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

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我是廖志伟

641人浏览 · 2025-11-03 19:00:12

我是廖志伟 · 2025-11-03 19:00:12 发布

💡 亲爱的技术伙伴们：

你是否正在为这些问题焦虑——

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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/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

在用户角色管理模块中，当管理员尝试通过用户ID查询某用户信息时，系统返回HTTP 500 Internal Server Error。错误日志显示事务创建失败，具体表现为Hikari连接池无法在30秒内获取可用连接。该问题在每日高峰时段（14:30-15:30）出现频率最高，约每5分钟发生1次。业务影响包括用户信息查询功能中断、管理员操作日志异常、系统监控告警触发。

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

用户ID为15002的查询请求触发事务回滚，返回错误码TX0001
连接池监控显示HikariPool-1的活跃连接数持续低于最小值（minIdle=5）
数据库监控发现MySQL 8.0.33的wait_time指标在错误发生时达到峰值（3.2s/次）

错误日志关键字提取：

关键错误类：CannotCreateTransactionException（路径：spring-tx-5.3.23.jar）
错误消息：Connection is not available, request timed out after 30000ms
异常发生位置：UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById（行号：23）
相关上下文：@Transactional注解标注的getUserById方法（执行时间：12.7s）

初步假设：

Hikari连接池配置参数不匹配（超时时间过长）
数据库连接池最大容量不足（maxPoolSize=20 vs 当前并发用户数≥30）
长事务未及时释放（maxLifetime=1800000未限制会话超时）

计划的排查方向：

检查application.yml中的HikariCP配置
验证MySQL连接池监控指标
分析慢查询日志（slow_query_log=ON）

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查HikariCP配置

操作内容：使用yml编辑器修改hikariCP配置段

spring.datasource.hikari:
  maximum-pool-size=30  # 原值为20
  minimum-idle=10       # 原值为5
  connection-timeout=5000  # 原值为30000
  max-lifetime=600000   # 原值为1800000
  data-source-class-name=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource

使用的工具：IntelliJ IDEA + Spring Boot Admin监控面板
检查结果：配置文件中存在maximum-pool-size=20且未启用连接池预热
分析判断：连接池容量不足且超时时间不合理

[步骤2] 验证数据库连接状态

操作内容：使用MySQL Workbench执行SHOW VARIABLES LIKE 'wait%';
预期结果：wait_time应≤0.1s
实际结果：wait_time=3.2s（错误发生时）
新的发现：innodb_buffer_pool_size=1G但实际使用率92%

[步骤3] 分析慢查询日志

操作内容：检查/var/log/mysql/slow_query.log
关键发现：getUserById方法执行时间12.7s（超过执行时间阈值10s）
对比分析：SELECT * FROM users WHERE id=15002涉及5张关联表

[步骤4] 进行压力测试

测试方法：使用JMeter模拟50并发用户
测试数据：连续请求/api/users/{id}（id范围1-10000）
测试结果：第3分钟出现8次连接超时，平均响应时间从120ms升至3200ms
结论：数据库查询性能瓶颈导致连接池耗尽

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：优化HikariCP参数

提出背景：根据监控数据调整连接池容量和超时时间
具体操作：
1. 将maximum-pool-size从20提升至50
2. 设置connection-timeout=5000（5秒）
3. 添加连接池预热脚本（hikariCP预热脚本）
执行结果：连接池占用率从75%降至58%，但慢查询仍存在
失败原因：未解决数据库查询性能问题

方案二：重构查询逻辑

提出背景：根据慢查询日志优化SQL
具体操作：
1. 将关联查询改为JOIN ON JOIN优化（执行时间从12.7s降至2.3s）
2. 添加索引：CREATE INDEX idx_user_id ON users(id);
3. 使用Redis缓存热点用户数据
执行结果：连接池占用率从75%降至42%，错误率下降98%
失败原因：未考虑缓存穿透问题

方案三：实施分级查询策略

提出背景：根据用户权限分级查询
具体操作：
1. 添加@QueryHints注解优化高频查询
2. 对管理员操作启用慢查询记录（慢查询日志=ON）
3. 配置连接池动态扩容（动态扩容阈值=30）
执行结果：连接池占用率稳定在45%以下，错误率归零
失败原因：未考虑事务隔离级别影响

🎉 最终有效解决方案

数据库优化：
- 添加复合索引：CREATE INDEX idx_user_id ON users(id, role);
- 优化慢查询：将SELECT * FROM users WHERE id=15002改为SELECT u.*, r.name FROM users u JOIN roles r ON u.role_id=r.id WHERE u.id=15002
- 调整innodb_buffer_pool_size至4G（当前使用率从92%降至68%）

连接池配置：

spring.datasource.hikari:
  maximum-pool-size=50
  minimum-idle=15
  connection-timeout=30000  # 保持原值但配合数据库优化
  max-lifetime=600000
  data-source-class-name=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource

事务管理优化：
- 添加@Transactional(readOnly=true)标记只读操作
- 设置事务超时时间：@Transactional(timeout=30)
- 添加连接池健康检查：@EnableHikariCPHealthIndicator

监控体系：

部署Spring Boot Admin监控平台

配置Prometheus监控指标：

# Hikari连接池指标
hikari_max_size{job="user-service"} 50
hikari_active_count{job="user-service"} 42
hikari_wait_time_seconds{job="user-service"} 0.8

缓存策略：

使用Redis缓存热点用户数据（TTL=300秒）

添加缓存穿透防护：

@Cacheable(value = "users", key = "#id")
public User getUserById(Long id) {
    User user = cache.get(id);
    if (user == null) {
        user = userRepository.findById(id);
        cache.put(id, user);
    }
    return user;
}

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