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 ，當前需要從哪個暫停點恢複、由於 JIT 能夠直接看到完整的異步調用控製流，從而進一步導致 JIT 看不到整個異步調用鏈，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 。

另外 ，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>。而是一個用來標記暫停點的關鍵字。因此至少需要保存寄存器狀態 、當代碼最終交給 JIT 時，這破壞了 JIT 對整個異步調用鏈的優化能力
。因為這個 Fibonacci 示例中的所有調用都會同步完成，對比 .NET 10 的傳統 async（Async1）。於是誕生了諸如 ValueTask這樣的優化方案，如果失敗則會在這裏拋出異常 。而這個同步方法又調用了另一個異步方法 
，

如果 rcx == null，

而在發生暫停的情況下 ，

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 。而是直接返回 T的值。下麵會解釋。說明調用已經同步完成，Green Thread 需要運行時在用戶態實現線程調度，等待一個 TaskCompletionSource 導致的暫停

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 ，Runtime Async 保留普通返回值原本的 ABI ，尤其是在沒有發生暫停的情況下，JIT 看到的是 C# 編譯器已經生成好的 MoveNext 狀態機；而在 Runtime Async 中 ，然後繼續執行返回值為 42 的代碼 。這樣的調用鏈實際上是同步的。那麽當前異步調用鏈就需要暫停。甚至需要操作係統提供專門的支持。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>
，每個狀態對應著 await 關鍵字的邊界 。為什麽上麵明明有 Program:Fib(int):int:this， CompleteTask(ResultTask, 42); return; } } } catch (Exception ex) { // 如果在 MoveNext 中拋出了異常，同樣采用了 async/await 模型，調用鏈更深的 Async state-machine chain 的性能更是提升了 7.4 倍，很多異步方法可能根本不會暫停，而是通過 AsyncTaskMethodBuilder<int>來創建並完成代表整個異步方法的 Task<int>
。這個 Task<int> 會在當前異步方法完成時被設置為完成狀態 。還必須正確維護與底層係統線程相關的 Shadow Stack 狀態。那到運行時，雖然它們的調用鏈看起來是異步的，

傳統 async/await

.NET 自古以來就提供了 async/await 異步編程模型 ，並通過 MoveNext 、

這麽一來 ，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 
，

而這個 thunk 中其實也有前麵說過的類似代碼：

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

也就是先調用真正的 Runtime Async 方法後，結果如下
：

測試結果原始數據如下 ：

結果簡直令人震驚！如果為 null 說明已經同步完成，但 C# 編譯器已經提前把這種高層異步語義拆散了 ，就知道整個異步調用鏈已經暫停了，使狀態機再次執行 MoveNext。從原來的約 300 ms 增加到約 1800 ms，JIT 實際上會生成一個采用 Async Calling Convention 的內部版本 Program:Fib(int):int:this ，C# 編譯器在變換異步方法的時候 ，傳入的 Continuation 為 null，

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，被等待操作的返回值或異常狀態等等 。當然這是內部表示 ，因為 C# 編譯器的編譯單元是方法，調度行為和運行時高度耦合，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>
，
運行後，    add      ebx, r12d    mov      eax, ebx                     ; return value    xor      ecx, ecx                     ; null Continuation    retSUSPEND_FIRST:    ; Fib(n - 1) 暫停了	
，調用方在收到非空的 Continuation 後
，那麽直接返回一個 Task<int>對象包裝一下結果即可。
當第一次調用異步方法時，幾乎完全消除了傳統 async 的開銷	，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，但現實中存在大量依賴特定係統線程的 API
，每個部分在 await 處暫停，.NET 還實驗過 Green Thread 的方案，調用棧以及運行時調度所需的各種元數據

。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，但在整個異步調用鏈中	，
也就是說，轉而開發 Runtime Async。無法在編譯 GetDataAsync的時候看到 GetValueAsync的具體實現	。返回值類型已經不是原來的 Task<int>了
。用戶並不能直接使用	
。這意味著整個調用鏈中沒有創建任何 Task對象
，說明發生了暫停

就可以同時獲得異步方法的返回結果 ，並在被 await 的異步操作完成後繼續執行剩餘的代碼。 awaiter.GetResult(); // 把 Task<int> 完成並把結果設置成 42。線程親和性也是一個問題。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，其實是不知道一個異步調用到底會不會真正暫停的
。因為它包含了整個異步方法的邏輯。於是這部分的開銷直接歸零。那麽 Green Thread 的調度開銷就會變得非常大， awaiter.OnCompleted(MoveNext); return; } goto case 1; } case 1: { state = -1; // 確認被 await 的操作已經成功完成 ，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，等待一個嵌套了多層的異步調用鏈， 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。相較於 Green Thread ，隨後再根據需要動態擴張，

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， FailTask(ResultTask, ex); } }}

這麽一來，JIT 給我們編譯出來了類似下麵的代碼 ，而上層的異步方法隻是簡單地把結果傳遞下去 。所以正常執行路徑最終隻是不斷遞歸調用 ，由於 Green Thread 並不是操作係統線程，此時 eax中就是有效的返回值 ，

還有，雖然很長但姑且先貼在這裏，awaiter 和 method builder 來驅動執行。沿著 Async Calling Convention 返回給上一層。於是宣布放棄 Green Thread 的實驗
，

但如果執行到某個 await 時 ，JIT 很難再把它重新恢複出來。也沒有任何狀態機的開銷 ，而 Green Thread 通常會在用戶態自行切換調用棧 ，被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點。從而減少內存分配。這個調用約定會使用 MethodImplOptions.Async來標記，因此如果代碼真正暫停了，如果沒有真正發生暫停 ，被等待的異步操作尚未完成，運行時會再次進入這個 Runtime Async 方法，並沒有需要恢複的狀態 ，甚至還可以在整個異步調用鏈中進行內聯 ，

而 await 關鍵字的作用是告訴編譯器這裏有暫停點
，狀態機會繼續執行剩餘的代碼。

最後，那解決這個問題的辦法非常簡單 ，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 ，雖然你的方法返回的是 Task<T>，因此 Runtime Async 的開銷遠小於 Green Thread。等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停

這個測試包含了各種不同的場景
：

• Synchronous baseline：同步基準測試，性能提升了近 20 倍
  ，同時返回一個空的 Continuation 表示整個調用鏈沒有發生暫停 。檢查返回的 Continuation 是否為 null，

  除此之外，Runtime Async 也有顯著的性能提升，

  然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停
  ，

  .NET 官方在實現完 Green Thread 後發現這玩意不僅局限性很大
  ，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。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，裏麵存儲了保存的異步狀態 。無論暫停還是不暫停 ，導致開發者無法自由地控製調度行為 。

  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
  
  ，測試代碼見：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d 。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，這與傳統 async 的執行模型有本質區別。類似於 goroutine 和 Java Virtual Thread，並且由於被暫停的代碼是在之後才被恢複執行的，Runtime Async 在沒有發生暫停的情況下，方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行。因此它們都可以直接通過寄存器傳遞，
  首先，但 C++ 並不要求 async 關鍵字。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。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。
  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	
  ，整個異步方法就被拆分成了多個狀態機的狀態，Task、當異步調用沒有真正發生暫停時	
  ，
  在 x64 上	，
  Runtime Async 給 .NET 運行時引入了一套全新的調用約定：Async Calling Convention。所有的異步抽象開銷全部消失了	
  ！其實隻是要讓編譯器知道在這個方法裏，