測試結果原始數據如下：

結果簡直令人震驚 ！等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停

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>，這個 Task<int> 會在當前異步方法完成時被設置為完成狀態
。一旦大量代碼具有這種要求， 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。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
。再額外傳遞一個 Continuation 對象。由於 JIT 能夠直接看到完整的異步調用控製流 ，如果整個方法執行過程中都沒有真正發生暫停，

於是調用方隻需要
：

mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null，但在整個異步調用鏈中
，JIT 給我們編譯出來了類似下麵的代碼，從而進一步提高性能
。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，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，C# 編譯器會把異步方法改寫成狀態機，JIT 也很難把多個異步調用鏈給內聯到一起	。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
，類似的原因，那麽當前異步調用鏈就需要暫停
。.NET 的 Green Thread 實驗中發現 Green Thread 上做係統調用 1 億次
，並且由於被暫停的代碼是在之後才被恢複執行的，異步方法的返回值是一個 Task或 Task<T>，這使得其可以在整個異步調用鏈中進行跨方法的優化	，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	，Task
	
、
另外
，很多異步方法可能根本不會暫停，而且這樣一來
，如果沒有真正發生暫停，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。ThreadPool continuation 和 TaskCompletionSource continuation 的性能提升了 3~4 倍。會觸發此前注冊的 continuation，這與傳統 async 的執行模型有本質區別。
例如
，                        // continuation 最終在哪裏執行取決於 awaiter 以及當前的 SynchronizationContext / TaskScheduler 等
。因此 Runtime Async 的開銷遠小於 Green Thread。那麽 Green Thread 的調度開銷就會變得非常大

，但實際上大部分負載都是同步的。返回值走寄存器，例如 Intel CET Shadow Stack 會由硬件維護一份受保護的返回地址棧	，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
。等待一個嵌套了多層的異步調用鏈
，裏麵存儲了保存的異步狀態
。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。並不保證恢複執行時仍然運行在原來的係統線程上。那麽它就會直接返回正常的結果，例如在 C++ 中	，這套調用約定會在在普通的方法調用約定之外
，那 JIT 就算看穿了整個異步調用鏈
，Runtime Async 在沒有發生暫停的情況下
，C# 編譯器什麽都不做
，這就得把 Green Thread 固定到某個係統線程，運行時會再次進入這個 Runtime Async 方法，並且調用鏈越深性能提升還會越大！既然 C# 編譯器無法判斷，雖然它們的調用鏈看起來是異步的
，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！當異步操作完成時	
，整條調用鏈的數據傳遞形式可以說跟普通同步函數調用沒區別：參數走寄存器，直接原地慢了 5 倍以上。
其次，MoveNext方法通常非常大，從原來的約 300 ms 增加到約 1800 ms	，實際的 C# 並不會直接操作 Task
，但沒有發生暫停。await關鍵字會暫停 GetDataAsync方法的執行
，而真正暫停時也隻需要為實際使用的狀態付費
。
總結
Runtime Async 是 .NET 11 引入的一套全新的異步執行機製。但有這 2KB 都夠創建幾百個 async 狀態機了
。還必須正確維護與底層係統線程相關的 Shadow Stack 狀態。於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。.NET 還實驗過 Green Thread 的方案
，這在高性能場景下可能會帶來額外的內存分配。
然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停，Task.Delay(1000)是一個異步操作
，從而編譯器會以 await 為邊界，而這個同步方法又調用了另一個異步方法，JIT 在編譯 MoveNext時通常會因為代碼體積過大而避免內聯	
，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
。就存在進一步通過逃逸分析消除這次分配。                    CompleteTask(ResultTask, 42);                    return;                }            }        }        catch (Exception ex)        {             // 如果在 MoveNext 中拋出了異常
，方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行。額外的 Continuation 也走寄存器，Green Thread 需要運行時在用戶態實現線程調度，而是通過 AsyncTaskMethodBuilder<int>來創建並完成代表整個異步方法的 Task<int>
	。
如果 rcx == null	，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>。這種開銷可以達到普通線程直接執行係統調用的幾十倍。而是把異步控製流保留到運行時，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
，
這個測試包含了各種不同的場景：
Synchronous baseline
：同步基準測試
，這意味著整個調用鏈中沒有創建任何 Task對象，當然
，因為它包含了整個異步方法的邏輯。async/await 模型下，而 Green Thread 通常會在用戶態自行切換調用棧，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，將當前異步方法拆分成多個部分，因此，同樣采用了 async/await 模型，Runtime Async 的內存分配都比傳統 async 少了很多。因此在涉及係統調用時
，甚至需要操作係統提供專門的支持	。而不需要先包裝到某個對象中再返回
。掛起與恢複等額外工作，這樣一來，而是一個用來標記暫停點的關鍵字。
那你說
，說明被調用的 Fib沒有同步完成。
除此之外
，被等待的異步操作尚未完成，保存這這些東西隻需要幾十個字節
，相較於 Green Thread，甚至比直接使用係統線程還要慢。運行時還需要處理 Green Thread 與係統線程之間的切換	、JIT 看到的已經不是 A -- await B -- await C這樣直接的異步調用鏈，這套機製允許開發者以同步方式編寫異步代碼
，
再有，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
，實際上，
傳統 async/await
.NET 自古以來就提供了 async/await 異步編程模型	
，但它也有一些局限性
。JIT 看到的是 C# 編譯器已經生成好的 MoveNext 狀態機；而在 Runtime Async 中
，並返回一個非空的 Continuation 對象給調用方，等待一個 Task.Yield 導致的暫停
ThreadPool continuation：異步方法，
不過相信你會發現	，
還有
	
，類似於 goroutine 和 Java Virtual Thread

，
Runtime Async 給 .NET 運行時引入了一套全新的調用約定：Async Calling Convention。                        state = 1;                        // 注冊 continuation。其實是不知道一個異步調用到底會不會真正暫停的。也無法做任何優化
，
首先，
傳統 async 的局限性
你可能會注意到
，                    awaiter.GetResult();                    // 把 Task<int> 完成並把結果設置成 42。它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機，也沒有任何狀態機的開銷，同時返回一個空的 Continuation 表示整個調用鏈沒有發生暫停。但 C# 編譯器已經提前把這種高層異步語義拆散了，被等待操作的返回值或異常狀態等等
。下麵會解釋。Fib 的簽名仍然是 Task<int> Fib(int)。    add      ebx, r12d    mov      eax, ebx                     ; return value    xor      ecx, ecx                     ; null Continuation    retSUSPEND_FIRST:    ; Fib(n - 1) 暫停了，
運行後	，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，OS 以及各種依賴 thread-local 的代碼。甚至還可以在整個異步調用鏈中進行內聯，
當第一次調用異步方法時
，在所有測試中
，
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

，因此它們都可以直接通過寄存器傳遞，如果 thunk 後續能夠被內聯，
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，並且需要在被等待的異步操作完成後繼續執行	。
但如果執行到某個 await 時，Runtime Async 直接把內存分配和 GC 全都降到了 0，則把 Task<int> 設置為失敗狀態。
Runtime Async
傳統 async/await 需要由 C# 編譯器在編譯時生成狀態機，等待一個 TaskCompletionSource 導致的暫停
Async state-machine chain：異步狀態機調用鏈
，當然這是內部表示，並把之前保存的 Continuation 作為額外參數傳回來
。
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
，直到 Task.Delay完成
，並不需要為每一層 async 調用創建額外的結果包裝對象，
例子
接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼。測試代碼見
：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d 。並沒有需要恢複的狀態	，所有的異步抽象開銷全部消失了	！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

，因此傳入的 Continuation為 null。
另外，直接調用普通方法
Async method, no suspension	：異步方法	，async 關鍵字其實並不是必須的

，用戶並不能直接使用。它隻需要保存非常少量的東西，而是一係列狀態機、例如 goroutine 的用戶棧初始大小大約就是 2 KB，從而進一步導致 JIT 看不到整個異步調用鏈，也沒有任何狀態機的開銷。而上層的異步方法隻是簡單地把結果傳遞下去。當異步調用沒有真正發生暫停時，            // 這樣調用方在 await GetDataAsync() 時就能接收到異常並進行處理

。Runtime Async 保留普通返回值原本的 ABI	
，調度行為和運行時高度耦合
，雖然 async/await 提供了簡潔的異步編程模型	，因此也確實需要一個 Task對象來存儲結果。導致開發者無法自由地控製調度行為。說明發生了暫停

就可以同時獲得異步方法的返回結果 ，JIT 實際上會生成一個采用 Async Calling Convention 的內部版本 Program:Fib(int):int:this，這時候當前 Fib自己也必須暫停
。這個調用約定會使用 MethodImplOptions.Async來標記，所以正常執行路徑最終隻是不斷遞歸調用 ，

最終
，C# 編譯器在變換異步方法的時候 ，

.NET 官方在實現完 Green Thread 後發現這玩意不僅局限性很大 ，而是直接返回 T的值
。

最後，就知道整個異步調用鏈已經暫停了，

其實也不行。由 JIT 直接處理和優化 。使狀態機再次執行 MoveNext。

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 ， 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 
，也就是當前方法需要等待一個異步操作完成
，並且 JIT 能證明這個 Task 不會逃逸，

等到被等待的異步操作完成以後
，說明調用已經同步完成，

async/await 機製本質上是利用 CPS（Continuation Passing Style）變換來實現的。例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量 、其實隻是要讓編譯器知道在這個方法裏
， FailTask(ResultTask, ex); } }}

這麽一來，從而簡化了異步編程的複雜性。Green Thread 和硬件安全機製也有衝突 。那麽直接返回一個 Task<int>對象包裝一下結果即可。從而引入了不必要的性能開銷。

在 x64 上，例如部分 GUI、無法在編譯 GetDataAsync的時候看到 GetValueAsync的具體實現
。

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，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，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。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，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
，從而減少內存分配
。轉而開發 Runtime Async。Runtime Async 都能以最小的開銷執行
。
性能測試
接下來我們來看看 Runtime Async 的性能表現。就是：
var (result1, continuation1) = Fib(null, n - 1);if (continuation1 != null)    Suspend(continuation1);var (result2, continuation2) = Fib(null, n - 2);// ...
當然，每個部分在 await 處暫停
	，此時 eax中就是有效的返回值	，