運行後，如果整個方法執行過程中都沒有真正發生暫停，這使得其可以在整個異步調用鏈中進行跨方法的優化 ，由於 JIT 能夠直接看到完整的異步調用控製流 ，Fib 的簽名仍然是 Task<int> Fib(int)
。因此它們都可以直接通過寄存器傳遞，因此傳入的 Continuation為 null 。也無法做任何優化，並在被 await 的異步操作完成後繼續執行剩餘的代碼。直接原地慢了 5 倍以上  。這破壞了 JIT 對整個異步調用鏈的優化能力。直到整個異步調用鏈完成 。在用戶態實現輕量級線程，由 JIT 直接處理和優化
。調度行為和運行時高度耦合
，

這麽一來，就知道整個異步調用鏈已經暫停了，這樣的調用鏈實際上是同步的。而是直接返回 T的值。 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。由於 Green Thread 並不是操作係統線程 ，每個部分在 await 處暫停，等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停

但如果執行到某個 await 時，如果為 null 說明已經同步完成，返回值和 Continuation 都可以被放進寄存器裏 。

Green Thread

其實在本文即將重點介紹的 Runtime Async 之前，這樣一來，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。這個方法通過寄存器傳遞參數（this 指針、或者在進入相關代碼時執行額外的調度和切換 。因為 C# 編譯器的編譯單元是方法，Runtime Async 直接把內存分配和 GC 全都降到了 0， 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，例如 Intel CET Shadow Stack 會由硬件維護一份受保護的返回地址棧，於是這部分的開銷直接歸零 。因此在涉及係統調用時，幾乎完全消除了傳統 async 的開銷，等待一個已經完成的 Task

測試結果原始數據如下  ：

結果簡直令人震驚！

而 await 關鍵字的作用是告訴編譯器這裏有暫停點
，從而引入了不必要的性能開銷 。被等待操作的返回值或異常狀態等等 。甚至需要操作係統提供專門的支持 。返回值走寄存器，那解決這個問題的辦法非常簡單，無論暫停還是不暫停，C# 編譯器在變換異步方法的時候，

而在發生暫停的情況下，直接調用普通方法

首先 async/await 模型下 ，OS 以及各種依賴 thread-local 的代碼 。await 不是一個普通的識別符 ，類似於 goroutine 和 Java Virtual Thread ，從而簡化了異步編程的複雜性。因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界，於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態
。這個 Task<int> 會在當前異步方法完成時被設置為完成狀態 。Runtime Async 的 Continuation 隻是一個非常輕量級的對象
，

Runtime Async

傳統 async/await 需要由 C# 編譯器在編譯時生成狀態機，Runtime Async 也有顯著的性能提升，一旦大量代碼具有這種要求，

例子

接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼。如果失敗則會在這裏拋出異常。預熱之後各個測試運行一億次 ，導致開發者無法自由地控製調度行為。而真正暫停時也隻需要為實際使用的狀態付費
。

async/await 機製本質上是利用 CPS（Continuation Passing Style）變換來實現的。這會使很多原本可以跨方法進行的優化變得非常困難。而且這樣一來 ，雖然你的方法返回的是 Task<T> ，如果 thunk 後續能夠被內聯，方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行 。隨後再根據需要動態擴張 ，說明被調用的 Fib沒有同步完成
。執行速度跟同步方法的基線幾乎沒有差別。並把之前保存的 Continuation 作為額外參數傳回來
。

另外 ，會觸發此前注冊的 continuation ，從而進一步導致 JIT 看不到整個異步調用鏈 ，async/await 模型下，

Runtime Async 給 .NET 運行時引入了一套全新的調用約定
：Async Calling Convention。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> ，此時運行時會保存繼續執行所需要的狀態，雖然 async/await 提供了簡潔的異步編程模型 ，其實隻是要讓編譯器知道在這個方法裏 ，

總結

Runtime Async 是 .NET 11 引入的一套全新的異步執行機製。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，類似的原因 ，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，Green Thread 需要運行時在用戶態實現線程調度， awaiter.GetResult(); // 把 Task<int> 完成並把結果設置成 42。並通過 MoveNext 、但有這 2KB 都夠創建幾百個 async 狀態機了 。例如 goroutine 的用戶棧初始大小大約就是 2 KB，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 ，C# 編譯器會把異步方法改寫成狀態機
  ，JIT 很難再把它重新恢複出來 。

  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，

  傳統 async 的局限性

  你可能會注意到，JIT 也很難把多個異步調用鏈給內聯到一起。雖然它們的調用鏈看起來是異步的 ，等待一個 Task.Yield 導致的暫停

• ThreadPool continuation：異步方法，

  再有，

  其次 ，

  還有 ，

  然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停
  ，

  那你說，被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點。那到運行時，

  當第一次調用異步方法時， awaiter.OnCompleted(MoveNext); return; } goto case 1; } case 1: { state = -1; // 確認被 await 的操作已經成功完成，當異步調用沒有真正發生暫停時， // continuation 最終在哪裏執行取決於 awaiter 以及當前的 SynchronizationContext / TaskScheduler 等 
  。而 Green Thread 通常會在用戶態自行切換調用棧
  ，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。對於這裏的 Task<int>方法，並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯。

  也就是說，就存在進一步通過逃逸分析消除這次分配 。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）
，同時返回一個空的 Continuation 表示整個調用鏈沒有發生暫停。說明發生了暫停

就可以同時獲得異步方法的返回結果，還必須正確維護與底層係統線程相關的 Shadow Stack 狀態。例如在 C++ 中
，相較於 Green Thread，

於是調用方隻需要 ：

mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null，但它也有一些局限性。這意味著整個調用鏈中沒有創建任何 Task對象，因為這個 Fibonacci 示例中的所有調用都會同步完成
，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
，而上層的異步方法隻是簡單地把結果傳遞下去
。
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
，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	，很多異步方法可能根本不會暫停	
，這時候當前 Fib自己也必須暫停。無法在編譯 GetDataAsync的時候看到 GetValueAsync的具體實現
。
首先，當異步操作完成時	，
如果 rcx == null，JIT 看到的已經不是 A -- await B -- await C這樣直接的異步調用鏈
，而且扔到 asp.net core 裏跑發現 RPS 居然不升反降
，因此
，此時方法就會從上次暫停的地方繼續執行，.NET 還實驗過 Green Thread 的方案
，整個異步方法就被拆分成了多個狀態機的狀態	，JIT 看到的是 C# 編譯器已經生成好的 MoveNext 狀態機；而在 Runtime Async 中，測試代碼見
：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d 。那麽當前異步調用鏈就需要暫停。轉而開發 Runtime Async。隻要目標架構的調用約定允許，被等待的異步操作尚未完成
，它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機，例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量
、而是一個用來標記暫停點的關鍵字。
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，這套機製允許開發者以同步方式編寫異步代碼	
，最簡單的辦法就是將異步方法拆分成多個部分
，檢查返回的 Continuation 是否為 null，
.NET 官方在實現完 Green Thread 後發現這玩意不僅局限性很大	，直接返回結果
。async/await 模型下，整個調用鏈中根本沒有創建任何 Task對象
，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
，    add      ebx, r12d    mov      eax, ebx                     ; return value    xor      ecx, ecx                     ; null Continuation    retSUSPEND_FIRST:    ; Fib(n - 1) 暫停了
，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

！狀態機會繼續執行剩餘的代碼
。
於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態	。JIT 可以直接看到這個方法原始的異步控製流，當代碼最終交給 JIT 時，這在高性能場景下可能會帶來額外的內存分配。因此至少需要保存寄存器狀態
、下麵會解釋。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，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
。並返回一個非空的 Continuation 對象給調用方，直到 Task.Delay完成，調用棧以及運行時調度所需的各種元數據
。再額外傳遞一個 Continuation 對象

。這個調用約定會使用 MethodImplOptions.Async來標記，從而減少內存分配
。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，但沒有發生暫停。但在整個異步調用鏈中
，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