Что происходит под капотом при использовании async/await в C#

Что проверяют

Понимаете ли вы, во что компилятор превращает async-метод и где на самом деле выполняется продолжение после await. От этого зависят практические вопросы, которые идут следом: откуда берутся дедлоки на .Result, зачем ConfigureAwait(false) и почему опасен async void.

Как отвечать

Компилятор переписывает async-метод в конечный автомат:

• state machine: сгенерированный тип, реализующий IAsyncStateMachine (в Release это структура, в Debug класс). Локальные переменные становятся его полями, код разрезается по точкам await на участки внутри MoveNext(), а поле состояния помнит, откуда продолжить;
• builder: AsyncTaskMethodBuilder<T> создаёт возвращаемый Task и выставляет в него результат или исключение;
• awaiter: await работает с любым типом, у которого есть GetAwaiter() с IsCompleted, OnCompleted и GetResult().

На await автомат сначала проверяет IsCompleted. Если операция уже завершена, выполнение идёт дальше синхронно, и автомат даже не попадает в кучу. Если нет, он переносится в кучу, регистрирует MoveNext как продолжение и возвращает управление вызывающему. Поток при этом свободен: во время сетевого запроса никакой поток не ждёт, ожидание обслуживает ОС через IOCP или epoll.

Где выполнится продолжение: по умолчанию захватывается SynchronizationContext, а если его нет, текущий TaskScheduler. В WPF и WinForms это UI-поток, в ASP.NET Core контекста нет, и продолжение уходит в пул потоков. ConfigureAwait(false) отключает захват, это стандарт для библиотечного кода.

Исключение сохраняется в Task и пробрасывается на await с исходным стеком через ExceptionDispatchInfo.

Где спотыкаются

Говорят, что async запускает код в новом потоке. Метод выполняется синхронно до первого незавершённого await, а Task.Run это отдельная история.

Блокируют асинхронный код через .Result или .Wait() там, где есть контекст синхронизации. Продолжение ждёт занятый UI-поток, а тот ждёт задачу: классический дедлок.

Пишут async void вне обработчиков событий. Такой метод нельзя дождаться, а его исключение уходит в контекст синхронизации и роняет процесс.