Caused by: java.sql SQLException: Connections could not be acquired from the underlying database!-优快云博客

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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.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/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

JDK版本：11.0.21
操作系统：Linux 5.15.0-101-generic
SpringBoot版本：2.7.18
HikariCP版本：4.0.3
数据库：MySQL 8.0.33
数据库连接配置：
- url=jdbc:mysql://db-server:3306/testdb?useSSL=false&serverTimezone=UTC
- username=root
- password=123456
- maximumPoolSize=20
- minimumIdle=5
- connectionTimeout=30000
- idleTimeout=600000
- leasetimeout=20000

### 🎉 二、业务场景
在定时任务执行用户数据同步时，系统频繁抛出连接超时异常。具体表现为：
1. 用户通过API调用定时任务接口（/api/scheduled/sync）
2. 定时任务每30分钟执行一次，每次处理1000条数据
3. 异常发生时，定时任务执行失败，前端返回HTTP 503状态码
4. 日志监控显示每2小时发生1次异常，影响用户数据同步进度
5. 数据库监控显示在异常发生时，连接池使用率从85%骤降至0%

### 🎉 三、问题排查过程

#### 📝 1. 初步分析
**观察到的错误现象：**
- 定时任务执行时出现HTTP 503错误
- 日志显示HikariPool连接超时（waitTimeout=30000ms）
- 数据库监控显示连接池突然清空
- 定时任务执行失败后自动重试3次后放弃

**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`
- 异常发生位置：`UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById`
- 相关上下文：定时任务执行用户数据同步
- 数据库连接配置：`maximumPoolSize=20`, `idleTimeout=600000`

**初步假设：**
1. HikariCP连接池配置不合理（maximumPoolSize太小）
2. 数据库服务不稳定（MySQL连接数限制）
3. 定时任务执行时数据库锁竞争激烈
4. 网络延迟导致连接超时（数据库服务器距离过远）

**计划的排查方向：**
1. 优化HikariCP连接池配置
2. 检查MySQL连接数限制配置
3. 监控定时任务执行时的数据库锁情况
4. 测试网络延迟对连接的影响

#### 📝 2. 详细排查步骤

**[步骤1] 检查HikariCP配置**
- 操作内容：修改`application.properties`文件
  ```properties
  spring.datasource.hikari.maximumPoolSize=50
  spring.datasource.hikari.minimumIdle=10
  spring.datasource.hikari.idleTimeout=300000
  spring.datasource.hikari.connectionTimeout=20000

使用的工具：IDEA + Logback日志分析
检查结果：连接池配置参数调整后，启动时HikariCP初始化连接数从20增加到50
分析判断：原配置的maximumPoolSize=20无法满足定时任务高并发需求

[步骤2] 测试定时任务执行

操作内容：执行/actuator/metrics接口获取线程池指标
预期结果：线程池活跃线程数<50
实际结果：高峰期活跃线程数达到72（超出配置的maximumPoolSize=50）
新的发现：定时任务执行时线程池被压占

[步骤3] 检查MySQL配置

操作内容：登录MySQL命令行执行
```
show variables like 'max_connections';
```
检查结果：max_connections=151
分析判断：MySQL配置允许的最大连接数足够

[步骤4] 监控数据库锁情况

操作内容：使用EXPLAIN分析定时任务SQL

EXPLAIN SELECT * FROM user WHERE last_sync_time < NOW() - INTERVAL 30 MINUTE;

检查结果：查询涉及3张表的索引锁（ (last_sync_time, user_id)）
分析判断：定时任务SQL存在锁竞争

[步骤5] 测试网络延迟

操作内容：使用ping命令测试数据库服务器延迟
```
ping -c 5 db-server
```
检查结果：平均延迟3ms（符合预期）

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：调整HikariCP配置

提出背景：根据线程池监控结果，连接池配置不足
来源：Spring官方文档《HikariCP Configuration》
具体操作：
1. 将maximumPoolSize调整为100
2. 将minimumIdle调整为30
3. 增加连接超时时间至50000ms
执行结果：连接池使用率从85%降至45%，但定时任务仍出现超时
失败原因分析：数据库本身存在资源瓶颈

方案二：优化定时任务SQL

提出背景：数据库锁竞争导致连接阻塞
来源：MySQL官方文档《InnoDB Locking Behavior》

具体操作：

将查询语句改为：

SELECT * FROM user 
WHERE last_sync_time < NOW() - INTERVAL 30 MINUTE 
FOR UPDATE;

添加索引：(last_sync_time desc)

执行结果：锁等待时间从1200ms降至80ms
失败原因分析：索引未正确创建

方案三：实施读写分离

提出背景：主库连接耗尽导致超时
来源：阿里云《MySQL高可用架构设计指南》

具体操作：

配置主从复制
将定时任务改为从库执行

添加路由规则：

@Scheduled(fixedDelay = 1800000)
public void syncFromReplica() {
    // 从库执行同步逻辑
}

执行结果：连接超时异常完全消失
失败原因分析：主库连接池配置未优化

🎉 最终解决方案

方案四：综合优化

数据库层面：
- 创建复合索引：CREATE INDEX idx_last_sync ON user(last_sync_time, user_id)
- 优化MySQL配置：
```
[mysqld]
max_connections=200
wait_timeout=28800
```

SpringBoot层面：

修改HikariCP配置：

spring.datasource.hikari.maximumPoolSize=100
spring.datasource.hikari.minimumIdle=50
spring.datasource.hikari.idleTimeout=600000
spring.datasource.hikari.connectionTimeout=30000

使用@Transactional(readOnly=true)标记定时任务：

@Transactional(readOnly = true)
@Scheduled(fixedDelay = 1800000)
public void syncData() {
    // 乐观锁查询
    User user = userRepository.findById(15002)
        .orElseThrow(() -> new UserNotFoundException("User not found"));
}

网络层面：
- 部署负载均衡器（Nginx）分担连接压力
- 配置Keep-Alive连接：
```
keepalive 60;
```

验证结果：

连接超时异常完全消除
定时任务执行时间从120s缩短至8s
数据库锁等待时间<50ms
连接池使用率稳定在35%-45%

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Java程序员廖志伟

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