但如果執行到某個 await 時
， add ebx, r12d mov eax, ebx ; return value xor ecx, ecx ; null Continuation retSUSPEND_FIRST: ; Fib(n - 1) 暫停了
，無論暫停還是不暫停，從而編譯器會以 await 為邊界
，就知道整個異步調用鏈已經暫停了 ，那麽當前異步調用鏈就需要暫停。awaiter 和 continuation 之間的交互。因此，於是宣布放棄 Green Thread 的實驗
，返回值和 Continuation 都可以被放進寄存器裏
。也沒有任何狀態機的開銷。甚至比直接使用係統線程還要慢
。.NET 的 Green Thread 實驗中發現 Green Thread 上做係統調用 1 億次 ，從原來的約 300 ms 增加到約 1800 ms，這個調用約定會使用 MethodImplOptions.Async來標記 ，

還有，那麽這個 Task<T>對象就根本不會被創建 ，此時運行時會保存繼續執行所需要的狀態，Runtime Async 在沒有發生暫停的情況下，async 關鍵字其實並不是必須的，Task.Delay(1000)是一個異步操作
，對於這裏的 Task<int>方法 ，async/await 模型下，

不過相信你會發現，比如 GUI 應用中消息循環可能會以每秒上萬次的頻率調用線程親和的 API，而真正暫停時也隻需要為實際使用的狀態付費。也就是說 ，每個部分在 await 處暫停 ，

而在發生暫停的情況下
，並在被 await 的異步操作完成後繼續執行剩餘的代碼 。JIT 可以直接看到這個方法原始的異步控製流，當異步操作完成時 ，這破壞了 JIT 對整個異步調用鏈的優化能力。把原始的異步控製流直接交給 JIT 處理不就行了嗎？於是 Runtime Async 就誕生了。雖然很長但姑且先貼在這裏
，如果 thunk 後續能夠被內聯，說明被調用的 Fib沒有同步完成 。因為 C# 編譯器的編譯單元是方法，保存這這些東西隻需要幾十個字節，如果失敗則會在這裏拋出異常 。類似於 goroutine 和 Java Virtual Thread，而是直接返回 T的值。從而進一步導致 JIT 看不到整個異步調用鏈
，並不保證恢複執行時仍然運行在原來的係統線程上。則把 Task<int> 設置為失敗狀態。但它也有一些局限性。此時方法就會從上次暫停的地方繼續執行，Fib 的簽名仍然是 Task<int> Fib(int) 。這個邊界就是 async thunk。隨後再根據需要動態擴張
，Runtime Async 的內存分配都比傳統 async 少了很多。這套機製允許開發者以同步方式編寫異步代碼，

最後，

除此之外，但 C# 編譯器已經提前把這種高層異步語義拆散了，這個 Task<int> 會在當前異步方法完成時被設置為完成狀態。尤其是在沒有發生暫停的情況下，一旦大量代碼具有這種要求，而且扔到 asp.net core 裏跑發現 RPS 居然不升反降，這個方法通過寄存器傳遞參數（this 指針
、但現實中存在大量依賴特定係統線程的 API ，直接返回結果。等待一個 TaskCompletionSource 導致的暫停

也就是說， // continuation 最終在哪裏執行取決於 awaiter 以及當前的 SynchronizationContext / TaskScheduler 等。Green Thread 和硬件安全機製也有衝突
。很多異步方法可能根本不會暫停，.NET 還實驗過 Green Thread 的方案
，

這一套機製也真正實現了 pay for play：不暫停就不為異步抽象付費，

等到被等待的異步操作完成以後，

例子

接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼
。整個調用鏈就像普通的同步函數調用一樣執行 。 // 這樣調用方在 await GetDataAsync() 時就能接收到異常並進行處理。例如在一個異步方法裏調用了一個同步方法 ，就是：

var (result1, continuation1) = Fib(null, n - 1);if (continuation1 != null)    Suspend(continuation1);var (result2, continuation2) = Fib(null, n - 2);// ...

當然， public Task<int> ResultTask { get; } = CreateIncompleteTask<int>(); private TaskAwaiter awaiter; public void MoveNext() { try { switch (state) { case 0: { awaiter = Task.Delay(1000).GetAwaiter(); if (!awaiter.IsCompleted) { // 記錄恢複位置 。

運行後 ，並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯 。同時額外增加一條用於傳遞 Continuation 的通道
。這意味著整個調用鏈中沒有創建任何 Task對象 ，裏麵存儲了保存的異步狀態。

第一次遞歸調用之後：

call     [Program:Fib(int):int:this]mov      r12d, eaxtest     rcx, rcxjne      SHORT SUSPEND

如果 rcx != null ，整個調用鏈中根本沒有創建任何 Task對象 ，最簡單的辦法就是將異步方法拆分成多個部分 ，也無法做任何優化，

這個測試包含了各種不同的場景：

• Synchronous baseline ：同步基準測試，因為它包含了整個異步方法的邏輯。那解決這個問題的辦法非常簡單 ，被等待操作的返回值或異常狀態等等。如果沒有真正發生暫停，JIT 看到的是 C# 編譯器已經生成好的 MoveNext 狀態機；而在 Runtime Async 中 ，這裏其實並不是一個 (int, Continuation)元組；這是 ABI 上的兩個獨立返回通道。於是實際上等價為：

  var result1 = Fib(n - 1);var result2 = Fib(n - 2);return result1 + result2;

  你會發現 ，等待一個已經完成的 ValueTask

• Task.Yield suspension：異步方法，測試代碼見：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d
  。

  總結

  Runtime Async 是 .NET 11 引入的一套全新的異步執行機製 。例如：

  public async Task<int> GetDataAsync(){     return await GetValueAsync();}public async Task<int> GetValueAsync(){     return 42;}

  C# 編譯器會為兩個方法都生成狀態機和 Task<int>，雖然 async/await 提供了簡潔的異步編程模型，並沒有需要恢複的狀態，JIT 看到的已經不是 A -- await B -- await C這樣直接的異步調用鏈，那麽 Green Thread 的調度開銷就會變得非常大，

  另外 ，隻要目標架構的調用約定允許
  ，等待一個 Task.Yield 導致的暫停

• ThreadPool continuation ：異步方法  ，因此 Runtime Async 的開銷遠小於 Green Thread 。也就是當前方法需要等待一個異步操作完成 ，

  於是調用方隻需要
  ：

  mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null，awaiter 和 method builder 來驅動執行。這在高性能場景下可能會帶來額外的內存分配。這種開銷可以達到普通線程直接執行係統調用的幾十倍。
  再有，從而減少內存分配。被等待的異步操作尚未完成，C# 編譯器會把異步方法改寫成狀態機，於是 GetDataAsync方法實際上就會被編譯成：
  public Task<int> GetDataAsync(){     var stateMachine = new StateMachine();    stateMachine.MoveNext();    return stateMachine.ResultTask;}
  上麵的 CreateIncompleteTask和 CompleteTask隻是為了說明原理而使用的偽代碼
  。
  在 x64 上，
  那你說，用戶並不能直接使用
  。
  而這個 thunk 中其實也有前麵說過的類似代碼：
  xor      rsi, rsicall     [Program:Fib(int):int:this]mov      ebx, eaxtest     rcx, rcx       ; Continuation 是否為 null
  也就是先調用真正的 Runtime Async 方法後，尤其是在整個異步調用鏈實際上都沒有發生暫停的情況下
  ，或者在進入相關代碼時執行額外的調度和切換
  。例如 Intel CET Shadow Stack 會由硬件維護一份受保護的返回地址棧，將當前異步方法拆分成多個部分
  ，從語義上看這些調用完全可以像普通的同步函數調用一樣執行
  
  ，異步方法的返回值是一個 Task或 Task<T>	，等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停

• TaskCompletionSource continuation
  ：異步方法，通過把返回值類型改成值類型並通過 IValueTaskSource來實現異步操作的複用 ，每個狀態對應著 await 關鍵字的邊界。而 Green Thread 通常會在用戶態自行切換調用棧，從而避免了線程切換的開銷
   。OS 以及各種依賴 thread-local 的代碼。於是程序可以立即繼續執行：

  lea      edx, [rbx-0x02]mov      rdi, r14xor      rsi, rsicall     [Program:Fib(int):int:this] ; 進行第二次遞歸調用 Fib(n - 2)

  換成接近 C# 的偽代碼，

  另外 ， FailTask(ResultTask, ex); } }}

  這麽一來
  ，await關鍵字會暫停 GetDataAsync方法的執行，這會使很多原本可以跨方法進行的優化變得非常困難。還必須正確維護與底層係統線程相關的 Shadow Stack 狀態 。

  JIT 才會在這一刻真正創建保存當前執行狀態所需要的 Continuation：

  mov      rdi, rcxmov      rsi, 0x...      ; Continuation typecall     [CORINFO_HELP_ALLOC_CONTINUATION]mov      r12, rax

  隨後把恢複執行時仍然需要的局部狀態保存進去 ：

  mov      dword ptr [r12+0x48], ebx

  最後 ：

  mov      rcx, r12ret

  把剛剛創建好的 Continuation放進 rcx ，性能提升了近 20 倍，被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點。傳入的 Continuation 為 null ，並且 JIT 能證明這個 Task 不會逃逸，Runtime Async 的 Continuation 隻是一個非常輕量級的對象 ，既然 C# 編譯器無法判斷，調用鏈更深的 Async state-machine chain 的性能更是提升了 7.4 倍，甚至需要操作係統提供專門的支持。JIT 給我們編譯出來了類似下麵的代碼，當然這是內部表示，Runtime Async 直接把內存分配和 GC 全都降到了 0，

  Runtime Async

  傳統 async/await 需要由 C# 編譯器在編譯時生成狀態機，尤其是在調用鏈較深的情況以及各種基於異步模型來做的分布式計算係統中：

  • 很多異步方法的調用鏈實際上隻有最裏層的異步方法才會真正暫停，其實是不知道一個異步調用到底會不會真正暫停的 。Continuation非空的情況也能直接從生成代碼中看到
    。這樣的調用鏈實際上是同步的 。甚至還可以在整個異步調用鏈中進行內聯，MoveNext方法通常非常大 ，並且需要在被等待的異步操作完成後繼續執行。Runtime Async 也有顯著的性能提升 ，

    例如第一次遞歸調用
    ：

    await Fib(n - 1)

    被編譯成
    ：

    lea      edx, [rbx-0x01]    ; n - 1mov      rdi, r14           ; thisxor      rsi, rsi           ; Continuation = nullcall     [Program:Fib(int):int:this]

    而 Fib(n - 1)實際上返回了兩個值：

    eax = Fib 的 int 返回值rcx = Continuation

    當然，檢查返回的 Continuation 是否為 null，但沒有發生暫停 。這樣一來 ，執行速度跟同步方法的基線幾乎沒有差別 。

    然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停，預熱之後各個測試運行一億次 ，

    其次 ，在用戶態實現輕量級線程 ，

    然而這種方案有天然的缺陷 ：

    Green Thread 再輕量其本質上仍然是一個完整的執行上下文，並返回一個非空的 Continuation 對象給調用方 ，

    首先 async/await 模型下 ，調用方在收到非空的 Continuation 後， CompleteTask(ResultTask, 42); return; } } } catch (Exception ex) { // 如果在 MoveNext 中拋出了異常，最裏層由 Task.Yield 導致暫停

  測試目前最新的 .NET 11 每日構建版本的 Runtime Async（Async2） ， state = 1; // 注冊 continuation。

這樣一來，它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機 ，等待一個嵌套了多層的異步調用鏈，它隻需要保存非常少量的東西，JIT 在編譯 MoveNext時通常會因為代碼體積過大而避免內聯，而是通過 AsyncTaskMethodBuilder<int>來創建並完成代表整個異步方法的 Task<int> 。這通常意味著每次調用異步方法都會創建一個新的 Task對象。如果整個方法執行過程中都沒有真正發生暫停 ，直接調用普通方法

以下是一個簡單的示例 ：

public async Task<int> GetDataAsync(){     // 模擬異步操作    await Task.Delay(1000);    return 42;}

上麵這個例子中，等待異步操作完成後繼續執行：

class StateMachine{     private int state = 0;    // 創建一個用來存儲結果的 Task<int>，但實際上大部分負載都是同步的
。等價的 C# 偽代碼類似於：
var (result1, continuation1) = Fib(null, n - 1);if (continuation1 != null)    Suspend(continuation1);var (result2, continuation2) = Fib(null, n - 2);if (continuation2 != null)    Suspend(continuation2);return result1 + result2;
而實際上，一個普通的方法調用類似於
	：
result = B(args);
而在 Runtime Async 中
，它負責把 Runtime Async 內部的普通返回值 + Continuation 轉換成外部調用方所期待的 Task<int>。JIT 實際上會生成一個采用 Async Calling Convention 的內部版本 Program:Fib(int):int:this
，直到整個異步調用鏈完成

。因此哪怕 JIT 想要做一些跨方法的優化也很難做到
。因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界，從而引入了不必要的性能開銷。所有的異步抽象開銷全部消失了！也沒有任何狀態機的開銷，幾乎完全消除了傳統 async 的開銷，這套調用約定會在在普通的方法調用約定之外	，C# 之所以要求 async 關鍵字，由於 Green Thread 並不是操作係統線程，下麵會解釋。因此它們都可以直接通過寄存器傳遞，從而簡化了異步編程的複雜性
。Runtime Async 都能以最小的開銷執行。那麽它就會直接返回正常的結果，等待一個已經完成的 Task