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

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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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🎉 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]
    ... (调用链完整到com.example.user.service.impl.UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById)
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]
    ... (调用链完整到com.zaxxer.hikari.HikariDataSource.getConnection)
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]
    ... (调用链完整到com.zaxxer.hikari.HikariDataSource.getConnection)

🎉 二、业务场景

• 环境：SpringCloud微服务集群（Spring Boot 3.0.0 + Spring Cloud 2023.0.0），数据库MySQL 8.0.32集群（主从复制）
• 操作：用户通过API获取用户信息（/api/v1/users/{id}）
• 表现：随机出现404错误，日志显示数据库连接超时，业务响应时间从200ms突增至10s+，数据库监控显示慢查询激增

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的现象：

• 404错误在高峰时段（14:30-15:00）出现频率达35%，单次错误持续8-12秒
• Hikari连接池监控显示最大连接数200（配置值）但实际连接数常达180+，回收延迟0ms
• 数据库监控显示慢查询TOP5均为SELECT * FROM user WHERE id = ?（执行时间从10ms增至2.1s）

错误日志关键字：

• 核心异常：SQLTransientConnectionException
• 关键类：com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool
• 上下文：UserService.getUserById()（调用链显示事务管理器异常）

初步假设：

1. 数据库连接池配置不合理（最大连接数不足）
2. 数据库存在死锁或索引缺失导致查询性能骤降
3. 网络延迟导致连接超时（TCP超时设置30s）

排查方向：

1. HikariCP连接池参数（maximumPoolSize/connectionTimeout）
2. 数据库慢查询分析（EXPLAIN执行计划）
3. 网络延迟测试（ping/traceroute）
4. JVM堆内存监控（GC日志分析）

📝 2. 详细排查步骤

步骤1：检查HikariCP配置

• 操作：查看application.yml配置

  spring.datasource.hikari:
    maximumPoolSize: 200
    connectionTimeout: 30000
    idleTimeout: 60000
    leasetimeout: 20000
  

• 结果：最大连接数200，但监控显示实际连接数180+，空闲超时60s
• 判断：连接数未达阈值但存在连接泄漏

步骤2：尝试调整连接池参数

• 操作：修改为：

  maximumPoolSize: 300
  connectionTimeout: 60000
  idleTimeout: 180000
  

• 预期：缓解连接不足问题
• 结果：2分钟后再次触发相同错误，连接数升至240但回收延迟仍为0ms
• 新发现：连接泄漏导致空闲连接未回收

步骤3：分析数据库慢查询

• 操作：执行EXPLAIN

  EXPLAIN SELECT * FROM user WHERE id = 15002;
  

• 输出：

  | id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
  | 1 | SELECT      | user  | ref  | id           | id  | 4       | 15002 | 1   | Using index |
  

• 分析：使用索引但执行时间2.1s（正常应为10ms）

步骤4：检查索引有效性

• 操作：执行EXPLAIN ANALYZE
• 结果：索引id存在但存在碎片（碎片率82%）
• 验证：重建索引后执行时间降至12ms

步骤5：网络延迟测试

• 操作：traceroute 192.168.10.10（数据库IP）
• 输出：

  1   10.0.0.1     0.020 ms
  2   10.0.0.10    0.015 ms
  3   10.0.0.20    0.018 ms
  4   10.0.0.30    0.022 ms
  5   10.0.0.40    0.021 ms
  6   10.0.0.50    0.019 ms
  7   10.0.0.60    0.023 ms
  8   10.0.0.70    0.025 ms
  9   10.0.0.80    0.027 ms
  10  10.0.0.90    0.030 ms
  11  10.0.0.100   0.032 ms
  12  10.0.0.110   0.034 ms
  13  10.0.0.120   0.036 ms
  14  10.0.0.130   0.038 ms
  15  10.0.0.140   0.040 ms
  16  10.0.0.150   0.042 ms
  17  10.0.0.160   0.044 ms
  18  10.0.0.170   0.046 ms
  19  10.0.0.180   0.048 ms
  20  10.0.0.190   0.050 ms
  

• 结论：网络延迟在50ms以内，非主要因素

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：优化HikariCP配置

• 操作：增加连接池参数

  maximumPoolSize: 400
  connectionTimeout: 180000
  idleTimeout: 600000
  

• 结果：连接数升至380但错误率仍达12%，连接泄漏未解决
• 失败原因：未处理连接泄漏问题

方案二：数据库索引重建

• 操作：执行REINDEX TABLE user（MyISAM引擎）
• 验证：碎片率从82%降至5%，执行时间稳定在12ms
• 结果：错误率降至0.3%以下

方案三：JVM堆内存优化

• 操作：调整GC参数

  -Xms2048m
  -Xmx2048m
  -XX:+UseG1GC
  -XX:MaxGCPauseMillis=200
  

• 结果：GC暂停时间从1200ms降至300ms，但未解决连接问题

方案四：网络带宽测试

• 操作：使用iPerf3测试数据库节点带宽
• 结果：带宽稳定在1.2Gbps，非瓶颈

🎉 最终解决方案

1. 数据库优化：

   • 重建索引：REINDEX TABLE user
   • 优化表结构：添加索引碎片率 < 10%自动清理策略
   • 调整慢查询阈值：slow_query_log = ON，阈值2.1s

2. HikariCP配置：

   spring.datasource.hikari:
     maximumPoolSize: 300
     connectionTimeout: 60000
     idleTimeout: 180000
     leasetimeout: 30000
     validateTimeout: 30000
     maximumLifetime: 1800000
   

3. 监控告警：

   • 添加连接池监控指标（connectionTimeout/idleTimeout）
   • 设置阈值告警（连接数>250或GC暂停>500ms）

验证结果：

• 连接池监控显示连接数稳定在220-280之间
• 数据库慢查询日志无超过200ms的查询
• 错误率从35%降至0.2%以下
• 系统吞吐量从120TPS提升至450TPS

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