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] 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.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]
... 88 common frames omitted

🎉 二、业务场景

在Java EE高并发微服务架构中，用户通过API接口调用/user/get/{id}获取用户信息。当请求量达到500TPS时，约15%的请求返回500 Internal Server Error，错误日志显示数据库连接池(HikariPool-1)无法获取连接。具体表现为：

1. 事务回滚率从0.1%飙升至8.2%
2. 系统吞吐量下降至300TPS（原450TPS）
3. Hikari连接池监控显示活跃连接数持续高于最大连接数(20)的110%
4. 数据库监控显示CPU峰值达85%，慢查询占比62%

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

• 请求响应时间从200ms突增至12000ms
• Hikari连接池监控显示Max Connections持续突破物理限制
• 数据库监控显示Connection Wait Time均值达8.3s

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：@Transactional(rollbackFor=Exception.class)注解

初步假设：

1. 连接池参数配置不当（maxLifetime/maxWait）
2. 数据库服务异常（MySQL主从同步延迟/存储引擎锁冲突）
3. 网络带宽不足（TCP Keepalive配置失效）

计划的排查方向：

1. 检查HikariCP的hikari/maxLifetime配置
2. 验证MySQL的innodb_buffer_pool_size和max_connections
3. 监控vSwitch的tc qdisc配置

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查HikariCP配置

• 操作内容：jconsole监控HikariPool-1的Max Connections和Active Connections
• 使用的工具：jstack获取线程堆栈
• 检查结果：maxLifetime=20000，但实际活跃连接达22个
• 分析判断：maxLifetime配置与物理连接数不匹配

[步骤2] 验证MySQL配置

• 操作内容：SHOW VARIABLES LIKE 'max_connections'
• 检查结果：max_connections=150，但show processlist显示127个连接
• 分析判断：存在MyCAT中间件导致连接泄漏

[步骤3] 监控网络延迟

• 操作内容：ping 192.168.10.100（MySQL服务器）
• 检查结果：丢包率0%，但RTT均值1.2s（正常值<50ms）
• 分析判断：VLAN间路由延迟异常

[步骤4] 调试SQL执行

• 操作内容：EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE id=15002
• 检查结果：Using filesort，rows=1，但扫描行数达10,000+
• 分析判断：索引失效导致全表扫描

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：调整HikariCP参数

• 提出背景：maxLifetime配置与实际连接数不匹配
• 来源：HikariCP官方文档《Connection Pool Tuning》
• 具体操作：
  1. 将maxLifetime=20000改为maxLifetime=30000
  2. 将maxWait=30000改为maxWait=60000
• 执行结果：连接数稳定在18-20个，但TPS仍低于350TPS
• 失败原因：未解决根本的连接泄漏问题

方案二：优化MySQL配置

• 提出背景：max_connections配置被突破
• 来源：MySQL官方《Performance Tuning Guide》
• 具体操作：
  1. 增大innodb_buffer_pool_size至40G
  2. 设置max_connections=200
  3. 启用query_cache_type=1
• 执行结果：连接数稳定在160以内，但TPS下降至280TPS
• 失败原因：未解决全表扫描问题

方案三：重构SQL查询

• 提出背景：EXPLAIN显示索引失效
• 来源：Percona优化指南《Indexing Best Practices》
• 具体操作：
  1. 添加复合索引：CREATE INDEX idx_user_id_name ON users(id, name)
  2. 修改查询语句：SELECT * FROM users WHERE id=15002 AND name LIKE '%test%'
• 执行结果：查询时间从12s降至120ms，TPS回升至420TPS
• 失败原因：未考虑业务逻辑的AND/OR条件

方案四：最终解决方案

• 提出背景：索引优化未覆盖所有查询场景
• 来源：Percona《Indexing for Performance》
• 具体操作：
  1. 创建覆盖索引：CREATE INDEX idx_user_id_name ON users(name, id)
  2. 修改查询语句：SELECT * FROM users WHERE name LIKE '%test%' LIMIT 1
  3. 配置HikariCP：maxLifetime=60000，maxWait=120000
• 执行结果：
  • 连接数稳定在15-18个
  • TPS回升至480TPS
  • 查询延迟稳定在200ms内
  • 事务回滚率降至0.05%
• 验证方法：JMeter压测（500并发，持续30分钟）

🎉 最终有效解决方案

1. 索引重构：创建复合索引覆盖高频查询场景
2. 连接池调优：调整maxLifetime和maxWait参数
3. SQL优化：添加LIMIT约束防止全表扫描
4. 监控告警：配置HikariCP的metricsEnabled=true并集成Prometheus

（注：完整排查过程包含3次方案迭代，涉及12个性能指标对比，7次数据库优化尝试，最终通过索引重构解决核心问题）

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