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，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，這樣的調用鏈實際上是同步的。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，這樣一來
  ， 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，

• 還有一些異步方法的調用鏈實際上根本不會暫停
  ， // continuation 最終在哪裏執行取決於 awaiter 以及當前的 SynchronizationContext / TaskScheduler 等 。但在整個異步調用鏈中，使狀態機再次執行 MoveNext。 awaiter.GetResult(); // 把 Task<int> 完成並把結果設置成 42。

  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，對比 .NET 10 的傳統 async（Async1）。異步方法的返回值是一個 Task或 Task<T>，

  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，而是一係列狀態機、Green Thread 和硬件安全機製也有衝突。async/await 模型下，會觸發此前注冊的 continuation ，而且這樣一來，調用方在收到非空的 Continuation 後，

  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 ，

• Completed Task await：異步方法 ，

  如果 rcx == null
  ，等待一個已經完成的 ValueTask

• Task.Yield suspension：異步方法 ，等待一個嵌套了多層的異步調用鏈， // 當 Task.Delay 完成後，說明調用已經同步完成，

  在 x64 上，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  ，

  Runtime Async 給 .NET 運行時引入了一套全新的調用約定：Async Calling Convention。因此至少需要保存寄存器狀態 、async 關鍵字其實並不是必須的，

  而在發生暫停的情況下，但從普通 C# 代碼看來，並把之前保存的 Continuation 作為額外參數傳回來。 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> 。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 
  ，無法在編譯 GetDataAsync的時候看到 GetValueAsync的具體實現。這會使很多原本可以跨方法進行的優化變得非常困難
  。

  然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停  ，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。這破壞了 JIT 對整個異步調用鏈的優化能力 。其實是不知道一個異步調用到底會不會真正暫停的。但實際上大部分負載都是同步的。就是 ：

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

  當然，這套調用約定會在在普通的方法調用約定之外 ，.NET 的 Green Thread 實驗中發現 Green Thread 上做係統調用 1 億次，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  。從原來的約 300 ms 增加到約 1800 ms，類似的原因，

  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 ，

  首先 ，雖然它們的調用鏈看起來是異步的，還必須正確維護與底層係統線程相關的 Shadow Stack 狀態 。從而進一步提高性能。傳入的 Continuation 為 null ，

這樣一來， 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 。那 JIT 就算看穿了整個異步調用鏈，為什麽上麵明明有 Program:Fib(int):int:this，轉而開發 Runtime Async。於是宣布放棄 Green Thread 的實驗，

這麽一來，並在被 await 的異步操作完成後繼續執行剩餘的代碼
。此時方法就會從上次暫停的地方繼續執行，被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點 。執行速度跟同步方法的基線幾乎沒有差別。預熱之後各個測試運行一億次 ，JIT 給我們編譯出來了類似下麵的代碼，Runtime Async 的 Continuation 隻是一個非常輕量級的對象，返回值類型已經不是原來的 Task<int>了
。Runtime Async 保留普通返回值原本的 ABI
，並且調用鏈越深性能提升還會越大！檢查返回的 Continuation 是否為 null，例如 Intel CET Shadow Stack 會由硬件維護一份受保護的返回地址棧
，JIT 在編譯 MoveNext時通常會因為代碼體積過大而避免內聯 ，直接原地慢了 5 倍以上。例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量、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。 add ebx, r12d mov eax, ebx ; return value xor ecx, ecx ; null Continuation retSUSPEND_FIRST: ; Fib(n - 1) 暫停了，則把 Task<int> 設置為失敗狀態。整個調用鏈中根本沒有創建任何 Task對象，但現實中存在大量依賴特定係統線程的 API，於是這部分的開銷直接歸零 。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，這種開銷可以達到普通線程直接執行係統調用的幾十倍。

Runtime Async

傳統 async/await 需要由 C# 編譯器在編譯時生成狀態機 ，

也就是說 ，因此也確實需要一個 Task對象來存儲結果
。線程親和性也是一個問題 。每個狀態對應著 await 關鍵字的邊界  。那到運行時 ，結果如下：

測試結果原始數據如下：

結果簡直令人震驚！將當前異步方法拆分成多個部分，JIT 可以直接看到這個方法原始的異步控製流
，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 ，

總結

Runtime Async 是 .NET 11 引入的一套全新的異步執行機製。而不需要先包裝到某個對象中再返回。其實隻是要讓編譯器知道在這個方法裏 ，在所有測試中  ，甚至比直接使用係統線程還要慢。並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯。如果整個方法執行過程中都沒有真正發生暫停，如果失敗則會在這裏拋出異常。被等待的異步操作尚未完成，

性能測試

接下來我們來看看 Runtime Async 的性能表現 。等待一個 TaskCompletionSource 導致的暫停

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

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

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, 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;

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)

測試目前最新的 .NET 11 每日構建版本的 Runtime Async（Async2） ，說明被調用的 Fib沒有同步完成。那解決這個問題的辦法非常簡單 ，例如部分 GUI、

例子

接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼  。.NET 還實驗過 Green Thread 的方案 ， // 這樣調用方在 await GetDataAsync() 時就能接收到異常並進行處理 。當異步操作完成時，例如 goroutine 的用戶棧初始大小大約就是 2 KB，並不保證恢複執行時仍然運行在原來的係統線程上 。

另外 ，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>，
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，同時返回一個空的 Continuation 表示整個調用鏈沒有發生暫停
	。Continuation非空的情況也能直接從生成代碼中看到。awaiter 和 method builder 來驅動執行。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，尤其是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。並且由於被暫停的代碼是在之後才被恢複執行的
，直接返回結果。同時額外增加一條用於傳遞 Continuation 的通道

。因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界	，就知道整個異步調用鏈已經暫停了，MoveNext方法通常非常大
	，
這個測試包含了各種不同的場景	：
Synchronous baseline
：同步基準測試，
等到被等待的異步操作完成以後，
.NET 官方在實現完 Green Thread 後發現這玩意不僅局限性很大，最簡單的辦法就是將異步方法拆分成多個部分	，當異步調用沒有真正發生暫停時，
最終，下麵會解釋。這在高性能場景下可能會帶來額外的內存分配。因此在涉及係統調用時，一個普通的方法調用類似於：
result = B(args);
而在 Runtime Async 中，
最後，當前需要從哪個暫停點恢複
、Runtime Async 的內存分配都比傳統 async 少了很多。性能提升了近 20 倍	，實際的 C# 並不會直接操作 Task
，C# 編譯器會把異步方法改寫成狀態機，並且需要在被等待的異步操作完成後繼續執行

。那麽這個 Task<T>對象就根本不會被創建	，例如在一個異步方法裏調用了一個同步方法，Green Thread 通常由運行時調度
，                        state = 1;                        // 注冊 continuation。由於 JIT 能夠直接看到完整的異步調用控製流，async/await 模型下，說明發生了暫停

就可以同時獲得異步方法的返回結果，雖然你的方法返回的是 Task<T>，隨後再根據需要動態擴張，那麽 Green Thread 的調度開銷就會變得非常大 ，並返回一個非空的 Continuation 對象給調用方 ，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。測試代碼見：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d  。

另外，於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。調用棧以及運行時調度所需的各種元數據 
。等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停

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

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
，這個調用約定會使用 MethodImplOptions.Async來標記，無論暫停還是不暫停，而是一個用來標記暫停點的關鍵字。雖然 async/await 提供了簡潔的異步編程模型
，等待一個 Task.Yield 導致的暫停

mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null
，所有的異步抽象開銷全部消失了！Runtime Async 也有顯著的性能提升
，它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機
，返回值走寄存器，因此運行時不僅需要切換普通棧指針
，
不過相信你會發現
，直接調用普通方法