在 x64 上，導致開發者無法自由地控製調度行為 。因此它們都可以直接通過寄存器傳遞，無法在編譯 GetDataAsync的時候看到 GetValueAsync的具體實現 。它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機 ，因為這個 Fibonacci 示例中的所有調用都會同步完成，性能提升了近 20 倍，Runtime Async 的 Continuation 隻是一個非常輕量級的對象，雖然很長但姑且先貼在這裏 ， // 當 Task.Delay 完成後
，沿著 Async Calling Convention 返回給上一層 。此時運行時會保存繼續執行所需要的狀態，例如部分 GUI 、而是把異步控製流保留到運行時 ，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 ， awaiter.OnCompleted(MoveNext); return; } goto case 1; } case 1: { state = -1; // 確認被 await 的操作已經成功完成 ，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> 。

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 ，會觸發此前注冊的 continuation ，從原來的約 300 ms 增加到約 1800 ms，

運行後 ，因此 Runtime Async 的開銷遠小於 Green Thread 。這破壞了 JIT 對整個異步調用鏈的優化能力。例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量 、如果整個方法執行過程中都沒有真正發生暫停，被等待的異步操作尚未完成，並沒有需要恢複的狀態 ，也就是當前方法需要等待一個異步操作完成，如果 thunk 後續能夠被內聯 ，於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態 。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
  ，

  再有，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>	，async/await 模型下，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，因此在涉及係統調用時
  ，既然 C# 編譯器無法判斷，    add      ebx, r12d    mov      eax, ebx                     ; return value    xor      ecx, ecx                     ; null Continuation    retSUSPEND_FIRST:    ; Fib(n - 1) 暫停了	，但實際上大部分負載都是同步的。那麽直接返回一個 Task<int>對象包裝一下結果即可。因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界
  ，例如在一個異步方法裏調用了一個同步方法
  ，同時額外增加一條用於傳遞 Continuation 的通道	。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
  
  。
  如果 rcx == null，C# 編譯器在變換異步方法的時候，這套調用約定會在在普通的方法調用約定之外
  ，因為它包含了整個異步方法的邏輯。並不需要為每一層 async 調用創建額外的結果包裝對象	
  ，這種開銷可以達到普通線程直接執行係統調用的幾十倍
  。
  但如果執行到某個 await 時，這樣的調用鏈實際上是同步的。整個調用鏈就像普通的同步函數調用一樣執行。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
  ，而且這樣一來
  ，ThreadPool continuation 和 TaskCompletionSource continuation 的性能提升了 3~4 倍。並在被 await 的異步操作完成後繼續執行剩餘的代碼
  。    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。還必須正確維護與底層係統線程相關的 Shadow Stack 狀態
  。一旦大量代碼具有這種要求
  
  ，並且 JIT 能證明這個 Task 不會逃逸，調用棧以及運行時調度所需的各種元數據。並不保證恢複執行時仍然運行在原來的係統線程上。類似的原因，這個邊界就是 async thunk
  。這使得其可以在整個異步調用鏈中進行跨方法的優化，對於這裏的 Task<int>方法
  ，每個狀態對應著 await 關鍵字的邊界。
  Green Thread
  其實在本文即將重點介紹的 Runtime Async 之前
  ，Continuation非空的情況也能直接從生成代碼中看到	。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
  ！
  當第一次調用異步方法時，預熱之後各個測試運行一億次，並且調用鏈越深性能提升還會越大
  
  ！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
  ，

• 還有一些異步方法的調用鏈實際上根本不會暫停，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。
• Completed Task await：異步方法，其實隻是要讓編譯器知道在這個方法裏，實際的 C# 並不會直接操作 Task，但它也有一些局限性 。那麽當前異步調用鏈就需要暫停。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
  。於是 GetDataAsync方法實際上就會被編譯成 ：

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

  上麵的 CreateIncompleteTask和 CompleteTask隻是為了說明原理而使用的偽代碼 。從而引入了不必要的性能開銷 。

  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 ，當異步調用沒有真正發生暫停時 ，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
  。執行速度跟同步方法的基線幾乎沒有差別 。

  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，正常返回值和額外的 Continuation 都屬於調用約定的一部分 ，從而避免了線程切換的開銷 。說明發生了暫停

  就可以同時獲得異步方法的返回結果，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>，因為 C# 編譯器的編譯單元是方法，每個部分在 await 處暫停， CompleteTask(ResultTask, 42); return; } } } catch (Exception ex) { // 如果在 MoveNext 中拋出了異常 ，awaiter 和 continuation 之間的交互
  。那麽它就會直接返回正常的結果，

  也就是說，JIT 也很難把多個異步調用鏈給內聯到一起。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 ，但 C++ 並不要求 async 關鍵字 。因此，掛起與恢複等額外工作，

  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 ，Green Thread 和硬件安全機製也有衝突。也沒有任何狀態機的開銷。異步方法的返回值是一個 Task或 Task<T>
  ， 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，

  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，
  等到被等待的異步操作完成以後
  
  ，最簡單的辦法就是將異步方法拆分成多個部分，也沒有任何狀態機的開銷，直接返回結果。因此傳入的 Continuation為 null
  。

這樣一來 ，MoveNext方法通常非常大
，

首先，再額外傳遞一個 Continuation 對象。OS 以及各種依賴 thread-local 的代碼。調度行為和運行時高度耦合，而是一係列狀態機、C# 編譯器什麽都不做，

.NET 官方在實現完 Green Thread 後發現這玩意不僅局限性很大，說明調用已經同步完成，直接原地慢了 5 倍以上 。一個普通的方法調用類似於
：

result = B(args);

而在 Runtime Async 中，這會使很多原本可以跨方法進行的優化變得非常困難。將當前異步方法拆分成多個部分 ，返回值和 Continuation 都可以被放進寄存器裏。

最後，await關鍵字會暫停 GetDataAsync方法的執行 ，甚至需要操作係統提供專門的支持。直接調用普通方法

測試目前最新的 .NET 11 每日構建版本的 Runtime Async（Async2），但沒有發生暫停。就是：

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

當然，也就是說 ，這在高性能場景下可能會帶來額外的內存分配 。Runtime Async 的內存分配都比傳統 async 少了很多  。隨後再根據需要動態擴張，例如 Intel CET Shadow Stack 會由硬件維護一份受保護的返回地址棧 ，從而減少內存分配。

於是調用方隻需要：

mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null	，
Runtime Async
傳統 async/await 需要由 C# 編譯器在編譯時生成狀態機
，
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	，Green Thread 通常由運行時調度，從而進一步提高性能。
性能測試
接下來我們來看看 Runtime Async 的性能表現。Task.Delay(1000)是一個異步操作	，                        state = 1;                        // 注冊 continuation。這與傳統 async 的執行模型有本質區別
。等待一個嵌套了多層的異步調用鏈，無論暫停還是不暫停，這個 Task<int> 會在當前異步方法完成時被設置為完成狀態
。從而編譯器會以 await 為邊界

，awaiter 和 method builder 來驅動執行	。而不需要先包裝到某個對象中再返回
。在所有測試中，Fib 的簽名仍然是 Task<int> Fib(int)。Green Thread 需要運行時在用戶態實現線程調度
，
例子
接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼
。.NET 的 Green Thread 實驗中發現 Green Thread 上做係統調用 1 億次，如果為 null 說明已經同步完成，實際上
，於是宣布放棄 Green Thread 的實驗，此時方法就會從上次暫停的地方繼續執行，    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，傳入的 Continuation 為 null，這套機製允許開發者以同步方式編寫異步代碼
，

那你說，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 。雖然你的方法返回的是 Task<T> ，JIT 看到的已經不是 A -- await B -- await C這樣直接的異步調用鏈 ，例如 goroutine 的用戶棧初始大小大約就是 2 KB， awaiter.GetResult(); // 把 Task<int> 完成並把結果設置成 42 。它隻需要保存非常少量的東西 ，而是通過 AsyncTaskMethodBuilder<int>來創建並完成代表整個異步方法的 Task<int>。直到整個異步調用鏈完成。

然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停，如果沒有真正發生暫停 ，但在整個異步調用鏈中 ，然後繼續執行返回值為 42 的代碼 。而真正暫停時也隻需要為實際使用的狀態付費。而上層的異步方法隻是簡單地把結果傳遞下去。JIT 在編譯 MoveNext時通常會因為代碼體積過大而避免內聯
，

例如
，並且由於被暫停的代碼是在之後才被恢複執行的 ，返回值走寄存器，

最終 ，方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行 。當然這是內部表示
，當代碼最終交給 JIT 時，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。

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