如果 rcx == null，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 ，

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 ，雖然你的方法返回的是 Task<T> ，於是宣布放棄 Green Thread 的實驗
，

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，雖然很長但姑且先貼在這裏，被標記的方法則會作為 CPS 變換的入口點
。

那你說，直到 Task.Delay完成，沿著 Async Calling Convention 返回給上一層 。直到整個異步調用鏈完成。實際的 C# 並不會直接操作 Task ，

首先 async/await 模型下 ，直接調用普通方法

這樣一來 ，JIT 給我們編譯出來了類似下麵的代碼 ，被等待操作的返回值或異常狀態等等。所有的異步抽象開銷全部消失了！從而引入了不必要的性能開銷。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，還必須正確維護與底層係統線程相關的 Shadow Stack 狀態
。

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

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

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

mov      dword ptr [r12+0x48], ebx

mov      rcx, r12ret

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

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

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

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

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

測試目前最新的 .NET 11 每日構建版本的 Runtime Async（Async2），類似的原因，返回值走寄存器 ，

例子

接下來讓我們看看 Runtime Async 會生成什麽樣的代碼 。則把 Task<int> 設置為失敗狀態。返回值類型已經不是原來的 Task<int>了 。Runtime Async 的 Continuation 隻是一個非常輕量級的對象，那麽這個 Task<T>對象就根本不會被創建，這時候當前 Fib自己也必須暫停 。例如在一個異步方法裏調用了一個同步方法
，JIT 可以直接看到這個方法原始的異步控製流 ，

也就是說 ，因此如果代碼真正暫停了，.NET 的 Green Thread 實驗中發現 Green Thread 上做係統調用 1 億次， awaiter.OnCompleted(MoveNext); return; } goto case 1; } case 1: { state = -1; // 確認被 await 的操作已經成功完成 ，類似於 goroutine 和 Java Virtual Thread，並判斷這次調用是否發生了暫停。實際上，async/await 模型下，它隻需要保存非常少量的東西，隨後再根據需要動態擴張，每個狀態對應著 await 關鍵字的邊界
。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，那麽直接返回一個 Task<int>對象包裝一下結果即可
。運行時還需要處理 Green Thread 與係統線程之間的切換
、由於 Green Thread 並不是操作係統線程，從而避免了線程切換的開銷 。

這個測試包含了各種不同的場景 ：

• Synchronous baseline：同步基準測試，
  在用戶態實現輕量級線程，就存在進一步通過逃逸分析消除這次分配 。這在高性能場景下可能會帶來額外的內存分配
  。Green Thread 需要運行時在用戶態實現線程調度，JIT 看到的是 C# 編譯器已經生成好的 MoveNext 狀態機；而在 Runtime Async 中，因此也確實需要一個 Task對象來存儲結果
  。C# 編譯器什麽都不做 ，awaiter 和 method builder 來驅動執行
  。Runtime Async 也有顯著的性能提升，

  再有，

  Runtime Async

  傳統 async/await 需要由 C# 編譯器在編譯時生成狀態機，

  而 await 關鍵字的作用是告訴編譯器這裏有暫停點，說明被調用的 Fib沒有同步完成
  。ThreadPool continuation 和 TaskCompletionSource continuation 的性能提升了 3~4 倍 。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>
  ，一個普通的方法調用類似於
  ：
  result = B(args);
  而在 Runtime Async 中
  ，並不保證恢複執行時仍然運行在原來的係統線程上
  。方法就像普通同步方法一樣從頭開始執行。這套機製允許開發者以同步方式編寫異步代碼
  
  ，裏麵存儲了保存的異步狀態
  。等待一個已經完成的 Task

• Completed ValueTask await：異步方法，
• 更有不少係統是基於異步模型來做的分布式計算係統，線程親和性也是一個問題。額外的 Continuation 也走寄存器，Green Thread 和硬件安全機製也有衝突 。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>。調用方在收到非空的 Continuation 後，然後繼續執行返回值為 42 的代碼。

  在 x64 上，一旦大量代碼具有這種要求 ，但它也有一些局限性。甚至需要操作係統提供專門的支持
   。但現實中存在大量依賴特定係統線程的 API，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。導致開發者無法自由地控製調度行為。但有這 2KB 都夠創建幾百個 async 狀態機了
  。而是直接返回 T的值 。而真正暫停時也隻需要為實際使用的狀態付費。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 ， CompleteTask(ResultTask, 42); return; } } } catch (Exception ex) { // 如果在 MoveNext 中拋出了異常，直接返回結果。

  首先
  ，並且由於被暫停的代碼是在之後才被恢複執行的，await 不是一個普通的識別符，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 。結果如下：

  

  

  測試結果原始數據如下：

  Benchmark	Ops	Async1 Time/op	Async2 Time/op	Ratio	Async1 Throughput	Async2 Throughput	Async1 Total Alloc	Async2 Total Alloc	Async1 Bytes/op	Async2 Bytes/op	Async1 Gen0	Async2 Gen0
  Synchronous baseline	100.0M	0.33 ns	0.33 ns	1.00×	3.008B ops/s	3.004B ops/s	696 B	696 B	0	0	0	0
  Async method, no suspension	100.0M	6.58 ns	0.34 ns	19.63×	152.0M ops/s	2.984B ops/s	7.20 GB	696 B	72.0000	0	459	0
  Completed Task await	100.0M	4.01 ns	0.33 ns	12.02×	249.1M ops/s	2.995B ops/s	7.20 GB	696 B	72.0000	0	459	0
  Completed ValueTask await	100.0M	0.75 ns	0.33 ns	2.25×	1.329B ops/s	2.987B ops/s	696 B	696 B	0	0	0	0
  Task.Yield suspension	100.0M	242.89 ns	34.68 ns	7.00×	4.12M ops/s	28.84M ops/s	992 B	1,000 B	0	0	0	0
  ThreadPool continuation	100.0M	324.78 ns	102.35 ns	3.17×	3.08M ops/s	9.77M ops/s	16.00 GB	15.20 GB	160.0000	152.0000	1,027	969
  TaskCompletionSource continuation	100.0M	455.50 ns	114.16 ns	3.99×	2.20M ops/s	8.76M ops/s	16.00 GB	16.00 GB	160.0001	160.0000	1,027	1,021
  Async state-machine chain	100.0M	678.33 ns	91.68 ns	7.40×	1.47M ops/s	10.91M ops/s	30.10 GB	19.20 GB	300.9802	192.0000	1,927	1,226

  結果簡直令人震驚 ！

  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
  ，
  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	，await關鍵字會暫停 GetDataAsync方法的執行
  ，那麽當前異步調用鏈就需要暫停。
  然而事實證明其實很多異步方法根本不會暫停，將當前異步方法拆分成多個部分
  ，而是一個用來標記暫停點的關鍵字
  。尤其是在沒有發生暫停的情況下，
  async/await 機製本質上是利用 CPS（Continuation Passing Style）變換來實現的	。
  最後
  ，這就得把 Green Thread 固定到某個係統線程，這種開銷可以達到普通線程直接執行係統調用的幾十倍。再額外傳遞一個 Continuation 對象
  。這使得其可以在整個異步調用鏈中進行跨方法的優化，
  除此之外，下麵會解釋。Runtime Async 都能以最小的開銷執行。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，調度行為和運行時高度耦合，JIT 看到的已經不是 A -- await B -- await C這樣直接的異步調用鏈，同時返回一個空的 Continuation 表示整個調用鏈沒有發生暫停。並將 Runtime Async 方法按照一種特殊的 async calling convention 編譯。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
  。Task.Delay(1000)是一個異步操作	，因此在涉及係統調用時
  ，並把之前保存的 Continuation 作為額外參數傳回來。例如 Intel CET Shadow Stack 會由硬件維護一份受保護的返回地址棧，因為它包含了整個異步方法的邏輯	
  。JIT 很難再把它重新恢複出來。MoveNext方法通常非常大
  ，如果整個方法執行過程中都沒有真正發生暫停，當前需要從哪個暫停點恢複
  	、並返回一個非空的 Continuation 對象給調用方	，而上層的異步方法隻是簡單地把結果傳遞下去	。很多異步方法可能根本不會暫停
  
  ，同時額外增加一條用於傳遞 Continuation 的通道
  。它不再讓 C# 編譯器提前把 async 方法展開成狀態機
  ，會觸發此前注冊的 continuation	，例如 goroutine 的用戶棧初始大小大約就是 2 KB，如果沒有真正發生暫停
  ，此時 eax中就是有效的返回值，因此它們都可以直接通過寄存器傳遞
  ，從原來的約 300 ms 增加到約 1800 ms
  
  ，C# 編譯器在變換異步方法的時候，轉而開發 Runtime Async
  。於是誕生了諸如 ValueTask這樣的優化方案，測試代碼見	：https://gist.github.com/hez2010/d1802e7c7ab10e21a92dcba2afe0a58d 
  。
  傳統 async/await
  .NET 自古以來就提供了 async/await 異步編程模型，Green Thread 通常由運行時調度，掛起與恢複等額外工作
  ，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
  ！而且扔到 asp.net core 裏跑發現 RPS 居然不升反降，例如跨越暫停點後仍然存活的局部變量
  、如果失敗則會在這裏拋出異常。Fib 的簽名仍然是 Task<int> Fib(int)。Runtime Async 在沒有發生暫停的情況下，無論暫停還是不暫停
  ，                        // 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	，當異步調用沒有真正發生暫停時，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
  ，這會使很多原本可以跨方法進行的優化變得非常困難。於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。於是這部分的開銷直接歸零。雖然 async/await 提供了簡潔的異步編程模型
  ，    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，但沒有發生暫停。.NET 還實驗過 Green Thread 的方案
  ，OS 以及各種依賴 thread-local 的代碼。如果 thunk 後續能夠被內聯，使狀態機再次執行 MoveNext
  	
  。既然 C# 編譯器無法判斷	，Task
  、
  而在發生暫停的情況下
  ，這套調用約定會在在普通的方法調用約定之外，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	，這個邊界就是 async thunk。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。Runtime Async 的內存分配都比傳統 async 少了很多。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，那麽它就會直接返回正常的結果
  ，說明發生了暫停

  就可以同時獲得異步方法的返回結果  ，為什麽上麵明明有 Program:Fib(int):int:this，隻要目標架構的調用約定允許 ，並且調用鏈越深性能提升還會越大！於是我們必須創建一個 Continuation 來保存當前的執行狀態。因此運行時需要在兩種調用約定之間放置一個邊界，

  其次 ，

• 還有一些異步方法的調用鏈實際上根本不會暫停，甚至還可以在整個異步調用鏈中進行內聯 ，等待一個 Task.Yield 導致的暫停
• ThreadPool continuation：異步方法，async/await 模型下， 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
   ，而是通過 AsyncTaskMethodBuilder<int>來創建並完成代表整個異步方法的 Task<int>。當異步操作完成時，

  最終，從而簡化了異步編程的複雜性 。但 C++ 並不要求 async 關鍵字
  。因此運行時不僅需要切換普通棧指針 ，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 ，

  於是調用方隻需要：

  mov      r12d, eaxtest     rcx, rcx           ; Continuation 是否為 nulljne      SUSPEND            ; 如果不為 null，而 Green Thread 通常會在用戶態自行切換調用棧，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
  
  。同樣采用了 async/await 模型
  ，async 關鍵字其實並不是必須的	
  ，運行時會再次進入這個 Runtime Async 方法
  ，等待一個 TaskCompletionSource 導致的暫停

• Async state-machine chain ：異步狀態機調用鏈，因為這個 Fibonacci 示例中的所有調用都會同步完成 ，從而進一步提高性能。但從普通 C# 代碼看來 ，但 C# 編譯器已經提前把這種高層異步語義拆散了
  ，那到運行時，

  還有，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。 state = 1; // 注冊 continuation 。甚至比直接使用係統線程還要慢 。這與傳統 async 的執行模型有本質區別 。 awaiter.GetResult(); // 把 Task<int> 完成並把結果設置成 42。狀態機會繼續執行剩餘的代碼。C# 之所以要求 async 關鍵字 ，從而進一步導致 JIT 看不到整個異步調用鏈，等待一個已經完成的 ValueTask

• Task.Yield suspension：異步方法，這樣的調用鏈實際上是同步的 。性能提升了近 20 倍，而這個同步方法又調用了另一個異步方法
  ，因此，C# 編譯器會把異步方法改寫成狀態機 ， 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。

  另外 ，而是把異步控製流保留到運行時 ，