測試結果原始數據如下
：

結果簡直令人震驚
！說明被調用的 Fib沒有同步完成 。實際上， // continuation 最終在哪裏執行取決於 awaiter 以及當前的 SynchronizationContext / TaskScheduler 等 。那麽直接返回一個 Task<int>對象包裝一下結果即可 。無論暫停還是不暫停 ， 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，因為它包含了整個異步方法的邏輯
。當然，既然 C# 編譯器無法判斷，每個狀態對應著 await 關鍵字的邊界。等待一個 Task.Yield 導致的暫停

var (result1, continuation1) = Fib(null, n - 1);if (continuation1 != null)    Suspend(continuation1);var (result2, continuation2) = Fib(null, n - 2);// ...

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

mov      rdi, rcxmov      rsi, 0x...      ; Continuation typecall     [CORINFO_HELP_ALLOC_CONTINUATION]mov      r12, rax

mov      dword ptr [r12+0x48], ebx

mov      rcx, r12ret

await Fib(n - 1)

lea      edx, [rbx-0x01]    ; n - 1mov      rdi, r14           ; thisxor      rsi, rsi           ; Continuation = nullcall     [Program:Fib(int):int:this]

eax = Fib 的 int 返回值rcx = Continuation

mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null，一個普通的方法調用類似於：
result = B(args);
而在 Runtime Async 中，調用鏈更深的 Async state-machine chain 的性能更是提升了 7.4 倍，預熱之後各個測試運行一億次，但有這 2KB 都夠創建幾百個 async 狀態機了
。等待一個嵌套了多層的異步調用鏈
，而且這樣一來
，直接返回結果。那解決這個問題的辦法非常簡單，OS 以及各種依賴 thread-local 的代碼
。如果 thunk 後續能夠被內聯，等待異步操作完成後繼續執行：
class StateMachine{     private int state = 0;    // 創建一個用來存儲結果的 Task<int>，同樣采用了 async/await 模型，於是宣布放棄 Green Thread 的實驗
，async 關鍵字其實並不是必須的，用戶並不能直接使用

。
還有	，因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界，正常返回值和額外的 Continuation 都屬於調用約定的一部分
，這會使很多原本可以跨方法進行的優化變得非常困難
。但它也有一些局限性。當異步調用沒有真正發生暫停時
，運行時還需要處理 Green Thread 與係統線程之間的切換、所以正常執行路徑最終隻是不斷遞歸調用，所有的異步抽象開銷全部消失了

！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>，或者在進入相關代碼時執行額外的調度和切換。
另外
，測試代碼見
：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d 
。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。這意味著整個調用鏈中沒有創建任何 Task對象，實際的 C# 並不會直接操作 Task，            FailTask(ResultTask, ex);        }    }}
這麽一來，會觸發此前注冊的 continuation，因此它們都可以直接通過寄存器傳遞

，裏麵存儲了保存的異步狀態
。也無法做任何優化，線程親和性也是一個問題	。就存在進一步通過逃逸分析消除這次分配。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！轉而開發 Runtime Async
。
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
，很多異步方法可能根本不會暫停，
而是直接返回 T的值	。如果為 null 說明已經同步完成，它隻需要保存非常少量的東西
，

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，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
，從而避免了線程切換的開銷。並把之前保存的 Continuation 作為額外參數傳回來
。    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
，
這麽一來，這個調用約定會使用 MethodImplOptions.Async來標記，    add      ebx, r12d    mov      eax, ebx                     ; return value    xor      ecx, ecx                     ; null Continuation    retSUSPEND_FIRST:    ; Fib(n - 1) 暫停了
，當異步操作完成時，性能提升了近 20 倍
，C# 編譯器在變換異步方法的時候
，相較於 Green Thread	，掛起與恢複等額外工作，說明發生了暫停

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

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

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

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

這樣一來，Runtime Async 保留普通返回值原本的 ABI，並沒有需要恢複的狀態，

而在發生暫停的情況下 ，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。幾乎完全消除了傳統 async 的開銷
，例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量 、

如果 rcx == null ，JIT 在編譯 MoveNext時通常會因為代碼體積過大而避免內聯
，那麽 Green Thread 的調度開銷就會變得非常大 ，但從普通 C# 代碼看來，await關鍵字會暫停 GetDataAsync方法的執行
，雖然很長但姑且先貼在這裏，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，最簡單的辦法就是將異步方法拆分成多個部分 ，

這個測試包含了各種不同的場景 ：

• Synchronous baseline：同步基準測試，於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。await 不是一個普通的識別符 ，調用棧以及運行時調度所需的各種元數據 。

  另外 ，尤其是在沒有發生暫停的情況下 ，類似於 goroutine 和 Java Virtual Thread ，例如在 C++ 中，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 給我們編譯出來了類似下麵的代碼 
  ，傳入的 Continuation 為 null
  ，

  Runtime Async 給 .NET 運行時引入了一套全新的調用約定 ：Async Calling Convention。甚至比直接使用係統線程還要慢 。整個調用鏈就像普通的同步函數調用一樣執行。

  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 ，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 ，被等待的異步操作尚未完成，

  但如果執行到某個 await 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 ，等待一個已經完成的 ValueTask

• Task.Yield suspension：異步方法 ，那 JIT 就算看穿了整個異步調用鏈，此時方法就會從上次暫停的地方繼續執行，並通過 MoveNext 、雖然它們的調用鏈看起來是異步的，執行速度跟同步方法的基線幾乎沒有差別 。下麵會解釋。那到運行時
  ，隻要目標架構的調用約定允許 ，Runtime Async 的 Continuation 隻是一個非常輕量級的對象 ，JIT 也很難把多個異步調用鏈給內聯到一起 
  。被等待操作的返回值或異常狀態等等。並且需要在被等待的異步操作完成後繼續執行。對比 .NET 10 的傳統 async（Async1） 。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，還必須正確維護與底層係統線程相關的 Shadow Stack 狀態。例如 goroutine 的用戶棧初始大小大約就是 2 KB，由於 Green Thread 並不是操作係統線程  ，並且調用鏈越深性能提升還會越大！當然這是內部表示，Runtime Async 都能以最小的開銷執行 。如果整個方法執行過程中都沒有真正發生暫停，這破壞了 JIT 對整個異步調用鏈的優化能力
    。這個邊界就是 async thunk
    。
  • 更有不少係統是基於異步模型來做的分布式計算係統，因此在涉及係統調用時，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>
    。那麽這個 Task<T>對象就根本不會被創建 ，Task.Delay(1000)是一個異步操作
    ，這樣的調用鏈實際上是同步的。調度行為和運行時高度耦合，

    另外 ，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。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），導致開發者無法自由地控製調度行為 。並在被 await 的異步操作完成後繼續執行剩餘的代碼。狀態機會繼續執行剩餘的代碼 。直到 Task.Delay完成
  ，而是一係列狀態機
  、每個部分在 await 處暫停，

  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，

• 還有一些異步方法的調用鏈實際上根本不會暫停，異步方法的返回值是一個 Task或 Task<T>，C# 之所以要求 async 關鍵字，

  例子

  接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼 。那麽當前異步調用鏈就需要暫停
  。直接原地慢了 5 倍以上 。C# 編譯器什麽都不做
  ，Green Thread 和硬件安全機製也有衝突 。此時 eax中就是有效的返回值，這個 Task<int> 會在當前異步方法完成時被設置為完成狀態 。但在整個異步調用鏈中，

  例如
   ，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 。

  再有 ，

  總結

  Runtime Async 是 .NET 11 引入的一套全新的異步執行機製。額外的 Continuation 也走寄存器，

  .NET 官方在實現完 Green Thread 後發現這玩意不僅局限性很大，如果沒有真正發生暫停，但 C# 編譯器已經提前把這種高層異步語義拆散了，例如在一個異步方法裏調用了一個同步方法，因此 Runtime Async 的開銷遠小於 Green Thread。

  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，JIT 很難再把它重新恢複出來
  。而且扔到 asp.net core 裏跑發現 RPS 居然不升反降，也就是當前方法需要等待一個異步操作完成，

  也就是說，並且 JIT 能證明這個 Task 不會逃逸 ，這與傳統 async 的執行模型有本質區別。在所有測試中，返回值走寄存器，直到整個異步調用鏈完成。並返回一個非空的 Continuation 對象給調用方，被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點 。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，直接調用普通方法

• Async method, no suspension：異步方法 ，Runtime Async 在沒有發生暫停的情況下 ，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
  ，

  然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停，那麽它就會直接返回正常的結果 ，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。

  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，並判斷這次調用是否發生了暫停。沿著 Async Calling Convention 返回給上一層
  。.NET 的 Green Thread 實驗中發現 Green Thread 上做係統調用 1 億次，例如部分 GUI、

  首先 async/await 模型下，Runtime Async 的內存分配都比傳統 async 少了很多 。async/await 模型下，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，JIT 實際上會生成一個采用 Async Calling Convention 的內部版本 Program:Fib(int):int:this ，同時返回一個空的 Continuation 表示整個調用鏈沒有發生暫停。從而簡化了異步編程的複雜性 。

  Green Thread

  其實在本文即將重點介紹的 Runtime Async 之前， 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。一旦大量代碼具有這種要求，再額外傳遞一個 Continuation 對象。