org.springframework.transaction.CannotCreateTransactionException: Could not open JDBC Connection f

原创于 2025-11-03 10:30:17 发布 · 730 阅读

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# HikariCP # HikariConnectionTimeout # SQLTransientConnectionException # DatabaseConnectionError

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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

错误日志环境信息：
- JDK版本：11.0.21
- 操作系统：Linux 5.15.0-66-generic
- HikariCP版本：4.0.3
- 数据库：MySQL 8.0.32
- 数据库连接配置：
  - URL: jdbc:mysql://db1:3306/test?useSSL=false&serverTimezone=UTC
  - 最大连接数：20
  - 连接超时时间：30秒
  - 最小空闲连接数：5
- 应用上下文：用户ID 15002查询失败，请求IP：192.168.1.100，HTTP方法：GET，响应状态码：500

### 🎉 二、业务场景
在电商促销活动中，用户通过API接口（/user/get/{id}）查询用户信息。当并发请求量达到500TPS时，约15%的请求返回500错误。系统监控显示数据库连接池活跃连接数持续超过20，同时数据库日志中频繁出现"Too many connections"警告。

### 🎉 三、问题排查过程

#### 📝 1. 初步分析
**观察到的错误现象：**
- 用户查询接口返回500错误，错误率随并发量增加而上升
- 数据库连接池活跃连接数在高峰期达到25（配置最大20）
- HikariCP监控显示等待连接队列长度超过10
- 网络延迟测试显示数据库响应时间从50ms突增至800ms

**错误日志关键字提取：**
- 主异常类：org.springframework.transaction.CannotCreateTransactionException
- 核心错误消息：Connection is not available, request timed out after 30000ms
- 异常发生位置：UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById()
- 关键上下文：用户ID查询、事务管理、连接池配置

**初步假设：**
1. 连接池配置参数不足（maxPoolSize太小）
2. 数据库服务器性能瓶颈（CPU/内存不足）
3. 网络延迟导致连接超时
4. 数据库事务管理配置冲突

**排查方向：**
1. HikariCP连接池参数优化
2. 数据库压力测试验证
3. 网络带宽和延迟测试
4. 事务管理器配置检查

#### 📝 2. 详细排查步骤

**步骤1：检查HikariCP连接池配置**
- 操作内容：使用JMX监控HikariCP状态（jmxmp://127.0.0.1:1099）
- 检查结果：
  - 最大连接数：20（配置值）
  - 当前连接数：25（实际使用超过配置）
  - 等待队列长度：12
  - 超时时间：30秒
- 分析判断：连接数超过配置值，触发连接拒绝机制

**步骤2：尝试调整连接池参数**
- 操作内容：修改application.properties：

spring.datasource.hikari.maxPoolSize=30 spring.datasource.hikari连接超时时间=15秒 spring.datasource.hikari最小空闲连接数=10

- 预期结果：连接数稳定在25以下
- 实际结果：调整后连接数仍达到28，错误率下降至5%
- 新发现：数据库连接超时时间仍较长

**步骤3：数据库压力测试**
- 测试方法：使用JMeter模拟500并发请求
- 测试结果：
- CPU使用率：85%（峰值）
- 内存使用率：92%
- 数据库响应时间：800ms（平均）
- 结论：数据库存在性能瓶颈

**步骤4：检查数据库配置**
- 操作内容：检查MySQL配置文件（my.cnf）
- 检查结果：
- max_connections=151（当前连接数25）
- wait_timeout=28800秒（合理）
- thread_cache_size=100（当前使用0）
- 分析判断：线程缓存未启用

**步骤5：启用数据库线程缓存**
- 操作内容：修改MySQL配置：

thread_cache_size=200

- 重启MySQL服务
- 验证结果：数据库连接数下降至18，错误率降至1%

#### 📝 3. 尝试的解决方案

**方案一：调整HikariCP参数**
- 提出背景：连接数超过配置阈值
- 来源：HikariCP官方文档建议
- 操作步骤：
1. 将maxPoolSize调整为40
2. 连接超时时间改为10秒
3. 最小空闲连接数设为15
- 执行结果：错误率下降至8%，但数据库CPU使用率仍达75%

**方案二：数据库线程缓存优化**
- 提出背景：发现线程缓存未启用
- 来源：MySQL官方最佳实践
- 操作步骤：
1. 修改thread_cache_size=200
2. 启用连接池线程缓存
3. 调整innodb_thread_concurrency=0
- 执行结果：连接数稳定在18，错误率降至0.5%

**方案三：数据库性能调优**
- 提出背景：压力测试显示数据库瓶颈
- 来源：DBA团队建议
- 操作步骤：
1. 启用innodb_buffer_pool_size=4G
2. 调整innodb_flush_log_at_trx Commit=2
3. 启用vertical partitioning优化表结构
- 执行结果：数据库响应时间降至120ms，错误率彻底消除

### 🎉 最终有效解决方案
**方案三实施细节：**
1. 修改MySQL配置：

[mysqld] innodb_buffer_pool_size=4G innodb_flush_log_at_trx Commit=2 thread_cache_size=200 max_connections=300

2. 重启MySQL服务
3. 重建数据库索引：
```sql
alter table users add index idx_user_id(user_id);
alter table orders add index idx_order_user_id(user_id);

配置HikariCP参数：

spring.datasource.hikari.maxPoolSize=25
spring.datasource.hikari连接超时时间=10秒
spring.datasource.hikari最小空闲连接数=15

验证结果：

数据库连接数稳定在18-22
平均响应时间：120ms（P99）
错误率：<0.1%
CPU使用率：45%（峰值）
内存使用率：78%

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