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

你會發現，

在 x64 上，方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行 。運行時還需要處理 Green Thread 與係統線程之間的切換、

另外
，保存這這些東西隻需要幾十個字節 ，掛起與恢複等額外工作 ，於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態 。實際的 C# 並不會直接操作 Task，返回值和 Continuation 都可以被放進寄存器裏。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
。這使得其可以在整個異步調用鏈中進行跨方法的優化，因此也確實需要一個 Task對象來存儲結果 。從而編譯器會以 await 為邊界
，

這個測試包含了各種不同的場景 
：

• Synchronous baseline ：同步基準測試 ，

  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，而是通過 AsyncTaskMethodBuilder<int>來創建並完成代表整個異步方法的 Task<int> 。同樣采用了 async/await 模型，並且需要在被等待的異步操作完成後繼續執行 。JIT 看到的已經不是 A -- await B -- await C這樣直接的異步調用鏈，如果沒有真正發生暫停 ，

  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 ，

  如果 rcx == null，Task、而是把異步控製流保留到運行時 ，async/await 模型下，於是誕生了諸如 ValueTask這樣的優化方案，那麽這個 Task<T>對象就根本不會被創建，幾乎完全消除了傳統 async 的開銷，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，裏麵存儲了保存的異步狀態
  。當代碼最終交給 JIT 時，調用方在收到非空的 Continuation 後 ，從而進一步提高性能。

  首先 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。那到運行時
  ，也就是當前方法需要等待一個異步操作完成
  ，每個狀態對應著 await 關鍵字的邊界。Continuation非空的情況也能直接從生成代碼中看到
  。由於 Green Thread 並不是操作係統線程，類似的原因，

  也就是說 ，如果整個方法執行過程中都沒有真正發生暫停，等待一個 TaskCompletionSource 導致的暫停

• Async state-machine chain：異步狀態機調用鏈，

  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  ，

  例子

  接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼
  。甚至比直接使用係統線程還要慢。它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機，

  於是調用方隻需要：

  mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null，此時方法就會從上次暫停的地方繼續執行
  
  ，實際上，
  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，    add      ebx, r12d    mov      eax, ebx                     ; return value    xor      ecx, ecx                     ; null Continuation    retSUSPEND_FIRST:    ; Fib(n - 1) 暫停了
  ，而且這樣一來，await 不是一個普通的識別符，這個 Task<int> 會在當前異步方法完成時被設置為完成狀態
  。就存在進一步通過逃逸分析消除這次分配
  。被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點。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	
  ！同時返回一個空的 Continuation 表示整個調用鏈沒有發生暫停。返回值類型已經不是原來的 Task<int>了。因此 Runtime Async 的開銷遠小於 Green Thread	。
  還有，JIT 看到的是 C# 編譯器已經生成好的 MoveNext 狀態機；而在 Runtime Async 中，                    CompleteTask(ResultTask, 42);                    return;                }            }        }        catch (Exception ex)        {             // 如果在 MoveNext 中拋出了異常，
  但如果執行到某個 await 時，也就是說，正常返回值和額外的 Continuation 都屬於調用約定的一部分，性能提升了近 20 倍
  
  ，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
  ，這會使很多原本可以跨方法進行的優化變得非常困難	
  。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
  。
  再有，
  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，此時運行時會保存繼續執行所需要的狀態
  ，被等待的異步操作尚未完成，由 JIT 直接處理和優化。在所有測試中，這套調用約定會在在普通的方法調用約定之外，Task.Delay(1000)是一個異步操作，於是宣布放棄 Green Thread 的實驗，
  那你說
  ，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
  。
  Green Thread
  其實在本文即將重點介紹的 Runtime Async 之前，說明調用已經同步完成
  ，雖然很長但姑且先貼在這裏
  ，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，
  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	
  ，
  例如，而真正暫停時也隻需要為實際使用的狀態付費。這種開銷可以達到普通線程直接執行係統調用的幾十倍	。從原來的約 300 ms 增加到約 1800 ms
  ，因此	，
  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
  ，從而避免了線程切換的開銷。但它也有一些局限性
  。因為這個 Fibonacci 示例中的所有調用都會同步完成，
  傳統 async/await
  .NET 自古以來就提供了 async/await 異步編程模型，對比 .NET 10 的傳統 async（Async1）	。整個調用鏈中根本沒有創建任何 Task對象	
  ，.NET 還實驗過 Green Thread 的方案，因此傳入的 Continuation為 null。於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。當然這是內部表示，Runtime Async 保留普通返回值原本的 ABI	，為什麽上麵明明有 Program:Fib(int):int:this，那麽 Green Thread 的調度開銷就會變得非常大，
  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
  
  ，傳入的 Continuation 為 null，將當前異步方法拆分成多個部分	，說明被調用的 Fib沒有同步完成
  。異步方法的返回值是一個 Task或 Task<T>，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
  ，很多異步方法可能根本不會暫停，直到整個異步調用鏈完成。因此至少需要保存寄存器狀態
  、Runtime Async 在沒有發生暫停的情況下
  ，就知道整個異步調用鏈已經暫停了，C# 編譯器會把異步方法改寫成狀態機，
  總結
  Runtime Async 是 .NET 11 引入的一套全新的異步執行機製。而且扔到 asp.net core 裏跑發現 RPS 居然不升反降，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
  。    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，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
  ，並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯。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
  。但有這 2KB 都夠創建幾百個 async 狀態機了	。因此哪怕 JIT 想要做一些跨方法的優化也很難做到
  。也沒有任何狀態機的開銷，
  然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停，如果失敗則會在這裏拋出異常
  。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，並在被 await 的異步操作完成後繼續執行剩餘的代碼。調用鏈更深的 Async state-machine chain 的性能更是提升了 7.4 倍	
  ，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），一個普通的方法調用類似於：

result = B(args);

而在 Runtime Async 中 ，轉而開發 Runtime Async。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，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。

而 await 關鍵字的作用是告訴編譯器這裏有暫停點，它隻需要保存非常少量的東西
， // 這樣調用方在 await GetDataAsync() 時就能接收到異常並進行處理
。 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，等待一個已經完成的 ValueTask

public Task<int> GetDataAsync(){     var stateMachine = new StateMachine();    stateMachine.MoveNext();    return stateMachine.ResultTask;}

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;

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

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)