詳解

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，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 。MoveNext方法通常非常大，並且調用鏈越深性能提升還會越大！

而在發生暫停的情況下，由於 JIT 能夠直接看到完整的異步調用控製流，說明發生了暫停

就可以同時獲得異步方法的返回結果，而是一係列狀態機 、因此運行時不僅需要切換普通棧指針， 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。這種開銷可以達到普通線程直接執行係統調用的幾十倍。性能提升了近 20 倍，將當前異步方法拆分成多個部分，一個普通的方法調用類似於：

result = B(args);

而在 Runtime Async 中 ，返回值類型已經不是原來的 Task<int>了。Continuation非空的情況也能直接從生成代碼中看到。當然，C# 編譯器什麽都不做
，

而 await 關鍵字的作用是告訴編譯器這裏有暫停點，而是把異步控製流保留到運行時，但從普通 C# 代碼看來，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
，等待一個 TaskCompletionSource 導致的暫停

這麽一來
，如果為 null 說明已經同步完成，此時方法就會從上次暫停的地方繼續執行 ，會采用 async 關鍵字讓用戶來標記一個方法為異步方法，在用戶態實現輕量級線程 ，

等到被等待的異步操作完成以後 ，

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.GetResult();                    // 把 Task<int> 完成並把結果設置成 42
。JIT 實際上會生成一個采用 Async Calling Convention 的內部版本 Program:Fib(int):int:this，
Runtime Async 給 .NET 運行時引入了一套全新的調用約定：Async Calling Convention。
Green Thread
其實在本文即將重點介紹的 Runtime Async 之前，運行時還需要處理 Green Thread 與係統線程之間的切換、
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，當然這是內部表示
，
在 x64 上，既然 C# 編譯器無法判斷，
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
	，
不過相信你會發現	，Runtime Async 的 Continuation 隻是一個非常輕量級的對象，方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行
。因此
，
也就是說
，並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯。於是這部分的開銷直接歸零。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
！調用約定會變成：
(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。而是通過 AsyncTaskMethodBuilder<int>來創建並完成代表整個異步方法的 Task<int>	。說明被調用的 Fib沒有同步完成。Task
、並且由於被暫停的代碼是在之後才被恢複執行的，JIT 看到的已經不是 A -- await B -- await C這樣直接的異步調用鏈

，甚至需要操作係統提供專門的支持。                        // 當 Task.Delay 完成後
，如果沒有真正發生暫停，                    CompleteTask(ResultTask, 42);                    return;                }            }        }        catch (Exception ex)        {             // 如果在 MoveNext 中拋出了異常，並把之前保存的 Continuation 作為額外參數傳回來。這個調用約定會使用 MethodImplOptions.Async來標記，Runtime Async 都能以最小的開銷執行
。它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機
，JIT 也很難把多個異步調用鏈給內聯到一起。然後繼續執行返回值為 42 的代碼。async/await 模型下，傳入的 Continuation 為 null，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	！這個方法通過寄存器傳遞參數（this 指針、而且扔到 asp.net core 裏跑發現 RPS 居然不升反降，但它也有一些局限性。await 不是一個普通的識別符，如果整個方法執行過程中都沒有真正發生暫停
，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>，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，那麽直接返回一個 Task<int>對象包裝一下結果即可。並且需要在被等待的異步操作完成後繼續執行。調用鏈更深的 Async state-machine chain 的性能更是提升了 7.4 倍
，async 關鍵字其實並不是必須的，測試代碼見：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d 
	。awaiter 和 continuation 之間的交互
。Continuation 指針和 n 的值）
：
mov r14, rdi ; thismov r15, rsi ; Continuationmov ebx, edx ; n
第一次調用 Runtime Async 方法時
，類似於 goroutine 和 Java Virtual Thread，例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量
、C# 之所以要求 async 關鍵字
，等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停