.NETでTCP（TcpClientとTcpListener）

Client.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Tcp.ConsoleApp {
	// クライアント
	public class Client<TRequest, TResponse> {
		// 接続先のエンドポイント
		private readonly IPEndPoint _endpoint;

		public Client(IPEndPoint endpoint) {
			_endpoint = endpoint;
		}

		// サーバにリクエストを送信してレスポンスを受信する
		public async Task<TResponse> Send(TRequest request) {
			using (var client = new TcpClient()) {
				// 1. サーバに接続
				await client.ConnectAsync(_endpoint.Address, _endpoint.Port);

				using (var stream = client.GetStream()) {
					// 2. サーバにリクエストを送信する
					Console.WriteLine($"Client send: {request}");
					stream.WriteObject(request);

					// 3. サーバからレスポンスを受信する
					var response = stream.ReadObject<TResponse>();
					Console.WriteLine($"Client received: {response}");

					return response;
				}
			}
		}
	}
}

Message.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Tcp.ConsoleApp {
	// メッセージ
	[Serializable]
	public class Message {
		public int Id { get; set; }
		public string Content { get; set; }

		public override string ToString() {
			return $@"{{ {nameof(Id)} = {Id}, {nameof(Content)} = ""{Content}"" }}";
		}
	}
}

ObjectConverter.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Runtime.Serialization;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Tcp.ConsoleApp {
	// オブジェクトとバイト配列の変換
	public class ObjectConverter<TObject> {
		private readonly IFormatter _formatter;

		public ObjectConverter(IFormatter formatter = null) {
			_formatter = formatter ?? new BinaryFormatter();
		}

		// オブジェクト=>バイト配列
		public byte[] ToByteArray(TObject obj) {
			using (var stream = new MemoryStream()) {
				_formatter.Serialize(stream, obj);
				return stream.ToArray();
			}
		}

		// バイト配列=>オブジェクト
		public TObject FromByteArray(byte[] bytes) {
			using (var stream = new MemoryStream(bytes)) {
				return (TObject)_formatter.Deserialize(stream);
			}
		}
	}
}

Program.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Tcp.ConsoleApp {
	class Program {
		static void Main(string[] args) {
			// サーバが接続を待つエンドポイント
			// であり
			// クライアントが接続するサーバのエンドポイント
			var endpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Loopback, 54321);

			// サーバ
			var server = new Server<Message, Message>(
				endpoint,
				// リクエストからレスポンスを作る処理
				request => new Message {
					Id = request.Id,
					// メッセージの文字列を逆順にする
					Content = new string(request.Content.Reverse().ToArray()),
				});
			// 接続を待機
			var task = Task.Run(() => server.Listen());

			// クライアント
			Task.WaitAll(
				// リクエストを送信してレスポンスを受信
				new Client<Message, Message>(endpoint).Send(new Message { Id = 10, Content = "あいうえお" }),
				new Client<Message, Message>(endpoint).Send(new Message { Id = 20, Content = "かきくけこ" }),
				new Client<Message, Message>(endpoint).Send(new Message { Id = 30, Content = "さしすせそ" })
			);

			// サーバを終了
			server.Close();
			// サーバの終了処理、Taskの管理、エラー処理あたりが微妙
		}
	}
}

Server.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Tcp.ConsoleApp {
	// サーバ
	public class Server<TRequest, TResponse> {
		// 接続を待つエンドポイント
		private readonly IPEndPoint _endpoint;

		// リクエストからレスポンスを作成する処理
		private readonly Func<TRequest, TResponse> _processor;

		// TCPリスナー
		private readonly TcpListener _listener;

		public Server(IPEndPoint endpoint, Func<TRequest, TResponse> processor) {
			_endpoint = endpoint;
			_processor = processor;
			_listener = new TcpListener(_endpoint);
		}

		// クライアントからリクエストを受信してレスポンスを送信する
		private void Receive(TcpClient client) {
			using (client)
			using (var stream = client.GetStream()) {
				// 3. クライアントからリクエストを受信する
				var request = stream.ReadObject<TRequest>();

				// 4. リクエストを処理してレスポンスを作る
				var response = _processor(request);

				// 5. クライアントにレスポンスを送信する
				stream.WriteObject(response);
			}
		}

		// 接続を待つ
		public async Task Listen() {
			Console.WriteLine($"Server listen:");
			// 1. クライアントからの接続を待つ
			_listener.Start();

			while (true) {
				// 2. クライアントからの接続を受け入れる
				var client = await _listener.AcceptTcpClientAsync();
				Console.WriteLine($"Server accepted:");

				var task = Task.Run(() => Receive(client));

				// Taskの管理やエラー処理は省略
			}
		}

		// 終了する
		public void Close() {
			_listener.Stop();
		}
	}
}

StreamExtensions.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Tcp.ConsoleApp {
	public static class StreamExtensions {
		// オブジェクトの読み込み
		public static TObject ReadObject<TObject>(this Stream stream) {
			using (var reader = new BinaryReader(stream, Encoding.UTF8, true)) {
				// 長さを読み込んでから、バイト配列を読み込む
				var length = reader.ReadInt32();
				var bytes = reader.ReadBytes(length);

				var converter = new ObjectConverter<TObject>();
				return converter.FromByteArray(bytes);
			}
		}

		// オブジェクトの書き込み
		public static void WriteObject<TObject>(this Stream stream, TObject obj) {
			using (var writer = new BinaryWriter(stream, Encoding.UTF8, true)) {
				var converter = new ObjectConverter<TObject>();
				var bytes = converter.ToByteArray(obj);

				// 長さを書き込んでからバイト配列を書き込む
				writer.Write(bytes.Length);
				writer.Write(bytes);
			}
		}
	}
}