Вот вам
перевод (часть первая, а всего там шесть частей) фундаменнтальной статьи по async/await одного из разрабочиков .NET в Microsoft (а именно - Stephen Toub).
Читайте и просвещайтесь.
PS Автор вопроса никак не желает считать текст выше ответом на свой вопрос - а зря. Потому что по-другому на форуме на него не ответишь - слишком много букв писать надо. Но сегодня - выходной, так что - попробую.
И самое главное, что вам следует осознать - что код асинхронного метода, который вы написали, и код машины состояний, в которой он преобразуется (и далее - транслируется в IL и компилируется в команды процессора) - это два разных кода, пусть и эквивалентных.
Если очень вкратце:
- компилятор преобразует код асинхронного метода до неузнаваемости, в ту самую "машину состояний": класс, в котором есть метод, ее реализующий, и есть поля для данных, как нужных для работы самой машины состояний (в частности - для хранения состояния), так и для хранения локальных переменных исходного метода (да-да, в стеке они не хранятся);
- каждый кусок исходного метода - начальный, между двумя await и завершающий - преобразуется в отдельный кусок метода машины состояний, выполняемый, когда выполнение машины состояний возобновляется в определенном состоянии; этот код производит действия, определенные в этом куске метода, и либо меняет состояние на новое значение и переходит к ожиданию (там, где в исходном асинхронном методе написан оператор await), либо завершает выполнение метода машины состояний;
- для выполнения перехода к ожиданию используется объект awaiter'а, получаемый методом GetAwaiter() операнда операции await;
- перед переходом к ожиданию проверяется возможно продолжение без ожидания, если это возможно (метод IsCompleted() awaiter'а возвращает true), то ожидания не происходит, а возобновляется выполнение машины состояний уже для нового состояния;
- запуск ожидания происходит во внешнем относительно асинхронного метода коде - в объекте awaiter'а;
- и при завершении метода машины состояний, и при запуске ожидания метод машины состояний возвращает управление в код, который вызвал в этот раз метод машины состояний (для одного вызова асинхронного метода вызовов метода машины состояний может быть много, см. дальше);
- первый возврат из метода машины состояний происходит в вызывающий метод, он возвращает объект задачи, позволяющий отследить в вызывающем методе завершение работы машины состояний ( и тут есть нюанс, связанный с возвращением ValueTask, а не Task);
- при окончательном (а не при запусе ожидания) выходе из метода машины состояний этот возвращенный объект задачи завершается;
- после завершения ожидания метод машины состояний вновь вызывается: в типичном случае - в свободном потоке из пула потоков, но возможны варианты (какие - курить тему Synchronization Context); и он продолжает свое выполнение для нового состояния
Это - максимально урезанное описание работы асинхронного метода.
Если вы смогли из этого описания понять ответ на ваш первый вопрос - хорошо. Если нет - читайте статьи(ссылка выше), или книги (лично я рекомендую главу про асинхронные меотоды из
книги Рихтера "CLR via C#").
Касательно второго вопроса. Задачи, выполнение которых ожидает асинхронный метод, будут выполняться совершенно параллельно, каждая - в своем потоке из пула, возможно - на разных ядрах/процессорах). А асинхронный метод в это время не будет выполняться совсем: поток в котором он выполнялся, будет дальше выполнять код после его вызова в вызвавшем его методе (или код, возвращий поток в пул, если это был вызов машины состояний после ожидания). А после завершения обеих этих задач выполнение метода машины состояний, в который был преобразован асинхроннный метод, будет возобновлено и задача, которую возвратил асинхронный метод, будет завершена.
