class StateMachine{     private int state = 0;    // 創建一個用來存儲結果的 Task<int>

，類似於 goroutine 和 Java Virtual Thread，            FailTask(ResultTask, ex);        }    }}

mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null，
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
，所以正常執行路徑最終隻是不斷遞歸調用，Runtime Async 在沒有發生暫停的情況下，結果如下	
：
測試結果原始數據如下：
Benchmark
Ops
Async1 Time/op
Async2 Time/op
Ratio
Async1 Throughput
Async2 Throughput
Async1 Total Alloc
Async2 Total Alloc
Async1 Bytes/op
Async2 Bytes/op
Async1 Gen0
Async2 Gen0
Synchronous baseline
100.0M
0.33 ns
0.33 ns
1.00×
3.008B ops/s
3.004B ops/s
696 B
696 B
0
0
0
0
Async method, no suspension
100.0M
6.58 ns
0.34 ns
19.63×
152.0M ops/s
2.984B ops/s
7.20 GB
696 B
72.0000
0
459
0
Completed Task await
100.0M
4.01 ns
0.33 ns
12.02×
249.1M ops/s
2.995B ops/s
7.20 GB
696 B
72.0000
0
459
0
Completed ValueTask await
100.0M
0.75 ns
0.33 ns
2.25×
1.329B ops/s
2.987B ops/s
696 B
696 B
0
0
0
0
Task.Yield suspension
100.0M
242.89 ns
34.68 ns
7.00×
4.12M ops/s
28.84M ops/s
992 B
1,000 B
0
0
0
0
ThreadPool continuation
100.0M
324.78 ns
102.35 ns
3.17×
3.08M ops/s
9.77M ops/s
16.00 GB
15.20 GB
160.0000
152.0000
1,027
969
TaskCompletionSource continuation
100.0M
455.50 ns
114.16 ns
3.99×
2.20M ops/s
8.76M ops/s
16.00 GB
16.00 GB
160.0001
160.0000
1,027
1,021
Async state-machine chain
100.0M
678.33 ns
91.68 ns
7.40×
1.47M ops/s
10.91M ops/s
30.10 GB
19.20 GB
300.9802
192.0000
1,927
1,226
結果簡直令人震驚！JIT 很難再把它重新恢複出來。這樣一來
，但實際上大部分負載都是同步的	
。卻同時還有 Program:Fib(int):System.Threading.Tasks.Task`1[int]:this呢？這是因為 Runtime Async 內部的方法調用采用新的 Async Calling Convention，沿著 Async Calling Convention 返回給上一層。
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，                        // 當 Task.Delay 完成後，Green Thread 和硬件安全機製也有衝突。並不保證恢複執行時仍然運行在原來的係統線程上。但沒有發生暫停。

這樣一來，檢查返回的 Continuation 是否為 null ，直接返回結果 。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 。由 JIT 直接處理和優化。幾乎完全消除了傳統 async 的開銷 ，

其次，此時 eax中就是有效的返回值
，這套調用約定會在在普通的方法調用約定之外
，awaiter 和 continuation 之間的交互 。裏麵存儲了保存的異步狀態 。其實是不知道一個異步調用到底會不會真正暫停的。

Program:Fib(int):int:this    ; await Fib(n - 1)    lea      edx, [rbx-0x01]              ; n - 1    mov      rdi, r14                     ; this    xor      rsi, rsi                     ; null Continuation    call     [Program:Fib(int):int:this]    mov      r12d, eax                    ; result1    test     rcx, rcx                     ; Continuation == null?    jne      SHORT SUSPEND_FIRST    ; await Fib(n - 2)    lea      edx, [rbx-0x02]              ; n - 2    mov      rdi, r14                     ; this    xor      rsi, rsi                     ; null Continuation    call     [Program:Fib(int):int:this]    mov      ebx, eax                     ; result2    test     rcx, rcx                     ; Continuation == null?    jne      SHORT SUSPEND_SECOND    ; 兩個調用都同步完成的情況，隨後再根據需要動態擴張，無法在編譯 GetDataAsync的時候看到 GetValueAsync的具體實現。那到運行時，這時候當前 Fib自己也必須暫停。Runtime Async 的 Continuation 隻是一個非常輕量級的對象
	，用戶並不能直接使用。狀態機會繼續執行剩餘的代碼。
這麽一來，也無法做任何優化，一旦大量代碼具有這種要求，並通過 MoveNext、調用棧以及運行時調度所需的各種元數據。
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，每個狀態對應著 await 關鍵字的邊界
。使狀態機再次執行 MoveNext
。等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停
TaskCompletionSource continuation
：異步方法	，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，異步方法的返回值是一個 Task或 Task<T>，而是通過 AsyncTaskMethodBuilder<int>來創建並完成代表整個異步方法的 Task<int>。
另外，但在整個異步調用鏈中，整個調用鏈中根本沒有創建任何 Task對象，傳統 async/await 模型每遇到一個異步方法就得進行狀態機的變換，因此 Runtime Async 的開銷遠小於 Green Thread
。
首先
，如果為 null 說明已經同步完成，那麽它就會直接返回正常的結果
，C# 編譯器什麽都不做，Runtime Async 的內存分配都比傳統 async 少了很多。這與傳統 async 的執行模型有本質區別。當異步調用沒有真正發生暫停時，async 關鍵字其實並不是必須的，執行速度跟同步方法的基線幾乎沒有差別。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，
首先 async/await 模型下
，
總結
Runtime Async 是 .NET 11 引入的一套全新的異步執行機製	。由於 JIT 能夠直接看到完整的異步調用控製流
，例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量
、會觸發此前注冊的 continuation，從而減少內存分配
。並且 JIT 能證明這個 Task 不會逃逸，C# 編譯器在變換異步方法的時候，例如 goroutine 的用戶棧初始大小大約就是 2 KB，甚至比直接使用係統線程還要慢
。
再有，但 C# 編譯器已經提前把這種高層異步語義拆散了，因此它們都可以直接通過寄存器傳遞，因此，                    CompleteTask(ResultTask, 42);                    return;                }            }        }        catch (Exception ex)        {             // 如果在 MoveNext 中拋出了異常，由於 Green Thread 並不是操作係統線程，考慮下麵這個遞歸計算斐波那契數列的異步方法：
class Program{     async Task<int> Fib(int n)    {         if (n <= 1)            return n;        return await Fib(n - 1) + await Fib(n - 2);    }}
我們編譯出程序集後讓 ILSpy 反編譯 IL 得到
	：
internal class Program{ 	[MethodImpl(MethodImplOptions.Async)]	[NullableContext(1)]	public Task<int> Fib(int n)	{ 		//IL_0026: Expected O, but got I4		//IL_0006: Expected O, but got I4		if (n > 1)		{ 			int num = AsyncHelpers.Await(Fib(n - 1));			int num2 = AsyncHelpers.Await(Fib(n - 2));			return (Task<int>)(num + num2);		}		return (Task<int>)n;	}}
除了原始邏輯之外什麽狀態機都沒有！JIT 實際上會生成一個采用 Async Calling Convention 的內部版本 Program:Fib(int):int:this，Fib 的簽名仍然是 Task<int> Fib(int)。而不需要先包裝到某個對象中再返回。這會使很多原本可以跨方法進行的優化變得非常困難。並在函數返回時檢查普通調用棧中的返回地址是否與 Shadow Stack 一致。為什麽上麵明明有 Program:Fib(int):int:this	，
傳統 async 的局限性
你可能會注意到，
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
，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>，因此傳入的 Continuation為 null。例如在 C++ 中
，返回值和 Continuation 都可以被放進寄存器裏。
當第一次調用異步方法時
，運行時會再次進入這個 Runtime Async 方法，同樣采用了 async/await 模型，於是誕生了諸如 ValueTask這樣的優化方案
，預熱之後各個測試運行一億次，在所有測試中	
，Green Thread 需要運行時在用戶態實現線程調度，
等到被等待的異步操作完成以後，這在高性能場景下可能會帶來額外的內存分配。而真正暫停時也隻需要為實際使用的狀態付費	。被等待操作的返回值或異常狀態等等。就存在進一步通過逃逸分析消除這次分配。實際的 C# 並不會直接操作 Task
，雖然 async/await 提供了簡潔的異步編程模型，
但如果執行到某個 await 時	，從而簡化了異步編程的複雜性。    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
。調用方在收到非空的 Continuation 後，直接調用普通方法
Async method, no suspension：異步方法，MoveNext方法通常非常大，而這個同步方法又調用了另一個異步方法
，從而避免了線程切換的開銷	。傳入的 Continuation 為 null
，並且由於被暫停的代碼是在之後才被恢複執行的，對比 .NET 10 的傳統 async（Async1）。運行時還需要處理 Green Thread 與係統線程之間的切換、因此運行時不僅需要切換普通棧指針，也沒有任何狀態機的開銷
。於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。因為它包含了整個異步方法的邏輯。JIT 可以直接看到這個方法原始的異步控製流
，並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯。
上述問題在暫停真正發生的情況下其實並不是什麽太大的問題，
這個測試包含了各種不同的場景：
Synchronous baseline：同步基準測試
，直到整個異步調用鏈完成。等待一個 Task.Yield 導致的暫停
ThreadPool continuation	：異步方法
，await關鍵字會暫停 GetDataAsync方法的執行
，每個部分在 await 處暫停，
傳統 async/await
.NET 自古以來就提供了 async/await 異步編程模型，於是這部分的開銷直接歸零。就是：
var (result1, continuation1) = Fib(null, n - 1);if (continuation1 != null)    Suspend(continuation1);var (result2, continuation2) = Fib(null, n - 2);// ...
當然，JIT 給我們編譯出來了類似下麵的代碼，Runtime Async 保留普通返回值原本的 ABI，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，並把之前保存的 Continuation 作為額外參數傳回來
。因此在涉及係統調用時	
，再額外傳遞一個 Continuation 對象
。C# 之所以要求 async 關鍵字，等待一個已經完成的 ValueTask
Task.Yield suspension：異步方法
，說明被調用的 Fib沒有同步完成。
在 x64 上，因此至少需要保存寄存器狀態、所有的異步抽象開銷全部消失了！    mov      rdi, rcx    mov      rsi, 0x...                   ; Continuation type    call     [CORINFO_HELP_ALLOC_CONTINUATION]    mov      r15, rax    mov      dword ptr [r15+0x4C], r12d   ; 保存 Fib(n - 1) 的結果    ; ... 保存其他需要保存的狀態 ...    mov      rcx, r15                     ; return Continuation    ret; --------------------------------------------Program:Fib(int):Task<int>:this    mov      rdi, rbx                     ; this    mov      edx, r15d                    ; n    xor      rsi, rsi                     ; null Continuation    call     [Program:Fib(int):int:this]  ; 調用真正的 Runtime Async 方法    mov      ebx, eax                     ; result    test     rcx, rcx                     ; Continuation == null?    jne      THUNK_SUSPENDED    ; return Task.FromResult(ebx)    mov      rax, <Task<int>>    retTHUNK_SUSPENDED:    ; var task = new RuntimeAsyncTask<int>();    ; 把 continuation 連接到 task;    ; return task;

可以看到對於這個方法 ，並不需要為每一層 async 調用創建額外的結果包裝對象，這破壞了 JIT 對整個異步調用鏈的優化能力。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 。

也就是說 ，直到 Task.Delay完成，Runtime Async 也有顯著的性能提升
，await 不是一個普通的識別符，因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界 ，

運行後 ，轉而開發 Runtime Async 。保存這這些東西隻需要幾十個字節 ，

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，一個普通的方法調用類似於
：

result = B(args);

而在 Runtime Async 中，真正的係統調用最終仍然需要由底層承載它的係統線程來執行。測試代碼見
：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d 。這個 Task<int> 會在當前異步方法完成時被設置為完成狀態。類似的原因， // 這樣調用方在 await GetDataAsync() 時就能接收到異常並進行處理。從而進一步導致 JIT 看不到整個異步調用鏈，額外的 Continuation 也走寄存器，整個異步方法就被拆分成了多個狀態機的狀態，被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點。輪到 JIT 編譯器這個方法的時候總該能判斷了吧？

其實也不行。Task.Delay(1000)是一個異步操作，

例如  ，那麽當前異步調用鏈就需要暫停
。調度行為和運行時高度耦合
 ，例如 Intel CET Shadow Stack 會由硬件維護一份受保護的返回地址棧 ，但 C++ 並不要求 async 關鍵字。最簡單的辦法就是將異步方法拆分成多個部分，

Green Thread

其實在本文即將重點介紹的 Runtime Async 之前，

不過相信你會發現，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
 。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，而是直接返回 T的值
。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。

Runtime Async 給 .NET 運行時引入了一套全新的調用約定 
：Async Calling Convention
。從而編譯器會以 await 為邊界，也就是說，這意味著整個調用鏈中沒有創建任何 Task對象 ，既然 C# 編譯器無法判斷 ，它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機，而 Green Thread 通常會在用戶態自行切換調用棧，這樣的調用鏈實際上是同步的。無論暫停還是不暫停  ，

另外，方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行 。Runtime Async 直接把內存分配和 GC 全都降到了 0，

性能測試

接下來我們來看看 Runtime Async 的性能表現。並判斷這次調用是否發生了暫停。返回值類型已經不是原來的 Task<int>了 。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
，這套機製允許開發者以同步方式編寫異步代碼，如果 thunk 後續能夠被內聯，

那你說，

最終，async/await 模型下， // continuation 最終在哪裏執行取決於 awaiter 以及當前的 SynchronizationContext / TaskScheduler 等。

測試目前最新的 .NET 11 每日構建版本的 Runtime Async（Async2） ，隻要目標架構的調用約定允許 ，正常返回值和額外的 Continuation 都屬於調用約定的一部分，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 ，

mov r14, rdi ; thismov r15, rsi ; Continuationmov ebx, edx ; n

(result, continuation) = B(continuation, args);

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

async Task<int> A(){     return await B();}

xor      rsi, rsicall     [Program:Fib(int):int:this]mov      ebx, eaxtest     rcx, rcx       ; Continuation 是否為 null