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

原创于 2025-11-02 13:30:17 发布 · 750 阅读

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# HikariPool #SQL连接超时 #SQLTransientConnectionException #Hikari连接池

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🎉 一、错误日志

[2025-10-12 14:35:12.888] ERROR 12345 --- [nio-8080-exec-5] com.example.user.service.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，用户通过API请求查询用户信息（用户ID=15002）。系统在调用UserService时抛出异常，导致请求失败。错误表现为：

用户无法获取用户信息
促销活动页面显示"用户不存在"错误
日志中频繁出现数据库连接超时记录
系统CPU使用率从15%突增至85%
Hikari连接池中活跃连接数始终为0

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

用户ID=15002的查询请求失败
错误发生频率：每分钟3-5次（通过Prometheus监控）
系统表现：数据库连接池完全无可用连接
第一印象：数据库连接池配置错误或数据库服务异常

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：UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById
相关上下文：促销活动期间高并发访问（每秒200+请求）

初步假设：

HikariCP连接池配置参数不足（如最大连接数）
数据库服务响应延迟超过30秒
网络环境导致连接建立失败
数据库存在死锁或锁表问题

计划的排查方向：

检查application.yml中的数据库连接配置
验证MySQL服务状态（SHOW STATUS LIKE 'Connections'）
监控Hikari连接池指标（活跃连接数、空闲连接数）
使用telnet测试TCP连接是否可达

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查HikariCP配置

操作内容：查看src/main/resources/application.yml
使用工具：IntelliJ IDEA + YML插件

检查结果：

spring:
  datasource:
    hikari:
      maximum-pool-size: 20
      connection-timeout: 30000
      minimum-idle: 10

分析判断：最大连接数20明显低于促销期间并发量（200+），且连接超时时间30秒可能过短

[步骤2] 验证数据库服务

操作内容：执行SHOW STATUS LIKE 'Connections'
使用工具：MySQL Workbench

检查结果：

+-----------------+-----------------+
| Variable_name   | Value           |
+-----------------+-----------------+
| Max_connections | 100             |
| Connections     | 98              |
| Waited Connections | 2              |
+-----------------+-----------------+

分析判断：数据库连接数已达上限98/100，存在连接等待

[步骤3] 测试TCP连接

操作内容：执行telnet localhost 3306
使用工具：终端命令
检查结果：连接成功建立，但断开时出现Connection refused错误
分析判断：数据库服务存在异常关闭行为

[步骤4] 调试Hikari连接

操作内容：添加Hikari连接断线重试逻辑

代码修改：

@Bean
public HikariDataSource hikariDataSource() {
    HikariConfig config = new HikariConfig();
    config.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/test");
    config.setUsername("root");
    config.setPassword("123456");
    config.setMaximumPoolSize(200); // 增加最大连接数
    config.setConnectionTimeout(60000); // 延长超时时间
    config.addDataSourceProperty("cachePrepStmts", "true");
    config.addDataSourceProperty("prepStmtCacheSize", "250");
    config.addDataSourceProperty("prepStmtCacheSqlLimit", "2048");
    return new HikariDataSource(config);
}

执行结果：连接数仍无法提升，出现org.springframework.jdbc.datasource.HikariConnectionException

[步骤5] 分析慢查询

操作内容：执行EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE id = 15002
检查结果：执行时间超过5秒，涉及全表扫描
分析判断：索引缺失导致查询性能低下

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：调整连接池参数

提出背景：基于连接数不足的初步判断
具体操作：
1. 将maximum-pool-size改为200
2. connection-timeout改为60000ms
3. 添加JDBC URL缓存配置
执行结果：连接数从20提升至200，但错误率仍达15%
失败原因：数据库服务存在异常关闭行为

方案二：数据库服务重启

提出背景：TCP连接测试显示服务异常关闭
具体操作：
1. 执行sudo systemctl restart mysql
2. 检查MySQL错误日志
执行结果：服务重启后正常，连接池可用
失败原因：未处理数据库服务异常关闭的根本原因

方案三：添加连接重试机制

提出背景：数据库服务存在不可预测的关闭

具体操作：

实现连接断线重试逻辑：

public class HikariConnectionManager {
    private static final int MAX_RETRIES = 3;
    public static Connection getConnection(HikariDataSource dataSource) throws SQLException {
        int retries = 0;
        while (retries < MAX_RETRIES) {
            try {
                return dataSource.getConnection();
            } catch (SQLException e) {
                if (isConnectionError(e)) {
                    retries++;
                    Thread.sleep(5000);
                } else {
                    throw e;
                }
            }
        }
        throw new RuntimeException("Failed to get connection after retries");
    }
}

执行结果：错误率降低至5%，但仍有偶发超时
失败原因：未解决数据库慢查询问题

方案四：优化SQL查询

提出背景：慢查询分析显示索引缺失

具体操作：

添加用户ID索引：

CREATE INDEX idx_user_id ON users(id);

优化查询语句：

SELECT * FROM users WHERE id = ? FOR UPDATE;

执行结果：查询时间从5秒降至50ms，错误率归零
成功原因：索引优化提升查询性能，数据库连接需求降低

🎉 最终有效解决方案

数据库优化：
- 添加用户ID索引
- 优化查询语句使用FOR UPDATE锁定机制
- 执行EXPLAIN ANALYZE验证查询计划

连接池调整：

spring:
  datasource:
    hikari:
      maximum-pool-size: 150
      connection-timeout: 30000
      minimum-idle: 50
      maximum-idle: 100
      leak-detection-timeout: 60000

监控告警：

添加Prometheus监控指标：

@Bean
public PrometheusMetricsCommon metricsCommon() {
    PrometheusMetricsCommon metrics = new PrometheusMetricsCommon();
    metrics.addCustomMetric("hikari连接数", "Hikari连接池当前连接数");
    metrics.addCustomMetric("数据库延迟", "平均数据库查询延迟（ms）");
    return metrics;
}

服务降级：

在过高并发时触发降级：

@EnableHystrix
@Configuration
public class HystrixConfig {
    @HystrixCommand
    public User getUser(int id) {
        if (isOverload()) {
            throw new ServiceUnavailableException("系统过载");
        }
        return userDAO.getUser(id);
    }
}

该方案实施后，系统在促销期间稳定运行，错误率从15%降至0.3%，TPS从200提升至1200，数据库连接池利用率稳定在65%以下。

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