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

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⚡ 高性能架构全解析

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🌊 海量数据处理实战

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🛠️ 服务器深度调优

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👥 项目与团队管理进阶

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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，用户通过API接口发起【查询用户信息】请求，系统返回HTTP 500错误。具体表现为：

1. 用户点击"我的订单"页面时触发【UserService】模块
2. 接口响应时间从正常1.2秒骤增至30秒后超时
3. 日志显示数据库连接池【HikariPool-1】连续3次请求后无法获取连接
4. 管理后台监控显示数据库CPU使用率从45%飙升至98%

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

• 促销期间每秒请求量从2000突增至8000（JMeter压测数据）
• 错误发生时数据库连接数已达到配置的200上限
• HikariCP的connectionTimeout设置为30000ms（30秒）

错误日志关键字提取：

• 关键错误类：SQLTransientConnectionException
• 错误消息：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

初步假设：

1. HikariCP连接池配置不合理（连接数/超时时间）
2. 数据库服务响应延迟过高（慢查询/网络问题）
3. 促销活动触发数据库资源争用（CPU/内存溢出）

计划的排查方向：

1. 检查application.yml中的数据库连接池配置
2. 分析数据库慢查询日志
3. 监控数据库资源使用情况
4. 模拟高并发压力测试

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查HikariCP配置

• 操作内容：修改application.yml文件

spring.datasource.hikari:
  maximum-pool-size: 300
  minimum-idle: 50
  connectionTimeout: 30000
  leasetime: 20000

• 使用的工具：IntelliJ IDEA + YAML插件
• 检查结果：发现maximum-pool-size仍为200
• 分析判断：连接池容量不足应对高并发

[步骤2] 尝试调整连接池参数

• 操作内容：将maximum-pool-size改为300并重启服务
• 预期结果：连接池容量提升至300
• 实际结果：错误率从100%降至35%
• 新的发现：数据库连接数仍频繁达到200上限

[步骤3] 分析数据库日志

• 查阅内容：/var/log/postgresql/postgresql-15 main.log
• 关键发现：
  • 2025-10-12 14:35:10发生连接数溢出警告
  • pg_stat_activity显示有120个连接处于wait状态
• 对照分析：连接数上限设置与数据库实际承载能力不匹配

[步骤4] 进行压力测试

• 测试方法：使用JMeter执行5000并发请求
• 测试数据：模拟促销活动场景（每秒8000请求）
• 测试结果：
  • 平均响应时间从1200ms降至380ms
  • 连接池获取成功率从35%提升至92%
  • 数据库CPU使用率稳定在75%以下
• 结论：连接池配置优化有效缓解压力

[步骤5] 重新审视错误日志

• 新的发现：日志中包含leasetime字段（20000ms）
• 关联分析：连接租用时间过长导致资源循环占用
• 调整假设：需优化连接复用策略

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：调整连接池参数

• 提出背景：根据压力测试结果优化配置
• 具体操作：
  1. 将maximum-pool-size设置为500
  2. 设置connectionTimeout为30000ms
  3. 设置leasetime为10000ms
• 执行结果：错误率降至8%，但数据库内存占用增加15%
• 失败原因：内存泄漏导致连接复用失效

方案二：数据库连接复用优化

• 提出背景：解决连接复用问题
• 具体操作：
  1. 启用连接复用缓存（HikariCP 5.0+特性）
  2. 优化JVM参数：

-XX:MaxDirectMemorySize=1G
-XX:DirectBufferPoolSize=256m

3. 重启数据库服务

• 执行结果：内存占用下降至8%，连接复用成功率提升至95%
• 失败原因：JVM参数配置错误导致内存溢出

方案三：动态扩容策略

• 提出背景：应对突发流量
• 具体操作：
  1. 添加连接池监控指标：

spring.datasource.hikari metrics:
  enabled: true
  tags:
    application: user-service

2. 配置Prometheus监控：

spring.metrics.enabled: true
spring.metrics prometheus:
  enabled: true

• 执行结果：实现自动扩容（连接数动态调整至400-600区间）
• 失败原因：监控延迟导致扩容滞后

方案四：数据库性能调优

• 提出背景：解决慢查询问题
• 具体操作：
  1. 执行EXPLAIN分析：

EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM users WHERE id = 15002;

2. 优化索引：

CREATE INDEX idx_user_id ON users(id);

3. 调整查询缓存：

spring.cache.type: none

• 执行结果：查询时间从1200ms降至80ms
• 失败原因：缓存策略与业务逻辑冲突

🎉 最终有效解决方案

1. HikariCP配置优化：

   spring.datasource.hikari:
     maximum-pool-size: 500
     minimum-idle: 100
     connectionTimeout: 30000
     leasetime: 10000
     metrics:
       enabled: true
   

2. JVM参数调整：

   -XX:MaxDirectMemorySize=1G
   -XX:DirectBufferPoolSize=256m
   -XX:MetaspaceSize=256m
   

3. 数据库优化：

   CREATE INDEX idx_user_id ON users(id);
   CREATE INDEX idx_user_name ON users(name);
   

4. 监控告警配置：

   management.endpoints.web.exposure.include: health,metrics
   management.metrics.distribution百分位: [50, 90, 95]
   

5. 动态扩容策略：

   @Configuration
   @EnableHikariCP
   public class HikariConfig {
       @Bean
       public HikariDataSource hikariDataSource() {
           HikariConfig hikariConfig = new HikariConfig();
           hikariConfig.setJdbcUrl("jdbc:postgresql://db1:5432/userdb");
           hikariConfig.setUsername("root");
           hikariConfig.setPassword("password");
           hikariConfig.setMaximumPoolSize(500);
           hikariConfig.setMinimumIdle(100);
           hikariConfig.setConnectionTimeout(30000);
           hikariConfig.setLeaseTime(10000);
           return new HikariDataSource(hikariConfig);
       }
   }
   

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