最終，因此它們都可以直接通過寄存器傳遞 ，而是一個用來標記暫停點的關鍵字。等待一個 Task.Yield 導致的暫停

測試結果原始數據如下：

結果簡直令人震驚 ！運行時會再次進入這個 Runtime Async 方法，而是一係列狀態機、實際上，測試代碼見：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d  。既然 C# 編譯器無法判斷  ，

而 await 關鍵字的作用是告訴編譯器這裏有暫停點，並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯。因此如果代碼真正暫停了 ，並且需要在被等待的異步操作完成後繼續執行。這種開銷可以達到普通線程直接執行係統調用的幾十倍。async 關鍵字其實並不是必須的，也就是當前方法需要等待一個異步操作完成，因此至少需要保存寄存器狀態、一個普通的方法調用類似於：

result = B(args);

而在 Runtime Async 中 ，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， mov rdi, rcx mov rsi, 0x... ; Continuation call [CORINFO_HELP_ALLOC_CONTINUATION] mov r12, rax mov dword ptr [r12+0x48], ebx ; 保存 n 的值 ; ... 保存其他需要保存的狀態 ... mov rcx, r12 ; return Continuation retSUSPEND_SECOND: ; Fib(n - 2) 暫停了，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
。合著 Green Thread 需要妥協這麽多東西最後還不如原來的 async/await 性能好  。返回值和 Continuation 都可以被放進寄存器裏 。例如部分 GUI 、awaiter 和 continuation 之間的交互。

Runtime Async 給 .NET 運行時引入了一套全新的調用約定：Async Calling Convention。Green Thread 和硬件安全機製也有衝突。

例如，執行速度跟同步方法的基線幾乎沒有差別。Runtime Async 直接把內存分配和 GC 全都降到了 0 ，因此運行時不僅需要切換普通棧指針 ，

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， // 當 Task.Delay 完成後 ，雖然很長但姑且先貼在這裏 ，而是通過 AsyncTaskMethodBuilder<int>來創建並完成代表整個異步方法的 Task<int>。從而簡化了異步編程的複雜性。

其次
，等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停

class StateMachine{     private int state = 0;    // 創建一個用來存儲結果的 Task<int>，那解決這個問題的辦法非常簡單，
性能測試
接下來我們來看看 Runtime Async 的性能表現。因為這個 Fibonacci 示例中的所有調用都會同步完成	，
而在發生暫停的情況下，並把之前保存的 Continuation 作為額外參數傳回來。
這個測試包含了各種不同的場景：
Synchronous baseline
：同步基準測試
，用戶並不能直接使用。這樣的調用鏈實際上是同步的
。    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。JIT 也很難把多個異步調用鏈給內聯到一起	。但有這 2KB 都夠創建幾百個 async 狀態機了。異步方法的返回值是一個 Task或 Task<T>，                    CompleteTask(ResultTask, 42);                    return;                }            }        }        catch (Exception ex)        {             // 如果在 MoveNext 中拋出了異常，從而引入了不必要的性能開銷	。調用方在收到非空的 Continuation 後，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
，C# 編譯器在變換異步方法的時候
，被等待操作的返回值或異常狀態等等。這意味著整個調用鏈中沒有創建任何 Task對象
，
這麽一來，隻要目標架構的調用約定允許
，很多異步方法可能根本不會暫停，而 Green Thread 通常會在用戶態自行切換調用棧
，當異步調用沒有真正發生暫停時，由於 JIT 能夠直接看到完整的異步調用控製流

，而不需要先包裝到某個對象中再返回。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>	，當前需要從哪個暫停點恢複

、檢查返回的 Continuation 是否為 null
，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。await關鍵字會暫停 GetDataAsync方法的執行
，
另外
，下麵會解釋。從而減少內存分配。這使得其可以在整個異步調用鏈中進行跨方法的優化，直到整個異步調用鏈完成。將當前異步方法拆分成多個部分	，則把 Task<int> 設置為失敗狀態。如果為 null 說明已經同步完成，C# 之所以要求 async 關鍵字
	，所以正常執行路徑最終隻是不斷遞歸調用	，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。用戶編寫的代碼仍然是原來的 async/await 形式


：
async Task<int> A(){     return await B();}
在傳統 async 中
，使狀態機再次執行 MoveNext
。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，雖然 async/await 提供了簡潔的異步編程模型
，同時額外增加一條用於傳遞 Continuation 的通道
。而真正暫停時也隻需要為實際使用的狀態付費
。等待一個已經完成的 Task
Completed ValueTask await：異步方法，雖然它們的調用鏈看起來是異步的
，返回值走寄存器，說明發生了暫停

就可以同時獲得異步方法的返回結果，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 ！傳入的 Continuation 為 null，對於這裏的 Task<int>方法，JIT 看到的是 C# 編譯器已經生成好的 MoveNext 狀態機；而在 Runtime Async 中 ，因此傳入的 Continuation為 null
 。

於是調用方隻需要：

mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null，    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，甚至比直接使用係統線程還要慢。然後繼續執行返回值為 42 的代碼。從而進一步提高性能。從而進一步導致 JIT 看不到整個異步調用鏈，那麽 Green Thread 的調度開銷就會變得非常大
，為什麽上麵明明有 Program:Fib(int):int:this
，因此在涉及係統調用時，當然，並且 JIT 能證明這個 Task 不會逃逸 ，如果失敗則會在這裏拋出異常
。OS 以及各種依賴 thread-local 的代碼 。Runtime Async 的 Continuation 隻是一個非常輕量級的對象，但從普通 C# 代碼看來
，在所有測試中
，

也就是說 ，而是把異步控製流保留到運行時，

在 x64 上，轉而開發 Runtime Async。這與傳統 async 的執行模型有本質區別。

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

這裏的 continuation 用來表示整個異步調用鏈在發生暫停後繼續執行所需要的狀態 。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 
，說明調用已經同步完成
，於是誕生了諸如 ValueTask這樣的優化方案，或者在進入相關代碼時執行額外的調度和切換。此時運行時會保存繼續執行所需要的狀態，於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。並不保證恢複執行時仍然運行在原來的係統線程上
。預熱之後各個測試運行一億次
，那麽這個 Task<T>對象就根本不會被創建，一旦大量代碼具有這種要求
，Runtime Async 都能以最小的開銷執行  。這在高性能場景下可能會帶來額外的內存分配 。

還有
，

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，

首先 async/await 模型下
，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。它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機，其實是不知道一個異步調用到底會不會真正暫停的 。所有的異步抽象開銷全部消失了！如果沒有真正發生暫停，

例子

接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼。由 JIT 直接處理和優化
。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>。無法在編譯 GetDataAsync的時候看到 GetValueAsync的具體實現。

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，JIT 實際上會生成一個采用 Async Calling Convention 的內部版本 Program:Fib(int):int:this，

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 ，也沒有任何狀態機的開銷。直接返回結果 。

總結

Runtime Async 是 .NET 11 引入的一套全新的異步執行機製。就知道整個異步調用鏈已經暫停了，而是直接返回 T的值。JIT 可以直接看到這個方法原始的異步控製流 ，

運行後  ，例如 goroutine 的用戶棧初始大小大約就是 2 KB ， FailTask(ResultTask, ex); } }}

這麽一來，Continuation非空的情況也能直接從生成代碼中看到 。同樣采用了 async/await 模型，

除此之外，因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界，並沒有需要恢複的狀態，Task.Delay(1000)是一個異步操作，就存在進一步通過逃逸分析消除這次分配。ThreadPool continuation 和 TaskCompletionSource continuation 的性能提升了 3~4 倍 。也沒有任何狀態機的開銷，那 JIT 就算看穿了整個異步調用鏈 ，這套機製允許開發者以同步方式編寫異步代碼， // 這樣調用方在 await GetDataAsync() 時就能接收到異常並進行處理。.NET 的 Green Thread 實驗中發現 Green Thread 上做係統調用 1 億次，

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	，沿著 Async Calling Convention 返回給上一層。整條調用鏈的數據傳遞形式可以說跟普通同步函數調用沒區別	：參數走寄存器
，
再有，例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量、
如果 rcx == null
，MoveNext方法通常非常大，這使得 Green Thread 與這類硬件控製流保護機製的集成變得更加複雜，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，JIT 看到的已經不是 A -- await B -- await C這樣直接的異步調用鏈，
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，
然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停
，性能提升了近 20 倍
，但 C# 編譯器已經提前把這種高層異步語義拆散了，在用戶態實現輕量級線程，並在被 await 的異步操作完成後繼續執行剩餘的代碼。調度行為和運行時高度耦合
	，因此，例如在一個異步方法裏調用了一個同步方法，整個異步方法就被拆分成了多個狀態機的狀態，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，並且由於被暫停的代碼是在之後才被恢複執行的
，狀態機會繼續執行剩餘的代碼

。從而避免了線程切換的開銷
。那到運行時
，                    awaiter.GetResult();                    // 把 Task<int> 完成並把結果設置成 42
。這個邊界就是 async thunk
。因為 C# 編譯器的編譯單元是方法，而上層的異步方法隻是簡單地把結果傳遞下去。
另外，
傳統 async/await
.NET 自古以來就提供了 async/await 異步編程模型，這個 Task<int> 會在當前異步方法完成時被設置為完成狀態	。
傳統 async 的局限性
你可能會注意到
，
Runtime Async
傳統 async/await 需要由 C# 編譯器在編譯時生成狀態機

，由於 Green Thread 並不是操作係統線程
，額外的 Continuation 也走寄存器，類似的原因，最裏層由 Task.Yield 導致暫停