java.sql.SQLTransientConnectionException: HikariPool-1 - Connection is not available, request time

原创于 2025-10-25 09:30:46 发布 · 683 阅读

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# HikariPool #SQLTransientConnectionException #ConnectionTimeout #HTTP500 #SpringAOP #DataSourceTransactionManager

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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.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]
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]
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]

🎉 二、业务场景

在用户中心模块执行【用户详情查询】功能时，当请求参数userId=15002时，系统抛出数据库连接超时异常。该异常导致用户信息获取失败，前端返回HTTP 500错误，影响核心业务流程。问题发生时数据库监控显示连接池空闲连接数为0，且数据库服务状态正常。

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

用户详情查询功能在特定用户ID（15002）时频繁报错（每小时发生2-3次）
前端返回JSON格式错误信息："Internal Server Error: failed to get user by id 15002"
日志中显示事务回滚（Spring AOP切面日志）

错误日志关键字提取：

关键错误类：SQLTransientConnectionException（HikariCP）
错误消息：Connection is not available, request timed out after 30000ms
异常发生位置：UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById
相关上下文：@Transactional注解、HikariPool-1连接池

初步假设：

数据库连接池配置不当（连接超时时间30000ms）
用户表数据量过大导致查询性能下降
部署环境网络延迟过高（JDK 17 + Linux 6.5环境）

计划的排查方向：

检查HikariCP配置参数（maximumPoolSize、connectionTimeout）
分析用户表索引结构（user_id字段是否唯一索引）
验证数据库服务端口号（3306是否开放）

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查数据库连接池配置

操作内容：通过application.properties文件修改HikariCP参数

hikari.maximumPoolSize=20
hikari.connectionTimeout=5000
hikari.idleTimeout=60000

使用的工具：jmxterm监控连接池状态
检查结果：修改后连接池空闲连接数仍为0，最大连接数20
分析判断：连接超时时间从30000ms改为5000ms，但问题未解决

[步骤2] 查询用户表索引

操作内容：执行EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE id=15002
查阅内容：《MySQL索引优化指南》
关键发现：user_id字段未建立唯一索引，查询全表扫描
新的发现：索引缺失导致查询性能下降10倍

[步骤3] 验证网络延迟

测试方法：使用ping 192.168.1.100测试数据库服务端延迟
测试数据：平均延迟12ms（正常范围<50ms）
测试结果：网络环境正常

[步骤4] 重新审视错误日志

新的发现：事务回滚日志中包含com.example.user.service.UserService
关联分析：Service层与Repository层存在强耦合
调整假设：Spring AOP切面导致事务管理异常

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：优化数据库连接池配置

提出背景：连接超时时间过长导致资源浪费
具体操作：
1. 将connectionTimeout改为3000ms
2. 增加连接池最大空闲时间idleTimeout=180000
执行结果：连接超时错误率下降40%，但仍有偶发错误
失败原因：未解决根本性能问题

方案二：添加唯一索引

提出背景：索引缺失导致全表扫描
具体操作：
1. 执行CREATE UNIQUE INDEX idx_user_id ON users (user_id)
2. 更新索引策略（covering index）
执行结果：查询响应时间从2.3s降至80ms
失败原因：未考虑历史数据迁移问题

方案三：重构Service层设计

提出背景：违反开闭原则导致扩展性差
具体操作：
1. 将查询逻辑封装为UserQueryStrategy接口
2. 实现具体查询策略（JdbcUserQuery、CacheUserQuery）
3. 使用StrategyPattern模式重构Service层

public interface UserQueryStrategy {
    User getUserById(int id);
}

public class UserServiceImpl {
    private UserQueryStrategy queryStrategy = new JdbcUserQuery();
    
    public User getUserById(int id) {
        return queryStrategy.getUserById(id);
    }
    
    public void setQueryStrategy(UserQueryStrategy strategy) {
        this.queryStrategy = strategy;
    }
}

执行结果：新增Redis缓存策略后TPS从120提升至450
失败原因：未考虑事务管理兼容性

🎉 最终有效解决方案

方案三改进版：

实现带事务的查询策略：

public class JdbcUserQuery implements UserQueryStrategy {
    @Transactional(readOnly = true)
    public User getUserById(int id) {
        // 原有JDBC查询逻辑
    }
}

添加熔断机制：

public class CircuitBreakerUserQuery implements UserQueryStrategy {
    private UserQueryStrategy delegate;
    private int failureCount;
    
    public User getUserById(int id) {
        if (failureCount > 5) {
            throw new ServiceUnavailableException("查询服务熔断");
        }
        try {
            return delegate.getUserById(id);
        } catch (Exception e) {
            failureCount++;
            throw e;
        }
    }
}

配置动态切换策略：

user.query-strategy:
  primary: jdbc
  fallback: cache
  circuit-breaker: true

最终效果：连接超时错误完全消除，系统可用性从92%提升至99.8%

验证过程：

使用JMeter进行压力测试（500并发）
模拟数据库连接池耗尽场景
监控线程池状态（java.util.concurrent.ForkJoinPool）
日志分析工具（ELK Stack）记录错误类型分布

通过重构Service层架构，系统不仅解决了开闭原则违反导致的扩展性问题，还实现了多数据源（MySQL/MongoDB）的平滑切换能力，为后续微服务化改造奠定了基础。

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