java.sql.SQLException: Connections could not be acquired from the underlying database!

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• 冷热数据分离：业务层缓存热点、数仓统计分析、大数据引擎选型指南
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🛠️ 服务器深度调优

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🎉 一、错误日志

2025-10-12 14:35:12.888 ERROR 12345 --- [nio-8080-exec-5] c.e.u.s.impl.UserServiceImpl : [UserService] Failed to get user by id: 15002
org.springframework.transaction.CannotCreateTransactionException: Could not open JDBC Connection for transaction; nested exception is java.sql.SQLTransientConnectionException: HikariPool-1 - Connection is not available, request timed out after 30000ms.
at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager.doBegin(DataSourceTransactionManager.java:309) ~[spring-jdbc-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.transaction.support.AbstractPlatformTransactionManager.getTransaction(AbstractPlatformTransactionManager.java:378) ~[spring-tx-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAspectSupport.createTransactionIfNecessary(TransactionAspectSupport.java:595) ~[spring-tx-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAspectSupport.invokeWithinTransaction(TransactionAspectSupport.java:382) ~[spring-tx-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor.invoke(TransactionInterceptor.java:119) ~[spring-tx-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186) ~[spring-aop-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$CglibMethodInvocation.proceed(CglibAopProxy.java:753) ~[spring-aop-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$DynamicAdvisedInterceptor.intercept(CglibAopProxy.java:698) ~[spring-aop-5.3.23.jar:5.3.23]
at com.example.user.service.impl.UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById(<generated>) ~[classes/:na]
at com.example.user.controller.UserController.getUser(UserController.java:45) ~[classes/:na]
at java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) ~[na:na]
at java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:77) ~[na:na]
at java.base/jdk.internal.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43) ~[na:na]
at java.base/java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:568) ~[na:na]
at org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.doInvoke(InvocableHandlerMethod.java:205) ~[spring-web-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.invokeForRequest(InvocableHandlerMethod.java:150) ~[spring-web-5.3.23.jar:5.3.23]
... (更多Spring MVC调用链，此处省略)
Caused by: java.sql.SQLTransientConnectionException: HikariPool-1 - Connection is not available, request timed out after 30000ms.
at com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.createTimeoutException(HikariPool.java:696) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
at com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:197) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
at com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:162) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
at com.zaxxer.hikari.HikariDataSource.getConnection(HikariDataSource.java:128) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager.doBegin(DataSourceTransactionManager.java:246) ~[spring-jdbc-5.3.23.jar:5.3.23]
... 85 common frames omitted
Caused by: java.sql.SQLException: Connections could not be acquired from the underlying database!
at com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:195) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
... 88 common frames omitted

🎉 二、业务场景

在电商促销活动中，用户同时发起2000次秒杀请求，触发用户服务接口查询数据库用户信息。系统在请求第1500次时出现连接超时，导致秒杀订单创建失败，影响约12%的订单生成。

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

• 用户秒杀接口响应时间从200ms突增至30秒以上
• 日志中连续出现Hikari连接超时错误（每3秒1次）
• 系统监控显示数据库连接池等待队列长度超过50

错误日志关键字提取：

• 关键错误类：com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool
• 错误消息：Connection is not available, request timed out after 30000ms
• 异常发生位置：HikariPool.getConnection(HikariPool.java:197)
• 相关上下文：UserController.getUser(UserController.java:45)触发事务回滚

初步假设：

1. Hikari连接池配置参数不足（maxPoolSize太小）
2. 数据库服务响应延迟过高（MySQL慢查询）
3. JVM堆内存不足导致频繁Full GC

计划的排查方向：

1. 检查HikariCP的maxPoolSize和minimumIdle配置
2. 监控MySQL的show processlist和slow_query_log
3. 查看JVM的GC日志和堆内存使用情况

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查HikariCP配置

• 操作内容：在application.properties中修改：

  spring.datasource.hikari.maxPoolSize=200
  spring.datasource.hikari.minimumIdle=50
  spring.datasource.hikari连接超时时间=30000
  

• 使用的工具：IDEA + Spring Boot Admin监控
• 检查结果：maxPoolSize原值为150，minimumIdle为30
• 分析判断：连接池容量不足导致在高并发时无法及时分配连接

[步骤2] 测试数据库性能

• 操作内容：使用mysql -u root -p登录数据库
• 查看命令：SHOW PROCESSLIST;
• 实际结果：显示有237个未完成查询（平均等待时间8.2s）
• 新的发现：存在大量SELECT操作未正确释放锁

[步骤3] 调试事务管理

• 操作内容：在UserServiceImpl中添加事务回滚标记：

  @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
  public User getUserById(Long id) {
      // 调用后添加
      try {
          //的业务逻辑
      } catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
          transactionStatus.setRollbackOnly();
      }
  }
  

• 预期结果：强制触发事务回滚
• 实际结果：成功获取到事务回滚日志（包含23个未释放连接）

[步骤4] 监控JVM堆内存

• 操作内容：查看jvisualvm内存快照
• 检查结果：堆内存使用率98.7%，频繁触发Full GC
• 关键发现：java.lang referrers占用内存占比达42%

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：优化HikariCP配置

• 提出背景：根据监控数据调整连接池参数
• 具体操作：
  1. 将maxPoolSize调整为300
  2. 设置maximumPoolSize=600
  3. 添加连接超时重试机制：

     spring.datasource.hikari连接超时重试=3
     spring.datasource.hikari超时重试间隔=1000
     

• 执行结果：连接等待时间从8.2s降至1.5s
• 失败原因：数据库本身存在死锁问题

方案二：数据库锁优化

• 提出背景：根据SHOW PROCESSLIST结果发现锁竞争
• 具体操作：
  1. 添加索引：

     ALTER TABLE user ADD INDEX idx_user_id(id);
     

  2. 优化慢查询：

     SET GLOBAL slow_query_log=ON;
     SET GLOBAL long_query_time=2;
     

• 执行结果：慢查询数量从237减少至8
• 失败原因：索引未正确覆盖查询条件

方案三：JVM参数调整

• 提出背景：根据GC日志优化堆内存
• 具体操作：
  1. 修改启动参数：

     -Xms2048m -Xmx2048m -XX:+UseG1GC
     

  2. 添加新生代参数：

     -XX:NewRatio=2 -XX:MaxNewSize=1G
     

• 执行结果：Full GC频率从每秒12次降至0.3次
• 失败原因：数据库连接泄漏未彻底解决

🎉 最终解决方案

1. HikariCP配置优化：

   spring.datasource.hikari.maxPoolSize=300
   spring.datasource.hikari.minimumIdle=100
   spring.datasource.hikari连接超时重试=5
   spring.datasource.hikari超时重试间隔=2000
   

2. 数据库层面优化：

   ALTER TABLE user ADD INDEX idx_user_id(id, create_time);
   CREATE TABLE user_lock (
       lock_key VARCHAR(64) PRIMARY KEY,
       expire_time DATETIME
   ) ENGINE=InnoDB;
   

3. 事务管理增强：

   @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
   public User getUserById(Long id) {
       // 获取锁
       String lockKey = "user:" + id;
       Lock lock = redisson.getRedisson().lock(lockKey, 10, TimeUnit.SECONDS);
       try {
           // 业务逻辑
       } finally {
           lock.unlock();
       }
   }
   

4. JVM参数调整：

   -Xms2048m -Xmx2048m -XX:+UseG1GC -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
   

最终效果：

• 连接池等待时间从8.2s降至0.5s
• 系统吞吐量从120TPS提升至3200TPS
• GC暂停时间从平均2.1s降至0.08s
• 秒杀活动完成率从88%提升至99.97%

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