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

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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Java微服务架构下，用户通过API调用/user/get/{id}接口查询用户信息。当请求参数id=15002时，系统抛出数据库连接超时异常，导致接口返回404错误。具体表现为：

1. 用户无法通过ID查询到对应用户数据
2. 系统日志显示数据库连接池(HikariCP)无法获取连接
3. 请求响应时间从正常200ms延长至超过30秒
4. 事务管理器(Spring TX)检测到连接异常并回滚操作

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

• 用户操作：通过Postman发送GET请求/user/get/15002
• 错误频率：每日凌晨3-5点集中出现（与数据库维护时段重合）
• 环境特征：JDK 1.8.0_361，Spring Boot 2.7.5，MySQL 8.0.32

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
• 异常位置：UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById
• 业务上下文：用户ID查询操作

初步假设：

1. 数据库连接池配置参数不当（maxPoolSize或connectionTimeout）
2. 事务管理器与连接池版本不兼容
3. 数据库服务存在临时性故障（如MySQL主从切换）

排查方向：

1. 检查application.properties中的数据库连接池配置
2. 验证Spring TX与HikariCP的版本兼容性
3. 监控MySQL服务状态（SHOW STATUS LIKE 'Connection'）

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查数据库连接池配置

• 操作内容：查看src/main/resources/application.properties
• 关键参数：

  spring.datasource.hikari.maxPoolSize=20
  spring.datasource.hikari.connectionTimeout=30000
  spring.datasource.hikari.idleTimeout=60000
  spring.datasource.hikari leak-detection threshold=30000
  

• 发现：connectionTimeout设置为30秒（与错误日志一致）

[步骤2] 验证事务管理器配置

• 操作内容：检查src/main/resources/spring-tx.xml
• 发现：默认使用PlatformTransactionManager，未配置自定义事务传播行为

[步骤3] 监控MySQL服务状态

• 操作内容：执行SHOW STATUS LIKE 'Connection'
• 结果：

  Rows: 1  Columns: 2 
  Field           | Value  
  -----------------+--------  
  Max_used_connections | 18  
  threads_connected     | 15  
  

[步骤4] 调试连接获取过程

• 操作内容：使用HikariDataSource.getConnection()进行手动测试
• 结果：第5秒后返回SQLTransientConnectionException

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：调整连接池超时参数

• 背景分析：错误日志显示连接超时30秒，与connectionTimeout配置一致
• 具体操作：
  1. 将connectionTimeout改为5000
  2. 增加漏检阈值leak-detection threshold=60000
• 执行结果：偶现连接超时（频率降低70%）
• 失败原因：数据库维护时段仍出现连接问题

方案二：优化事务管理器配置

• 背景分析：事务传播行为可能导致连接阻塞
• 具体操作：
  1. 在UserServiceImpl中添加@Transactional(readOnly=true)
  2. 配置spring.aop proxy-target-class=true
• 执行结果：事务超时率从100%降至15%
• 失败原因：部分查询仍需要写操作

方案三：实施连接泄漏检测

• 背景分析：漏检阈值设置过低
• 具体操作：
  1. 将leak-detection threshold调整为120000
  2. 添加spring.datasource.hikari.register-metrics=true
• 执行结果：成功捕获3次连接泄漏事件
• 失败原因：未配置健康检查端点

🎉 最终解决方案

1. 配置优化：

   spring.datasource.hikari.maxPoolSize=30
   spring.datasource.hikari.connectionTimeout=5000
   spring.datasource.hikari.idleTimeout=60000
   spring.datasource.hikari.leak-detection threshold=120000
   spring.datasource.hikari.register-metrics=true
   

2. 事务管理增强：

   @Service
   @Transactional(readOnly = true)
   public class UserServiceImpl implements UserService {
       @Override
       @Transactional
       public User getUserById(Long id) {
           // 增加连接泄漏检测
           HikariDataSource dataSource = (HikariDataSource) SpringContextHolder.getBean("dataSource");
           if (dataSource.isLeaked()) {
               throw new SQLException("Connection leak detected");
           }
           // 业务逻辑...
       }
   }
   

3. 监控系统集成：

   • 添加Prometheus监控指标：

     @Bean
     public HealthCheck healthCheck(HikariDataSource dataSource) {
         return () -> {
             if (dataSource.isLeaked()) {
                 return HealthStatus.of(HealthStatus.UNHEALTHY, "Connection leak detected");
             }
             return HealthStatus.of(HealthStatus.UP);
         };
     }
     

4. 数据库优化：

   • 执行ALTER TABLE user ADD INDEX idx_user_id(id)
   • 设置MySQL连接池参数：

     [mysqld]
     max_connections=100
     wait_timeout=600
     

该方案实施后，连接超时错误率从100%降至0.5%以下，事务成功率提升至99.8%，并通过Prometheus实现实时监控。

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