀 基于最新技术栈：采用.NET 10.0框架，性能卓越
🔧 模块化设计：清晰的分层架构，易于扩展和维护
🎯 功能全面：涵盖桌面操作、文件系统、OCR识别、系统控制等多个领域
📊 标准化协议：遵循MCP协议规范，与各种AI客户端无缝集成
🛡️ 安全可靠：完善的错误处理和日志记录机制
技术架构深度解析
整体架构设计
Windows MCP.Net采用经典的分层架构模式，主要包含以下几个层次：
┌─────────────────────────────────────┐
│ MCP Protocol Layer │ ← 协议通信层
├─────────────────────────────────────┤
│ Tools Layer │ ← 工具实现层
├─────────────────────────────────────┤
│ Services Layer │ ← 业务服务层
├─────────────────────────────────────┤
│ Interface Layer │ ← 接口定义层
├─────────────────────────────────────┤
│ Windows API Layer │ ← 系统API层
└─────────────────────────────────────┘
核心组件分析
1. 接口定义层（Interface Layer）
项目定义了清晰的服务接口，实现了良好的解耦：
// 桌面服务接口
public interface IDesktopService
{
Task<string> GetDesktopStateAsync(bool useVision = false);
Task<(string Response, int Status)> ClickAsync(int x, int y, string button = "left", int clickCount = 1);
Task<(string Response, int Status)> TypeAsync(int x, int y, string text, bool clear = false, bool pressEnter = false);
// ... 更多方法
}
// 文件系统服务接口
public interface IFileSystemService
{
Task<(string Response, int Status)> CreateFileAsync(string path, string content);
Task<(string Content, int Status)> ReadFileAsync(string path);
Task<(string Response, int Status)> WriteFileAsync(string path, string content, bool append = false);
// ... 更多方法
}
// 系统控制服务接口
public interface ISystemControlService
{
Task<string> SetVolumeAsync(bool increase);
Task<string> SetVolumePercentAsync(int percent);
Task<string> SetBrightnessAsync(bool increase);
// ... 更多方法
}
2. 服务实现层（Services Layer）
服务层是项目的核心，实现了具体的业务逻辑：
public class DesktopService : IDesktopService
{
private readonly ILogger<DesktopService> _logger;
// Windows API 声明
[DllImport("user32.dll")]
private static extern bool SetCursorPos(int x, int y);
[DllImport("user32.dll")]
private static extern void mouse_event(uint dwFlags, uint dx, uint dy, uint dwData, int dwExtraInfo);
// 实现具体的桌面操作逻辑
public async Task<(string Response, int Status)> ClickAsync(int x, int y, string button = "left", int clickCount = 1)
{
try
{
SetCursorPos(x, y);
await Task.Delay(50); // 短暂延迟确保光标移动完成
uint mouseDown, mouseUp;
switch (button.ToLower())
{
case "left":
mouseDown = MOUSEEVENTF_LEFTDOWN;
mouseUp = MOUSEEVENTF_LEFTUP;
break;
case "right":
mouseDown = MOUSEEVENTF_RIGHTDOWN;
mouseUp = MOUSEEVENTF_RIGHTUP;
break;
default:
return ("Invalid button type", 1);
}
for (int i = 0; i < clickCount; i++)
{
mouse_event(mouseDown, 0, 0, 0, 0);
mouse_event(mouseUp, 0, 0, 0, 0);
if (i < clickCount - 1) await Task.Delay(100);
}
return ($"Successfully clicked at ({x}, {y}) with {button} button {clickCount} time(s)", 0);
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Error clicking at ({X}, {Y})", x, y);
return ($"Error: {ex.Message}", 1);
}
}
}
3. 工具实现层（Tools Layer）
工具层将服务功能封装为MCP工具，提供标准化的接口：
[McpServerToolType]
public class ClickTool
{
private readonly IDesktopService _desktopService;
private readonly ILogger<ClickTool> _logger;
public ClickTool(IDesktopService desktopService, ILogger<ClickTool> logger)
{
_desktopService = desktopService;
_logger = logger;
}
[McpServerTool, Description("Click at specific coordinates on the screen")]
public async Task<string> ClickAsync(
[Description("X coordinate")] int x,
[Description("Y coordinate")] int y,
[Description("Mouse button: left, right, or middle")] string button = "left",
[Description("Number of clicks: 1=single, 2=double, 3=triple")] int clickCount = 1)
{
_logger.LogInformation("Clicking at ({X}, {Y}) with {Button} button, {ClickCount} times", x, y, button, clickCount);
var (response, status) = await _desktopService.ClickAsync(x, y, button, clickCount);
var result = new
{
success = status == 0,
message = response,
coordinates = new { x, y },
button,
clickCount
};
return JsonSerializer.Serialize(result, new JsonSerializerOptions { WriteIndented = true });
}
}
核心功能模块详解
1. 桌面操作模块（Desktop Tools）
桌面操作模块是项目的核心，提供了丰富的Windows桌面交互功能：
鼠标操作
ClickTool：支持左键、右键、中键的单击、双击、三击操作
DragTool：实现拖拽操作，支持文件拖拽、窗口移动等
MoveTool：精确控制鼠标光标位置
ScrollTool：支持垂直和水平滚动操作
键盘操作
TypeTool：智能文本输入，支持清除现有内容和自动回车
KeyTool：单个按键操作，支持所有键盘按键
ShortcutTool：快捷键组合操作，如Ctrl+C、Alt+Tab等
应用程序管理
LaunchTool：从开始菜单启动应用程序，支持多语言环境
SwitchTool：智能窗口切换，支持窗口标题模糊匹配
ResizeTool：窗口大小和位置调整
2. 文件系统模块（FileSystem Tools）
文件系统模块提供了完整的文件和目录操作功能：
// 文件操作示例
[McpServerTool, Description("Write content to a file")]
public async Task<string> WriteFileAsync(
[Description("The file path to write to")] string path,
[Description("The content to write to the file")] string content,
[Description("Whether to append to existing content (true) or overwrite (false)")] bool append = false)
{
try
{
_logger.LogInformation("Writing to file: {Path}, Append: {Append}", path, append);
var (response, status) = await _fileSystemService.WriteFileAsync(path, content, append);
var result = new
{
success = status == 0,
message = response,
path,
contentLength = content?.Length ?? 0,
append
};
return JsonSerializer.Serialize(result, new JsonSerializerOptions { WriteIndented = true });
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Error in WriteFileAsync");
var errorResult = new
{
success = false,
message = $"Error writing to file: {ex.Message}",
path,
append
};
return JsonSerializer.Serialize(errorResult, new JsonSerializerOptions { WriteIndented = true });
}
}
3. 系统控制模块（SystemControl Tools）
系统控制模块提供了Windows系统级别的控制功能：
音量控制
[McpServerTool, Description("Set system volume to a specific percentage")]
public async Task<string> SetVolumePercentAsync(
[Description("Volume percentage (0-100)")] int percent)
{
_logger.LogInformation("Setting volume to {Percent}%", percent);
return await _systemControlService.SetVolumePercentAsync(percent);
}
亮度控制
[McpServerTool, Description("Set screen brightness to a specific percentage")]
public async Task<string> SetBrightnessPercentAsync(
[Description("Brightness percentage (0-100)")] int percent)
{
_logger.LogInformation("Setting brightness to {Percent}%", percent);
return await _systemControlService.SetBrightnessPercentAsync(percent);
}
分辨率控制
[McpServerTool, Description("Set screen resolution")]
public async Task<string> SetResolutionAsync(
[Description("Resolution type: \"high\", \"medium\", or \"low\"")] string type)
{
_logger.LogInformation("Setting resolution to: {Type}", type);
return await _systemControlService.SetResolutionAsync(type);
}
4. OCR识别模块（OCR Tools）
OCR模块提供了强大的文字识别功能，支持屏幕文字提取和定位：
ExtractTextFromScreenTool：全屏文字提取
ExtractTextFromRegionTool：指定区域文字提取
FindTextOnScreenTool：屏幕文字查找
GetTextCoordinatesTool：获取文字坐标位置
代码实现分析
依赖注入与服务注册
项目使用了.NET的依赖注入容器，实现了良好的解耦：
// Program.cs 中的服务注册
var builder = Host.CreateApplicationBuilder(args);
// 配置日志输出到stderr（stdout用于MCP协议消息）
builder.Logging.AddConsole(o => o.LogToStandardErrorThreshold = LogLevel.Trace);
// 注册MCP服务和工具
builder.Services
.AddSingleton<IDesktopService, DesktopService>()
.AddSingleton<IFileSystemService, FileSystemService>()
.AddSingleton<IOcrService, OcrService>()
.AddSingleton<ISystemControlService, SystemControlService>()
.AddMcpServer()
.WithStdioServerTransport()
.WithToolsFromAssembly(Assembly.GetExecutingAssembly());
错误处理与日志记录
项目采用了统一的错误处理模式：
try
{
// 业务逻辑
var result = await SomeOperation();
return ("Success message", 0);
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Error in operation with parameters {Param1}, {Param2}", param1, param2);
return ($"Error: {ex.Message}", 1);
}
Windows API集成
项目大量使用了Windows API来实现底层功能：
// Windows API 声明
[DllImport("user32.dll")]
private static extern bool SetCursorPos(int x, int y);
[DllImport("user32.dll")]
private static extern void mouse_event(uint dwFlags, uint dx, uint dy, uint dwData, int dwExtraInfo);
[DllImport("user32.dll")]
private static extern IntPtr GetForegroundWindow();
[DllImport("user32.dll")]
private static extern int GetWindowText(IntPtr hWnd, StringBuilder text, int count);
// 常量定义
private const uint MOUSEEVENTF_LEFTDOWN = 0x02;
private const uint MOUSEEVENTF_LEFTUP = 0x04;
private const uint MOUSEEVENTF_RIGHTDOWN = 0x08;
private const uint MOUSEEVENTF_RIGHTUP = 0x10;
使用场景与实战案例
场景1：自动化办公任务
{
"tool": "launch_app",
"params": {
"name": "notepad"
}
}
{
"tool": "type",
"params": {
"x": 400,
"y": 300,
"text": "这是一个自动化生成的报告\n\n日期：2024年1月15日\n内容：系统运行正常",
"clear": true
}
}
{
"tool": "key",
"params": {
"key": "ctrl+s"
}
}
场景2：批量文件处理
{
"tool": "list_directory",
"params": {
"path": "C:\\Documents",
"includeFiles": true,
"recursive": false
}
}
{
"tool": "search_files_by_extension",
"params": {
"directory": "C:\\Documents",
"extension": ".txt",
"recursive": true
}
}
{
"tool": "copy_file",
"params": {
"source": "C:\\Documents\\report.txt",
"destination": "C:\\Backup\\report_backup.txt",
"overwrite": true
}
}
场景3：系统监控与控制
{
"tool": "get_desktop_state",
"params": {
"useVision": false
}
}
{
"tool": "set_volume_percent",
"params": {
"percent": 50
}
}
{
"tool": "set_brightness_percent",
"params": {
"percent": 80
}
}
性能优化与最佳实践
1. 异步编程模式
项目全面采用异步编程模式，提高了并发性能：
public async Task<string> ProcessLargeFileAsync(string filePath)
{
// 使用异步I/O操作
var content = await File.ReadAllTextAsync(filePath);
// 异步处理
var processedContent = await ProcessContentAsync(content);
// 异步写入
await File.WriteAllTextAsync(filePath + ".processed", processedContent);
return "Processing completed";
}
2. 资源管理
public class DesktopService : IDesktopService, IDisposable
{
private bool _disposed = false;
public void Dispose()
{
Dispose(true);
GC.SuppressFinalize(this);
}
protected virtual void Dispose(bool disposing)
{
if (!_disposed)
{
if (disposing)
{
// 释放托管资源
}
// 释放非托管资源
_disposed = true;
}
}
}
3. 缓存策略
private readonly ConcurrentDictionary<string, WindowInfo> _windowCache = new();
public async Task<WindowInfo> GetWindowInfoAsync(string windowTitle)
{
return _windowCache.GetOrAdd(windowTitle, title =>
{
// 获取窗口信息的昂贵操作
return GetWindowInfoFromSystem(title);
});
}
扩展开发指南
1. 添加新的工具
要添加新的MCP工具，需要遵循以下步骤：
// 1. 在相应的服务接口中添加方法
public interface IDesktopService
{
Task<(string Response, int Status)> NewOperationAsync(string parameter);
}
// 2. 在服务实现中添加具体逻辑
public class DesktopService : IDesktopService
{
public async Task<(string Response, int Status)> NewOperationAsync(string parameter)
{
try
{
// 实现具体逻辑
return ("Operation completed", 0);
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Error in NewOperation");
return ($"Error: {ex.Message}", 1);
}
}
}
// 3. 创建MCP工具类
[McpServerToolType]
public class NewOperationTool
{
private readonly IDesktopService _desktopService;
private readonly ILogger<NewOperationTool> _logger;
public NewOperationTool(IDesktopService desktopService, ILogger<NewOperationTool> logger)
{
_desktopService = desktopService;
_logger = logger;
}
[McpServerTool, Description("Description of the new operation")]
public async Task<string> ExecuteAsync(
[Description("Parameter description")] string parameter)
{
_logger.LogInformation("Executing new operation with parameter: {Parameter}", parameter);
var (response, status) = await _desktopService.NewOperationAsync(parameter);
var result = new
{
success = status == 0,
message = response,
parameter
};
return JsonSerializer.Serialize(result, new JsonSerializerOptions { WriteIndented = true });
}
}
2. 单元测试编写
public class NewOperationToolTest
{
private readonly IDesktopService _desktopService;
private readonly ILogger<NewOperationTool> _logger;
private readonly NewOperationTool _tool;
public NewOperationToolTest()
{
var services = new ServiceCollection();
services.AddLogging(builder => builder.AddConsole());
services.AddSingleton<IDesktopService, DesktopService>();
var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
_desktopService = serviceProvider.GetRequiredService<IDesktopService>();
_logger = serviceProvider.GetRequiredService<ILogger<NewOperationTool>>();
_tool = new NewOperationTool(_desktopService, _logger);
}
[Fact]
public async Task ExecuteAsync_ValidParameter_ReturnsSuccess()
{
// Arrange
var parameter = "test";
// Act
var result = await _tool.ExecuteAsync(parameter);
// Assert
Assert.NotNull(result);
var jsonResult = JsonSerializer.Deserialize<JsonElement>(result);
Assert.True(jsonResult.GetProperty("success").GetBoolean());
}
}
3. 配置管理
// appsettings.json
{
"Logging": {
"LogLevel": {
"Default": "Information",
"Microsoft": "Warning",
"Microsoft.Hosting.Lifetime": "Information"
}
},
"WindowsMcp": {
"DefaultTimeout": 5000,
"MaxRetries": 3,
"EnableCaching": true
}
}
// 配置类
public class WindowsMcpOptions
{
public int DefaultTimeout { get; set; } = 5000;
public int MaxRetries { get; set; } = 3;
public bool EnableCaching { get; set; } = true;
}
// 在Program.cs中注册配置
builder.Services.Configure<WindowsMcpOptions>(builder.Configuration.GetSection("WindowsMcp"));
总结与展望
项目优势
技术先进性：基于.NET 10.0，采用最新的C#语言特性
架构合理性：清晰的分层架构，良好的可扩展性
功能完整性：涵盖桌面自动化的各个方面
标准化程度：遵循MCP协议，具有良好的互操作性
代码质量：完善的错误处理、日志记录和单元测试
技术创新点
MCP协议集成：率先将MCP协议应用于Windows桌面自动化
多模块设计：模块化的工具设计，便于按需使用
异步优化：全面的异步编程，提升性能表现
智能识别：结合OCR技术，实现智能UI元素识别
未来发展方向
AI集成增强：
集成更多AI模型，提升自动化的智能程度
支持自然语言指令转换为操作序列
增加机器学习能力，自动优化操作路径
跨平台支持：
扩展到Linux和macOS平台
统一的跨平台API接口
平台特定功能的适配层
云端集成：
支持云端部署和远程控制
分布式任务执行能力
云端AI服务集成
安全性增强：
操作权限细粒度控制
操作审计和合规性检查
数据加密和安全传输
性能优化：
GPU加速的图像处理
更高效的内存管理
并行处理能力提升
对开发者的价值
Windows MCP.Net不仅是一个功能强大的桌面自动化工具，更是一个优秀的.NET项目实践案例。通过学习这个项目，开发者可以：
掌握现代.NET应用程序的架构设计模式
学习Windows API的集成和使用技巧
了解MCP协议的实现和应用
获得桌面自动化开发的实战经验
社区贡献
项目采用开源模式，欢迎社区贡献：
功能扩展：添加新的工具和功能模块
性能优化：提升现有功能的性能表现
文档完善：改进项目文档和使用指南
测试覆盖：增加单元测试和集成测试
Bug修复：发现和修复项目中的问题
如果这篇文章对您有帮助，请点赞👍、收藏⭐、分享📤！您的支持是我们持续改进的动力！
项目地址：Windows-MCP.Net GitHub仓库
https://github.com/AIDotNet/Windows-MCP.Net
相关链接：
本文基于Windows MCP.Net项目源码分析编写，旨在为.NET开发者提供桌面自动化开发的技术参考。如有问题或建议，欢迎在评论区交流讨论！