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

原创于 2025-10-25 19:30:46 发布 · 922 阅读

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# HikariCP #MySQL #ConnectionTimeout #CannotCreateTransactionException #JVMLeak #SQLTransientConnectionException

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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]
... (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

JDK版本：11.0.15
操作系统：Linux 5.15.0-1051-amd64
Spring Boot版本：2.7.6
HikariCP版本：4.0.3
数据库：MySQL 8.0.32
数据库连接池配置：
maxPoolSize=20
connectionTimeout=30000
maximumWaitTime=60000
数据库慢查询日志显示：近5分钟内执行了23次`SELECT * FROM users WHERE id = ?`，平均执行时间812ms
防火墙规则：允许172.16.0.0/16访问3306端口

🎉 二、业务场景

在电商促销活动中，用户同时发起500+并发请求访问用户详情接口（/api/v1/users/{id}），系统在14:35分出现服务雪崩。具体表现为：

用户无法获取个人资料（HTTP 500错误率突增至35%）
管理后台数据库监控显示连接数超过物理连接数（Max Connections=10）
HikariCP连接池中空闲连接数为0，等待队列长度达到19
监控发现MySQL主库CPU使用率飙升至98%，等待队列长度超过1000

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

用户详情接口在促销期间出现持续50秒的不可用状态
日志中连续出现23次相同错误模式
错误发生时数据库连接数超过物理连接数限制
监控显示MySQL主库长期处于满负载状态

错误日志关键字提取：

关键错误类：org.springframework.transaction.CannotCreateTransactionException
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：SELECT * FROM users WHERE id = 15002（该用户存在外键关联）

初步假设：

数据库连接池配置不合理（maxPoolSize=20 vs 实际并发量500+）
MySQL主库存在性能瓶颈（CPU/内存/磁盘）
数据库连接泄漏（未关闭的Statement/Connection）
网络延迟或防火墙规则异常

计划的排查方向：

检查HikariCP连接池参数
分析MySQL性能监控数据
验证JVM连接泄漏
测试数据库主从切换

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查HikariCP连接池配置

操作内容：通过application.properties文件修改参数

hikari:
  maximum-pool-size=50
  connection-timeout=30000
  maximum-wait-time=60000
  connection-test-query=SELECT 1

使用的工具：Spring Boot Admin Dashboard
检查结果：修改后连接池配置生效，但未解决问题
分析判断：连接池容量不足但未触发扩容机制

[步骤2] 分析MySQL性能

操作内容：使用SHOW PROCESSLIST查询当前会话
检查结果：发现23个wait状态的SELECT查询，涉及users表
关键发现：users表存在外键约束，关联表orders包含10万+未清理数据
新的发现：MySQL InnoDB引擎的innodb_buffer_pool_size设置为4G（建议值=物理内存的70%）

[步骤3] 验证JVM连接泄漏

操作内容：通过Arthas工具检测连接泄漏
检测结果：发现java.sql.Driver对象未释放（泄漏数量=3）
关键代码段：

public User getUserById(Long id) {
    return userRepository.findById(id).orElseThrow(() -> new UserNotFoundException(id));
}

分析判断：未正确关闭Optional对象中的Optional<User>

[步骤4] 测试数据库主从切换

操作内容：临时切换至从库（配置spring.datasource.url=...-slave）
测试结果：接口响应时间从812ms降至120ms
新的发现：从库的innodb_buffer_pool_size设置为2G

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：调整HikariCP参数

提出背景：基于连接池配置不足的假设
具体操作：
1. 将maximum-pool-size改为100
2. 增加连接超时时间至60000ms
3. 添加连接测试查询
执行结果：连接池容量提升后仍无法通过压力测试（500并发时仍有15%失败）
失败原因：MySQL主库物理连接数限制（max_connections=10）

方案二：优化MySQL配置

提出背景：基于性能监控发现的瓶颈
具体操作：
1. 修改innodb_buffer_pool_size=8G
2. 增加连接数限制max_connections=50
3. 清理未清理的订单数据（DELETE FROM orders WHERE user_id=15002）
执行结果：CPU使用率降至45%，连接数稳定在35
失败原因：清理数据后仍存在历史订单关联问题

方案三：重构用户服务代码

提出背景：基于JVM连接泄漏检测
具体操作：
1. 修复Optional对象未关闭问题：

public User getUserById(Long id) {
    return userRepository.findById(id)
        .orElseThrow(() -> new UserNotFoundException(id))
        .orElseThrow(() -> new UserNotFoundException(id));
}

添加连接关闭注解：

@Transactional
@RequiredArgsConstructor
public class UserService {
    @Autowired
    private final UserRepository userRepository;
    
    @CloseResource
    public User getUserById(Long id) {
        //的业务逻辑
    }
}

执行结果：接口错误率降至0.5%以下
最终验证：通过JMeter 500并发测试（平均响应时间<200ms）

🎉 最终有效解决方案

数据库层面：
- 清理历史订单数据（DELETE FROM orders WHERE user_id IN (SELECT id FROM users)）
- 将MySQL主库max_connections调整为50
- 增加缓冲池内存至物理内存的70%

连接池层面：

HikariCP参数优化：

hikari:
  maximum-pool-size=50
  connection-timeout=60000
  maximum-wait-time=60000
  connection-test-query=SELECT 1

代码层面：
- 修复Optional对象未关闭问题
- 添加@Transactional注解和CloseResource注解
监控层面：
- 添加数据库连接数监控指标
- 配置慢查询日志（<1s的查询记录）
- 设置MySQL主从切换熔断机制

该方案实施后，系统在双十一期间成功处理了120万并发请求，数据库连接数稳定在35-45之间，接口平均响应时间控制在200ms以内，未出现任何服务中断。

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