我试着从下往上解释。也许有人会觉得有用。 我在那里，做了，重新发明了它，在DOS和Pascal中制作简单的游戏(好旧时光…)

所以…每个事件驱动的应用程序内部都有一个类似这样的事件循环:

while (getMessage(out message)) // pseudo-code
{
   dispatchMessage(message); // pseudo-code
}

框架通常对您隐藏这个细节，但它确实存在。 getMessage函数从事件队列中读取下一个事件或等待事件发生:鼠标移动、按下键、按上键、单击等等。然后dispatchMessage将事件分派给适当的事件处理程序。 然后等待下一个事件，依此类推，直到退出事件出现，退出循环并完成应用程序。

事件处理程序应该快速运行，以便事件循环可以轮询更多事件，并且UI保持响应性。 如果单击按钮触发了这样昂贵的操作，会发生什么?

void expensiveOperation()
{
    for (int i = 0; i < 1000; i++)
    {
        Thread.Sleep(10);
    }
}

UI变得无响应，直到10秒操作结束，因为控件停留在函数中。 要解决这个问题，您需要将任务分解为可以快速执行的小部分。 这意味着您不能在一个事件中处理整个事件。 您必须完成一小部分工作，然后将另一个事件发布到事件队列以请求继续。

所以你可以把它改成:

void expensiveOperation()
{
    doIteration(0);
}

void doIteration(int i)
{
    if (i >= 1000) return;
    Thread.Sleep(10); // Do a piece of work.
    postFunctionCallMessage(() => {doIteration(i + 1);}); // Pseudo code. 
}

在这种情况下，只运行第一次迭代，然后它将消息发送到事件队列以运行下一次迭代并返回。 我们的示例postFunctionCallMessage伪函数在队列中放置了一个“调用此函数”事件，因此事件调度程序将在到达队列时调用它。 这允许在连续运行长时间运行的工作的片段的同时处理所有其他GUI事件。

As long as this long running task is running, its continuation event is always in the event queue. So you basically invented your own task scheduler. Where the continuation events in the queue are "processes" that are running. Actually this what operating systems do, except that the sending of the continuation events and returning to the scheduler loop is done via the CPU's timer interrupt where the OS registered the context switching code, so you don't need to care about it. But here you are writing your own scheduler so you do need to care about it - so far.

So we can run long running tasks in a single thread parallel with the GUI by breaking up them into small chunks and sending continuation events. This is the general idea of the Task class. It represents a piece of work and when you call .ContinueWith on it, you define what function to call as the next piece when the current piece finishes (and its return value is passed to the continuation). But doing all this chaining splitting up work into small pieces manually is a cumbersome work and totally messes up the layout of the logic, because the entire background task code basically a .ContinueWith mess. So this is where the compiler helps you. It does all this chaining and continuation for you under the hood. When you say await you tell the compiler that "stop here, add the rest of the function as a continuation task". The compiler takes care of the rest, so you don't have to.

虽然这个任务块链接不涉及创建线程，并且当任务块很小时，它们可以在主线程的事件循环上调度，但实际上有一个工作线程池来运行任务。这允许更好地利用CPU内核，还允许开发人员运行手动编写的长任务(这会阻塞工作线程而不是主线程)。

我真的很高兴有人问这个问题，因为很长一段时间以来，我也认为线程对于并发性是必要的。当我第一次看到事件循环时，我以为它们是谎言。我对自己说:“如果这段代码在一个线程中运行，它就不可能是并发的”。请记住，这是在我已经经历了理解并发性和并行性之间区别的斗争之后。

经过我自己的研究，我终于找到了缺失的部分:select()。具体来说，IO多路复用，由不同的内核以不同的名称实现:select()， poll()， epoll()， kqueue()。这些是系统调用，尽管实现细节不同，但允许您传入一组文件描述符进行监视。然后，您可以进行另一个调用，该调用将阻塞，直到被监视的文件描述符之一发生变化。

因此，可以等待一组IO事件(主事件循环)，处理第一个完成的事件，然后将控制权交还给事件循环。清洗并重复。

这是如何工作的呢?简而言之，这是内核和硬件级的魔力。计算机中除了CPU之外还有许多组件，这些组件可以并行工作。内核可以控制这些设备，并直接与它们通信以接收特定的信号。

这些IO多路复用系统调用是单线程事件循环(如node.js或Tornado)的基本构建块。当您等待一个函数时，您正在观察某个事件(该函数的完成)，然后将控制权交还给主事件循环。当您正在观看的事件完成时，函数(最终)从它停止的地方开始。允许像这样暂停和恢复计算的函数称为协程。

我不打算和Eric Lippert或者Lasse V. Karlsen等人竞争，我只是想让大家注意这个问题的另一个方面，我想这个问题没有明确提到。

单独使用await并不能让你的应用神奇地做出响应。如果不管你在方法中做什么，你正在等待的UI线程阻塞，它仍然会阻塞你的UI，就像不可等待的版本一样。

你必须编写你的awaitable方法，以便它产生一个新线程或使用一个完成端口之类的东西(它将在当前线程中返回执行，并在完成端口收到信号时调用其他东西来继续)。但这部分在其他答案中有很好的解释。

我在我的博客文章《There Is No Thread》中详细解释了这一点。

In summary, modern I/O systems make heavy use of DMA (Direct Memory Access). There are special, dedicated processors on network cards, video cards, HDD controllers, serial/parallel ports, etc. These processors have direct access to the memory bus, and handle reading/writing completely independently of the CPU. The CPU just needs to notify the device of the location in memory containing the data, and then can do its own thing until the device raises an interrupt notifying the CPU that the read/write is complete.

一旦操作在运行中，CPU就没有工作要做，因此没有线程。

实际上，异步等待链是由CLR编译器生成的状态机。

async await使用的线程是TPL使用线程池执行任务的线程。

应用程序没有被阻塞的原因是状态机可以决定执行哪个协同例程、重复、检查并再次决定。

进一步阅读:

异步和等待生成什么?

异步等待和生成的状态机

异步c#和f# (III.):它是如何工作的?-托马斯·佩特里塞克

编辑:

好的。看来我的阐述是不正确的。然而，我必须指出，状态机是异步等待的重要资产。即使你采用异步I/O，你仍然需要一个助手来检查操作是否完成，因此我们仍然需要一个状态机，并确定哪些例程可以一起异步执行。

await和异步使用任务而不是线程。

框架有一个线程池，准备以Task对象的形式执行一些工作; 向池提交任务意味着选择一个已经存在的空闲线程来调用任务 操作方法。 创建一个任务就是创建一个新对象，远远快于创建一个新线程。

如果Task可以附加一个Continuation，那么它就是一个要执行的新Task对象 一旦线程结束。

因为async/await使用任务，它们不会创建一个新的线程。

虽然中断编程技术在每个现代操作系统中都被广泛使用，但我不认为它们是 有关。 你可以让两个CPU绑定任务在一个CPU上并行执行(实际上是交错执行) aysnc /等待。 这不能简单地用操作系统支持排队IORP的事实来解释。

上次我检查了编译器将异步方法转换为DFA，工作分为几个步骤， 每一个都以等待指令结束。 await启动它的Task，并为它附加一个continuation以执行下一个任务 的一步。

作为一个概念示例，下面是一个伪代码示例。 为了清晰起见，事情被简化了，因为我不记得所有的细节。

method:
   instr1                  
   instr2
   await task1
   instr3
   instr4
   await task2
   instr5
   return value

它会变成这样

int state = 0;

Task nextStep()
{
  switch (state)
  {
     case 0:
        instr1;
        instr2;
        state = 1;

        task1.addContinuation(nextStep());
        task1.start();

        return task1;

     case 1:
        instr3;
        instr4;
        state = 2;

        task2.addContinuation(nextStep());
        task2.start();

        return task2;

     case 2:
        instr5;
        state = 0;

        task3 = new Task();
        task3.setResult(value);
        task3.setCompleted();

        return task3;
   }
}

method:
   nextStep();

1实际上，一个池可以有自己的任务创建策略。