Создание оболочки библиотеки, использующей асинхронный шаблон на основе событий, для использования с Async/Await.

Проблема заключается в том, что после завершения вашего метода Process ваша локальная переменная ServiceClient имеет право на сборку мусора и может быть собрана до запуска события, поэтому возникает состояние гонки.

Чтобы избежать этого, я бы определил ProcessAsync как метод расширения на тип:

public static class ServiceClientExtensions
{
    public static Task<string> ProcessAsync(this ServiceClient client, Stream data)
    {
        var tcs = new TaskCompletionSource<string>();

        EventHandler resultHandler = null;
        resultHandler = (sender, e) => 
        {
            client.OnResult -= resultHandler;
            tcs.SetResult(e.Result);
        }

        EventHandler errorHandler = null;
        errorHandler = (sender, e) =>
        {
            client.OnError -= errorHandler;
            tcs.SetException(new Exception(e.ErrorMessage));
        };

        client.OnResult += resultHandler;
        client.OnError += errorHandler;

        client.Send(data);
        return tcs.Task;
    }
}

И потреблять это так:

public async Task ProcessAsync()
{
    var client = new ServiceClient();
    string result = await client.ProcessAsync(stream);
}

Редактировать: @usr указывает, что обычно операции ввода-вывода должны сохранять ссылку на того, кто их вызвал, что не так, как мы видим здесь. Я согласен с ним, что такое поведение немного своеобразно и, вероятно, должно сигнализировать о какой-то проблеме с дизайном/реализацией объекта ServiceClient. Я бы посоветовал, если это возможно, посмотреть реализацию и посмотреть, есть ли что-то, что может привести к тому, что ссылка не останется корневой.

Думаю, я должен ответить на это.

public static Task<string> Process(Stream data)
{
    var handle = new AutoResetEvent(false);
    var client = new ServiceClient();
    var tcs = new TaskCompletionSource<string>();

    client.OnResult += (sender, e) =>
    {
        tcs.SetResult(e.Result);
        handle.Set();
    };

    client.OnError += (sender, e) =>
    {
        tcs.SetException(new Exception(e.ErrorMessage));
        handle.Set();
    };

    client.Send(data);

    handle.WaitOne(10000); // wait 10 secondds for results
    return tcs.Task;
}