LehrerApp/LehrerApp.Desktop/Services/Mcp/McpServerHostedService.cs

using System.IO.Pipes;
using LehrerApp.Core.Mcp;
using LehrerApp.Core.Services;
using LehrerApp.Desktop.Services.Mcp.Tools;
using ModelContextProtocol.Protocol;
using ModelContextProtocol.Server;

namespace LehrerApp.Desktop.Services.Mcp;

/// <summary>
/// In-Process-MCP-Server (siehe Planungsdokument und TODO.md 4.5.25ff.). Lauscht auf der Named Pipe
/// <see cref="McpPipeConstants.PipeName"/> und bedient jede eingehende Verbindung (eine je
/// LehrerApp.McpBridge-Instanz) als eigene MCP-Session über <see cref="StreamServerTransport"/> —
/// ein <see cref="NamedPipeServerStream"/> ist ein normaler <see cref="Stream"/> und kann direkt
/// als Ein-/Ausgabe der Session übergeben werden, ohne eigenes JSON-RPC-Parsing.
///
/// Nur aktiv, wenn <see cref="McpSettingsService.Enabled"/> — sonst tut <see cref="Start"/> nichts.
/// Repositories sind im DI-Container Singletons (siehe AppBootstrapper), deshalb reicht es, die
/// Tool-Instanzen und die daraus gebaute <see cref="McpServerOptions"/> einmalig zu bauen und für
/// alle Sessions zu teilen.
/// </summary>
public sealed class McpServerHostedService : IAsyncDisposable
{
    private readonly McpSettingsService _settings;
    private readonly AppLogger _logger;
    private readonly McpServerOptions _serverOptions;
    private CancellationTokenSource? _cts;
    private Task? _acceptLoop;

    public McpServerHostedService(
        McpSettingsService settings, AppLogger logger,
        StudentTools studentTools, ExamTools examTools, GradeTools gradeTools,
        ScheduleTools scheduleTools, TimeEntryTools timeEntryTools, LessonPlanTools lessonPlanTools,
        GroupMembershipTools groupMembershipTools, LetterTemplateTools letterTemplateTools,
        CompetencyTools competencyTools, UntisComparisonTools untisComparisonTools)
    {
        _settings = settings;
        _logger = logger;
        _serverOptions = BuildServerOptions(
            studentTools, examTools, gradeTools, scheduleTools, timeEntryTools, lessonPlanTools,
            groupMembershipTools, letterTemplateTools, competencyTools, untisComparisonTools);
    }

    /// <summary>Setzt die Pipe-Server-Accept-Loop auf, falls aktiviert. Ohne Wirkung, falls
    /// bereits gestartet oder in den Einstellungen deaktiviert (dann bleibt keine Pipe offen).</summary>
    public void Start()
    {
        if (!_settings.Enabled || _cts is not null) return;
        _cts = new CancellationTokenSource();
        _acceptLoop = Task.Run(() => AcceptLoopAsync(_cts.Token));
        _logger.Info("MCP-Server gestartet, lauscht auf Pipe '" + McpPipeConstants.PipeName + "'.");
    }

    private async Task AcceptLoopAsync(CancellationToken ct)
    {
        while (!ct.IsCancellationRequested)
        {
            var pipe = new NamedPipeServerStream(
                McpPipeConstants.PipeName, PipeDirection.InOut,
                NamedPipeServerStream.MaxAllowedServerInstances,
                PipeTransmissionMode.Byte, PipeOptions.Asynchronous);
            try
            {
                await pipe.WaitForConnectionAsync(ct);
            }
            catch (OperationCanceledException)
            {
                await pipe.DisposeAsync();
                break;
            }
            catch (Exception ex)
            {
                _logger.Error("MCP: Fehler beim Warten auf eine Bridge-Verbindung.", ex);
                await pipe.DisposeAsync();
                continue;
            }

            // Nicht awaiten: die Accept-Loop muss sofort weiterlaufen, damit mehrere gleichzeitige
            // Bridge-Instanzen (mehrere KI-Client-Sitzungen) unabhängig bedient werden.
            _ = RunSessionAsync(pipe, ct);
        }
    }

    private async Task RunSessionAsync(NamedPipeServerStream pipe, CancellationToken ct)
    {
        try
        {
            await using var transport = new StreamServerTransport(pipe, pipe, "LehrerApp");
            await using var server = McpServer.Create(transport, _serverOptions, loggerFactory: null, serviceProvider: null);
            await server.RunAsync(ct);
        }
        catch (Exception ex) when (ex is not OperationCanceledException)
        {
            _logger.Warn($"MCP: Session beendet ({ex.Message}).");
        }
        finally
        {
            await pipe.DisposeAsync();
        }
    }

    public async ValueTask DisposeAsync()
    {
        if (_cts is null) return;
        await _cts.CancelAsync();
        if (_acceptLoop is not null)
        {
            try { await _acceptLoop; }
            catch { /* Beenden über Cancellation ist der Normalfall hier */ }
        }
        _cts.Dispose();
    }

    private static McpServerOptions BuildServerOptions(
        StudentTools studentTools, ExamTools examTools, GradeTools gradeTools,
        ScheduleTools scheduleTools, TimeEntryTools timeEntryTools, LessonPlanTools lessonPlanTools,
        GroupMembershipTools groupMembershipTools, LetterTemplateTools letterTemplateTools,
        CompetencyTools competencyTools, UntisComparisonTools untisComparisonTools)
    {
        var toolCollection = new McpServerPrimitiveCollection<McpServerTool>();

        void AddReadTool(Delegate handler, string name, string description)
        {
            toolCollection.Add(McpServerTool.Create(handler, new McpServerToolCreateOptions
            {
                Name = name,
                Description = description,
                ReadOnly = true,
            }));
        }

        // Write-Tools schreiben nie direkt - jede Handler-Methode ruft selbst erst
        // IMcpConfirmationService auf (siehe die jeweilige Tool-Klasse). ReadOnly bewusst false,
        // Destructive bewusst false (keine dieser Schreiboperationen löscht etwas) - für die
        // Ausnahme siehe AddDestructiveWriteTool/McpToolScope.AllowedDestructiveWriteTools.
        void AddWriteTool(Delegate handler, string name, string description)
        {
            toolCollection.Add(McpServerTool.Create(handler, new McpServerToolCreateOptions
            {
                Name = name,
                Description = description,
                ReadOnly = false,
                Destructive = false,
            }));
        }

        void AddDestructiveWriteTool(Delegate handler, string name, string description)
        {
            toolCollection.Add(McpServerTool.Create(handler, new McpServerToolCreateOptions
            {
                Name = name,
                Description = description,
                ReadOnly = false,
                Destructive = true,
            }));
        }

        AddReadTool(studentTools.GetStudents, "get_students",
            "Listet Schüler, optional gefiltert nach Lerngruppe.");
        AddReadTool(examTools.GetExams, "get_exams",
            "Listet Klausuren, optional gefiltert nach Lerngruppe.");
        AddReadTool(gradeTools.GetGrades, "get_grades",
            "Listet Noten einer Lerngruppe, optional gefiltert auf einen Schüler.");
        AddReadTool(scheduleTools.GetSchedule, "get_schedule",
            "Listet Stundenplan-Einträge, optional gefiltert nach Lerngruppe.");
        AddReadTool(timeEntryTools.GetTimeEntries, "get_time_entries",
            "Listet eigene Zeiterfassungs-Einträge in einem Datumsbereich.");
        AddReadTool(lessonPlanTools.GetLessonPlans, "get_lesson_plans",
            "Listet Unterrichtseinheiten und -stunden einer Lerngruppe in einem Zeitraum.");
        AddReadTool(lessonPlanTools.DownloadLessonAttachment, "download_lesson_attachment",
            "Lädt den Inhalt eines an eine Einzelstunde angehängten Materials Base64-kodiert herunter.");
        AddReadTool(letterTemplateTools.ListLetterTemplates, "list_letter_templates",
            "Listet importierte Elternbrief-Vorlagen mit ihren Platzhaltern.");
        AddReadTool(letterTemplateTools.RenderLetter, "render_letter",
            "Erzeugt einen Elternbrief aus einer Vorlage für einen Schüler als Base64-PDF.");
        AddReadTool(competencyTools.GetSubjects, "get_subjects",
            "Listet alle Fächer.");
        AddReadTool(competencyTools.GetCompetencyCatalog, "get_competency_catalog",
            "Listet den Kompetenzkatalog eines Fachs, optional gefiltert auf eine Klassenstufe.");
        AddReadTool(untisComparisonTools.GetUntisHubStatus, "get_untis_hub_status",
            "Listet die Fälligkeit der Untis-Hub-Abgleiche, ohne selbst WebUntis anzufragen.");
        AddReadTool(untisComparisonTools.GetUntisAbsenceRows, "get_untis_absence_rows",
            "Listet anonymisierte Fehlzeiten-Diskrepanzen einer Lerngruppe gegenüber WebUntis (keine Schülernamen, nur eine row-id je Zeile).");
        AddReadTool(untisComparisonTools.GetNamedUntisAbsencePattern, "get_named_untis_absence_pattern",
            "Liefert Fehlzeiten MIT Schülername für explizit angegebene Schüler-IDs - Ausnahme von der sonstigen Anonymisierung, erfordert jedes Mal eine gesonderte Nutzerbestätigung.");

        AddWriteTool(timeEntryTools.CreateTimeEntry, "create_time_entry",
            "Schlägt einen neuen Zeiterfassungs-Eintrag vor (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(gradeTools.CreateGradeEntry, "create_grade_entry",
            "Schlägt eine neue Note für einen Schüler vor (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(groupMembershipTools.UpdateStudentGroupAssignment, "update_student_group_assignment",
            "Legt eine Gruppenmitgliedschaft an oder ändert Niveau/Zeitraum (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.CreateUnit, "create_unit",
            "Legt eine neue Unterrichtseinheit an (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.UpdateUnit, "update_unit",
            "Ändert Titel/Zeitraum/Status einer Unterrichtseinheit (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.CreateLesson, "create_lesson",
            "Legt eine neue Einzelstunde ohne Verlaufsplan an (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.UpdateLesson, "update_lesson",
            "Ändert Metadaten einer Einzelstunde, ohne den Verlaufsplan anzufassen (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.AddLessonPhase, "add_lesson_phase",
            "Fügt einer Einzelstunde eine Verlaufsplan-Phase hinzu (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.UpdateLessonPhase, "update_lesson_phase",
            "Ändert eine Verlaufsplan-Phase einer Einzelstunde (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.RemoveLessonPhase, "remove_lesson_phase",
            "Entfernt eine Verlaufsplan-Phase aus einer Einzelstunde (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.AddLessonAttachment, "add_lesson_attachment",
            "Fügt einer Einzelstunde ein neues Material als Base64-kodierten Anhang hinzu (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.MoveLesson, "move_lesson",
            "Verschiebt eine Einzelstunde auf ein neues Datum, optional mit Mitverschieben späterer Stunden derselben Einheit (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.AddLessonCompetency, "add_lesson_competency",
            "Ordnet einer Einzelstunde einen Kompetenzcode zu (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(lessonPlanTools.RemoveLessonCompetency, "remove_lesson_competency",
            "Entfernt einen Kompetenzcode von einer Einzelstunde (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(competencyTools.CreateSubject, "create_subject",
            "Legt ein neues Fach an (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(competencyTools.UpdateSubject, "update_subject",
            "Ändert Name/Kurzform eines Fachs (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(competencyTools.CreateCompetencyDomain, "create_competency_domain",
            "Legt einen neuen Kompetenzbereich für ein Fach/eine Klassenstufe an (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(competencyTools.UpdateCompetencyDomain, "update_competency_domain",
            "Ändert Name/Kürzel eines Kompetenzbereichs (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(competencyTools.AddCompetencyItem, "add_competency_item",
            "Fügt einem Kompetenzbereich eine Einzelkompetenz hinzu (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(competencyTools.UpdateCompetencyItem, "update_competency_item",
            "Ändert Code/Beschreibung einer Einzelkompetenz (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(competencyTools.RemoveCompetencyItem, "remove_competency_item",
            "Entfernt eine Einzelkompetenz aus einem Kompetenzbereich (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddWriteTool(untisComparisonTools.ApplyUntisAbsenceStatus, "apply_untis_absence_status",
            "Übernimmt einen Statusvorschlag für eine über get_untis_absence_rows gelieferte row-id (Bestätigung durch den Nutzer nötig, nennt keinen Schülernamen).");

        AddDestructiveWriteTool(lessonPlanTools.DeleteLesson, "delete_lesson",
            "Löscht eine Einzelstunde endgültig, ohne Papierkorb (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddDestructiveWriteTool(competencyTools.DeleteSubject, "delete_subject",
            "Löscht ein Fach endgültig, ohne Papierkorb (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");
        AddDestructiveWriteTool(competencyTools.DeleteCompetencyDomain, "delete_competency_domain",
            "Löscht einen Kompetenzbereich endgültig samt Einzelkompetenzen, ohne Papierkorb (Bestätigung durch den Nutzer nötig).");

        System.Diagnostics.Debug.Assert(
            toolCollection.Select(t => t.ProtocolTool.Name).OrderBy(n => n)
                .SequenceEqual(McpToolScope.AllowedReadTools.Concat(McpToolScope.AllowedWriteTools)
                    .Concat(McpToolScope.AllowedDestructiveWriteTools).OrderBy(n => n)),
            "Registrierte MCP-Tools weichen von McpToolScope ab.");

        return new McpServerOptions
        {
            ServerInfo = new Implementation { Name = "LehrerApp", Version = "1.0.0" },
            Capabilities = new ServerCapabilities { Tools = new ToolsCapability() },
            ToolCollection = toolCollection,
        };
    }
}