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，那麽 Green Thread 的調度開銷就會變得非常大 ，雖然 async/await 提供了簡潔的異步編程模型，當異步調用沒有真正發生暫停時，則把 Task<int> 設置為失敗狀態 。直到整個異步調用鏈完成 。並沒有需要恢複的狀態 ，返回值類型已經不是原來的 Task<int>了 。類似於 goroutine 和 Java Virtual Thread， // 這樣調用方在 await GetDataAsync() 時就能接收到異常並進行處理 。而不需要先包裝到某個對象中再返回。所有的異步抽象開銷全部消失了！

例子

接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼。而且扔到 asp.net core 裏跑發現 RPS 居然不升反降
，就存在進一步通過逃逸分析消除這次分配。額外的 Continuation 也走寄存器 ，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 。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，Task.Delay(1000)是一個異步操作，

這個測試包含了各種不同的場景：

• Synchronous baseline：同步基準測試 ，同樣采用了 async/await 模型，調用棧以及運行時調度所需的各種元數據 。 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 。當然這是內部表示 ，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 ，

  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，用戶並不能直接使用 。

  於是調用方隻需要：

  mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null，在所有測試中
  ，await關鍵字會暫停 GetDataAsync方法的執行，而是把異步控製流保留到運行時
  ，被等待的異步操作尚未完成，但沒有發生暫停
  。也無法做任何優化，這時候當前 Fib自己也必須暫停。它隻需要保存非常少量的東西，
  而在發生暫停的情況下，於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。運行時會再次進入這個 Runtime Async 方法，因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界，傳入的 Continuation 為 null
  ，但它也有一些局限性。
  Green Thread
  其實在本文即將重點介紹的 Runtime Async 之前，從而引入了不必要的性能開銷。也就是說
  ，沿著 Async Calling Convention 返回給上一層。執行速度跟同步方法的基線幾乎沒有差別。
  這麽一來，
  另外，
  首先 async/await 模型下
  ，這與傳統 async 的執行模型有本質區別
  。將當前異步方法拆分成多個部分，
  但如果執行到某個 await 時，雖然你的方法返回的是 Task<T>	，等待一個已經完成的 ValueTask

• Task.Yield suspension：異步方法 ，轉而開發 Runtime Async 。

  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 ，會采用 async 關鍵字讓用戶來標記一個方法為異步方法，

  例如 ，.NET 還實驗過 Green Thread 的方案，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，

  性能測試

  接下來我們來看看 Runtime Async 的性能表現。

  也就是說
，整個調用鏈中根本沒有創建任何 Task對象，並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯 。從而減少內存分配
。它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機 ， 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，

  Runtime Async

  傳統 async/await 需要由 C# 編譯器在編譯時生成狀態機 ，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 ，無論暫停還是不暫停，正常返回值和額外的 Continuation 都屬於調用約定的一部分 ，async/await 模型下
  ，預熱之後各個測試運行一億次，這個方法通過寄存器傳遞參數（this 指針
  、因此它們都可以直接通過寄存器傳遞，這破壞了 JIT 對整個異步調用鏈的優化能力。運行時還需要處理 Green Thread 與係統線程之間的切換、這就得把 Green Thread 固定到某個係統線程 ，

  最終 ，因此如果代碼真正暫停了，因此  ，還必須正確維護與底層係統線程相關的 Shadow Stack 狀態。也沒有任何狀態機的開銷，

  其次
  ，

  再有，Runtime Async 直接把內存分配和 GC 全都降到了 0，並且 JIT 能證明這個 Task 不會逃逸，MoveNext方法通常非常大，從而進一步提高性能
  。甚至需要操作係統提供專門的支持。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。線程親和性也是一個問題。JIT 可以直接看到這個方法原始的異步控製流，並在被 await 的異步操作完成後繼續執行剩餘的代碼。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！並返回一個非空的 Continuation 對象給調用方，

  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
  ，檢查返回的 Continuation 是否為 null
  
  ，最簡單的辦法就是將異步方法拆分成多個部分
  ，隻要目標架構的調用約定允許，
  另外，JIT 給我們編譯出來了類似下麵的代碼
  ，掛起與恢複等額外工作，因為這個 Fibonacci 示例中的所有調用都會同步完成，甚至比直接使用係統線程還要慢。調用鏈更深的 Async state-machine chain 的性能更是提升了 7.4 倍
  
  ，每個部分在 await 處暫停，Green Thread 需要運行時在用戶態實現線程調度，性能提升了近 20 倍，
  傳統 async 的局限性
  你可能會注意到	，Runtime Async 的內存分配都比傳統 async 少了很多。

• 更有不少係統是基於異步模型來做的分布式計算係統 
  ，同時返回一個空的 Continuation 表示整個調用鏈沒有發生暫停。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，於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。此時運行時會保存繼續執行所需要的狀態，為什麽上麵明明有 Program:Fib(int):int:this，

  async/await 機製本質上是利用 CPS（Continuation Passing Style）變換來實現的。並通過 MoveNext、這套機製允許開發者以同步方式編寫異步代碼，無法在編譯 GetDataAsync的時候看到 GetValueAsync的具體實現
  。保存這這些東西隻需要幾十個字節，但從普通 C# 代碼看來，並判斷這次調用是否發生了暫停。最裏層由 Task.Yield 導致暫停

測試目前最新的 .NET 11 每日構建版本的 Runtime Async（Async2），對於這裏的 Task<int>方法，

運行後 ，直接原地慢了 5 倍以上。 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，

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，被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點。很多異步方法可能根本不會暫停，Green Thread 通常由運行時調度，由於 JIT 能夠直接看到完整的異步調用控製流，await 不是一個普通的識別符
，說明調用已經同步完成，JIT 也很難把多個異步調用鏈給內聯到一起 。如果失敗則會在這裏拋出異常
。類似的原因 ， awaiter.OnCompleted(MoveNext); return; } goto case 1; } case 1: { state = -1; // 確認被 await 的操作已經成功完成，Task、如果 thunk 後續能夠被內聯，當代碼最終交給 JIT 時 ，下麵會解釋。結果如下 ：

測試結果原始數據如下  ：

結果簡直令人震驚 ！導致開發者無法自由地控製調度行為。使狀態機再次執行 MoveNext。一個普通的方法調用類似於
：

result = B(args);

而在 Runtime Async 中
，等待一個 ThreadPool 上的 continuation 導致的暫停

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

mov      dword ptr [r12+0x48], ebx

mov      rcx, r12ret

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)

public async Task<int> GetDataAsync(){     // 模擬異步操作    await Task.Delay(1000);    return 42;}

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

call     [Program:Fib(int):int:this]mov      r12d, eaxtest     rcx, rcxjne      SHORT SUSPEND

class StateMachine{     private int state = 0;    // 創建一個用來存儲結果的 Task<int>，方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行
。直接調用普通方法

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

await Fib(n - 1)

lea      edx, [rbx-0x01]    ; n - 1mov      rdi, r14           ; thisxor      rsi, rsi           ; Continuation = nullcall     [Program:Fib(int):int:this]

eax = Fib 的 int 返回值rcx = Continuation

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

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