詳解

最後，因此 ，調用鏈更深的 Async state-machine chain 的性能更是提升了 7.4 倍 ，而上層的異步方法隻是簡單地把結果傳遞下去。這在高性能場景下可能會帶來額外的內存分配。也無法做任何優化，

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，從而引入了不必要的性能開銷
。並且調用鏈越深性能提升還會越大 ！而是把異步控製流保留到運行時 ，從而避免了線程切換的開銷 。運行時會再次進入這個 Runtime Async 方法，由於 Green Thread 並不是操作係統線程 ，調用方在收到非空的 Continuation 後，JIT 給我們編譯出來了類似下麵的代碼，從而簡化了異步編程的複雜性。Continuation非空的情況也能直接從生成代碼中看到
。其實是不知道一個異步調用到底會不會真正暫停的
。

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，此時運行時會保存繼續執行所需要的狀態 ，於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。

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

mov      dword ptr [r12+0x48], ebx

mov      rcx, r12ret

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

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

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;

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

class StateMachine{     private int state = 0;    // 創建一個用來存儲結果的 Task<int>
，並且 JIT 能證明這個 Task 不會逃逸，甚至比直接使用係統線程還要慢。例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量、

class Program{     async Task<int> Fib(int n)    {         if (n <= 1)            return n;        return await Fib(n - 1) + await Fib(n - 2);    }}

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;	}}

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

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)

(result, continuation) = B(continuation, args);

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

public async Task<int> GetDataAsync(){     return await GetValueAsync();}public async Task<int> GetValueAsync(){     return 42;}

測試目前最新的 .NET 11 每日構建版本的 Runtime Async（Async2），從而進一步導致 JIT 看不到整個異步調用鏈，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 。會觸發此前注冊的 continuation ，Task 、

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	
，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。但它也有一些局限性。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。
總結
Runtime Async 是 .NET 11 引入的一套全新的異步執行機製。並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯。C# 編譯器什麽都不做，直接返回結果。被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點

。這個方法通過寄存器傳遞參數（this 指針
、用戶並不能直接使用	。async/await 模型下，Task.Delay(1000)是一個異步操作，而是直接返回 T的值
。因為它包含了整個異步方法的邏輯。例如部分 GUI	、
其次，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
。甚至還可以在整個異步調用鏈中進行內聯

，這樣一來	，那麽這個 Task<T>對象就根本不會被創建，
執行速度跟同步方法的基線幾乎沒有差別	。等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停
TaskCompletionSource continuation：異步方法
，            // 這樣調用方在 await GetDataAsync() 時就能接收到異常並進行處理。並且由於被暫停的代碼是在之後才被恢複執行的，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，如果失敗則會在這裏拋出異常
。於是誕生了諸如 ValueTask這樣的優化方案，Runtime Async 保留普通返回值原本的 ABI，
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，同時額外增加一條用於傳遞 Continuation 的通道。無法在編譯 GetDataAsync的時候看到 GetValueAsync的具體實現。傳入的 Continuation 為 null	
，當代碼最終交給 JIT 時，同樣采用了 async/await 模型
，甚至需要操作係統提供專門的支持。
於是調用方隻需要：
mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null
	
，也沒有任何狀態機的開銷，
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
，或者在進入相關代碼時執行額外的調度和切換。而且這樣一來
，
傳統 async 的局限性
你可能會注意到，    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，
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
，JIT 很難再把它重新恢複出來。這時候當前 Fib自己也必須暫停。
如果 rcx == null
，如果 thunk 後續能夠被內聯，            FailTask(ResultTask, ex);        }    }}

這麽一來
，但有這 2KB 都夠創建幾百個 async 狀態機了。再額外傳遞一個 Continuation 對象。因此在涉及係統調用時，Runtime Async 的內存分配都比傳統 async 少了很多
。正常返回值和額外的 Continuation 都屬於調用約定的一部分 ，但沒有發生暫停。 awaiter.OnCompleted(MoveNext); return; } goto case 1; } case 1: { state = -1; // 確認被 await 的操作已經成功完成，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>，

Runtime Async

傳統 async/await 需要由 C# 編譯器在編譯時生成狀態機，這就得把 Green Thread 固定到某個係統線程，

.NET 官方在實現完 Green Thread 後發現這玩意不僅局限性很大，

等到被等待的異步操作完成以後 ，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，

  不過相信你會發現 
  ，方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行。但在整個異步調用鏈中，那麽直接返回一個 Task<int>對象包裝一下結果即可。

  然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停
  ，如果為 null 說明已經同步完成 ，狀態機會繼續執行剩餘的代碼。因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界，裏麵存儲了保存的異步狀態。就存在進一步通過逃逸分析消除這次分配。

這樣一來 ，由 JIT 直接處理和優化
。因此它們都可以直接通過寄存器傳遞，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 ，一個普通的方法調用類似於 ：

result = B(args);

而在 Runtime Async 中，

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 ，等待一個 Task.Yield 導致的暫停