摘要：在数据库连接池的使用中，连接泄漏是一个常见且严重的问题。本文通过分析一个实际的案例，探讨了连接泄漏的危害、产生原因以及如何在 Druid 和 HikariCP 这两种常见的连接池中定位和解决连接泄漏问题。
背景
最近碰到一个 case，一个 Java 应用无法获取新的数据库连接，日志中出现了以下错误：
com.alibaba.druid.pool.GetConnectionTimeoutException: wait millis 5001, active 20, maxActive 20, creating 0
at com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource.getConnectionInternal(DruidDataSource.java:1894)
at com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource.getConnectionDirect(DruidDataSource.java:1502)
at com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource.getConnection(DruidDataSource.java:1482)
at com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource.getConnection(DruidDataSource.java:1463)
复制active 等于 maxActive，说明连接池中的连接已耗尽。
分析报错时间段的数据库连接情况，发现数据库的连接数（Threads_connected）显著增加，但活跃线程数（Threads_running）较低且平稳。活跃线程数低且平稳意味着没有慢查询占用连接。但连接数增加明显，说明连接未被及时释放回连接池。
对于这种在一定时间内没有进行任何操作，但又未及时归还到连接池的连接，其实有个专用名词，即泄漏连接（Leaked Connection）。
下面，我们聊聊泄漏连接的相关问题，包括：
- 泄漏连接的危害。
- 泄漏连接的产生原因。
- Druid 中如何定位泄漏连接。
- HikariCP 中如何定位泄漏连接。
泄漏连接的危害
泄漏连接可能引发以下问题：
-
连接池耗尽：泄漏的连接会持续占用连接池中的资源，导致可用连接逐渐减少，最终耗尽连接池。
-
应用性能下降：当连接池中的连接被耗尽时，新的数据库操作无法获取连接，导致请求阻塞或失败，这可能导致应用程序无法正常运行。
-
数据库资源浪费：泄漏的连接会占用数据库的连接资源，可能导致数据库的连接数达到上限。
-
连接失效风险：长时间未释放的连接无法通过连接池的 Keep-Alive 机制保持活跃，更容易因空闲超时被 MySQL 服务端或中间件关闭。
当使用这些已关闭的连接执行数据库操作时，会触发经典的 “Communications link failure. The last packet successfully received from the server was xxx milliseconds ago.” 错误。
泄漏连接的产生原因
泄漏连接通常由以下原因导致：
1.长事务或长连接。
事务长时间未提交或连接长时间未释放。
2.未关闭连接。
在使用完连接后，未调用close()方法将连接归还到连接池。如，
Connection conn = dataSource.getConnection();
// 执行数据库操作
// 忘记调用 conn.close();
复制3.异常未处理。
在数据库操作过程中发生异常，导致连接未正常关闭。如，
Connection conn = null;
try {
conn = dataSource.getConnection();
// 执行数据库操作
throw new RuntimeException("模拟异常");
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (conn != null) {
try {
conn.close(); // 异常发生后，可能不会执行到此处
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
复制Druid 中如何定位泄漏连接
在 Druid 连接池中，可以通过以下参数开启未归还连接的检测：
- removeAbandoned：是否回收超时未归还的连接，默认值为 false，表示不回收。
- removeAbandonedTimeoutMillis：未归还连接的超时时间（单位：毫秒）。默认值为 300000（即 300 秒）。
- logAbandoned：是否将超时未归还的连接信息打印到日志中。默认值为 false，表示不打印。
需要注意的是，logAbandoned 仅在 removeAbandoned 为 true 时生效。也就是说，Druid 连接池不支持仅打印，但不回收超时未归还连接的功能。
实现细节
在从连接池获取连接时，如果removeAbandoned为 true，则会记录连接的堆栈信息和创建时间，用于检测未归还连接。
public DruidPooledConnection getConnectionDirect(long maxWaitMillis) throws SQLException {
...
for (; ; ) {
DruidPooledConnection poolableConnection;
try {
poolableConnection = getConnectionInternal(maxWaitMillis);
} catch (GetConnectionTimeoutException ex) {
...
}
...
if (removeAbandoned) {
// 记录堆栈信息，方便调试，找出未及时关闭连接的代码位置
StackTraceElement[] stackTrace = Thread.currentThread().getStackTrace();
poolableConnection.connectStackTrace = stackTrace;
// 设置连接的connectedTimeNano为当前时间
poolableConnection.setConnectedTimeNano();
poolableConnection.traceEnable = true;
// 将连接加入活跃连接列表，用于后续的未归还连接检测。
activeConnectionLock.lock();
try {
activeConnections.put(poolableConnection, PRESENT);
} finally {
activeConnectionLock.unlock();
}
}
...
return poolableConnection;
}
}
复制什么时候会检测连接是否超时呢？
这个实际上是在DestroyConnectionThread的周期任务中进行的，在上一篇文章中，我们提到过DestroyConnectionThread按照一定的时间间隔（由 timeBetweenEvictionRunsMillis 参数决定，默认为 60秒）调用shrink(true, keepAlive)方法，销毁连接池中的过期连接。其实，除了 shrink 方法，它还会调用removeAbandoned()来关闭那些超时未归还的连接。
public class DestroyTask implements Runnable {
public DestroyTask() {
}
@Override
public void run() {
shrink(true, keepAlive);
if (isRemoveAbandoned()) {
removeAbandoned();
}
}
}
复制下面，我们看看removeAbandoned()具体的实现细节。
public int removeAbandoned() {
int removeCount = 0;
// 如果当前没有活跃连接（activeConnections 为空），则直接返回
if (activeConnections.size() == 0) {
return removeCount;
}
long currrentNanos = System.nanoTime();
List<DruidPooledConnection> abandonedList = new ArrayList<DruidPooledConnection>();
activeConnectionLock.lock();
try {
Iterator<DruidPooledConnection> iter = activeConnections.keySet().iterator();
// 遍历活跃连接
for (; iter.hasNext(); ) {
DruidPooledConnection pooledConnection = iter.next();
// 如果连接正在运行（isRunning()），则跳过
if (pooledConnection.isRunning()) {
continue;
}
// 计算连接的使用时间（timeMillis），即当前时间减去连接的借出时间。
long timeMillis = (currrentNanos - pooledConnection.getConnectedTimeNano()) / (1000 * 1000);
// 如果连接的使用时间超过了 removeAbandonedTimeoutMillis，则将其从活跃连接列表中移除，并加入 abandonedList
if (timeMillis >= removeAbandonedTimeoutMillis) {
iter.remove();
pooledConnection.setTraceEnable(false);
abandonedList.add(pooledConnection);
}
}
} finally {
activeConnectionLock.unlock();
}
// 遍历 abandonedList，对每个未归还的连接调用 JdbcUtils.close() 关闭连接
if (abandonedList.size() > 0) {
for (DruidPooledConnection pooledConnection : abandonedList) {
...
JdbcUtils.close(pooledConnection);
pooledConnection.abandond();
removeAbandonedCount++;
removeCount++;
// 如果 logAbandoned 为 true，则记录未归还连接的详细信息
if (isLogAbandoned()) {
StringBuilder buf = new StringBuilder();
buf.append("abandon connection, owner thread: ");
buf.append(pooledConnection.getOwnerThread().getName());
buf.append(", connected at : ");
...
}
LOG.error(buf.toString());
}
}
}
return removeCount;
}
复制该方法的处理流程如下：
- 遍历当前活跃连接（activeConnections），检查每个连接的使用时间。连接的使用时间等于当前时间减去连接的借出时间（即
borrow时刻的时间戳）。 - 如果某个连接的使用时间超过了
removeAbandonedTimeoutMillis，则将其加入 abandonedList。 - 遍历 abandonedList，关闭这些未归还的连接。如果
logAbandoned为 true，则会在日志中打印未归还连接的详细信息。通过分析日志，可以定位泄漏连接的代码位置。
HikariCP 中如何定位泄漏连接
在 HikariCP 连接池中，可以通过以下参数开启连接泄漏检测：
- leakDetectionThreshold：连接泄漏检测阈值（单位：毫秒）。如果一个连接在从连接池获取后超过指定时间未被关闭，则认为是泄漏连接。默认为 0，表示禁用连接泄漏检测。最小可设置为 2000（2 秒）。
当出现泄漏连接时，HikariCP 日志中会打印以下信息
Connection leak detection triggered for com.mysql.cj.jdbc.ConnectionImpl@5dd31d98 on thread com.example.HikariCPTest.main(), stack trace follows
java.lang.Exception: Apparent connection leak detected
at com.zaxxer.hikari.HikariDataSource.getConnection(HikariDataSource.java:100)
at com.example.HikariCPTest.main(HikariCPTest.java:27)
...
复制实现细节
在从连接池获取连接后，系统会调用leakTaskFactory.schedule(poolEntry)启动一个 ProxyLeakTask 定时任务。该任务将在leakDetectionThreshold毫秒后触发run()方法，用于检测并打印连接泄漏信息。
public Connection getConnection(final long hardTimeout) throws SQLException
{
suspendResumeLock.acquire();
final var startTime = currentTime();
try {
var timeout = hardTimeout;
do {
// 从连接池中获取空闲连接
var poolEntry = connectionBag.borrow(timeout, MILLISECONDS);
if (poolEntry == null) {
break; // We timed out... break and throw exception
}
final var now = currentTime();
// 若连接已被标记为驱逐 (evict) 或检测到无效，则关闭该连接
if (poolEntry.isMarkedEvicted() || (elapsedMillis(poolEntry.lastAccessed, now) > aliveBypassWindowMs && isConnectionDead(poolEntry.connection))) {
closeConnection(poolEntry, poolEntry.isMarkedEvicted() ? EVICTED_CONNECTION_MESSAGE : DEAD_CONNECTION_MESSAGE);
timeout = hardTimeout - elapsedMillis(startTime);
}
else {
...
// 返回一个代理连接，并启动连接泄漏检测任务
return poolEntry.createProxyConnection(leakTaskFactory.schedule(poolEntry));
}
} while (timeout > 0L);
...
}
复制如果连接在leakDetectionThreshold时间内被归还（即调用了close()方法），系统会调用leakTask.cancel()取消定时任务，从而避免触发run()方法。
如果连接超时未归还，系统将执行 run() 方法，打印连接泄漏信息。
以下是 ProxyLeakTask 的具体实现。
class ProxyLeakTask implements Runnable
{
...
ProxyLeakTask(final PoolEntry poolEntry)
{
this.exception = new Exception("Apparent connection leak detected");
this.threadName = Thread.currentThread().getName();
this.connectionName = poolEntry.connection.toString();
}
...
void schedule(ScheduledExecutorService executorService, long leakDetectionThreshold)
{
scheduledFuture = executorService.schedule(this, leakDetectionThreshold, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
/** {@inheritDoc} */
@Override
public void run()
{
isLeaked = true;
final var stackTrace = exception.getStackTrace();
final var trace = new StackTraceElement[stackTrace.length - 5];
System.arraycopy(stackTrace, 5, trace, 0, trace.length);
exception.setStackTrace(trace);
LOGGER.warn("Connection leak detection triggered for {} on thread {}, stack trace follows", connectionName, threadName, exception);
}
void cancel()
{
scheduledFuture.cancel(false);
if (isLeaked) {
LOGGER.info("Previously reported leaked connection {} on thread {} was returned to the pool (unleaked)", connectionName, threadName);
}
}
}
复制总结
泄漏连接是指在使用完数据库连接后未及时归还连接池的连接。泄漏连接的主要危害包括连接池耗尽、应用性能下降、数据库资源浪费以及潜在的连接失效风险。泄漏连接的产生原因通常包括未正确关闭连接、未处理异常或长事务等。
Druid 和 HikariCP 两大常用连接池提供了相应的泄漏连接检测机制。Druid 通过DestroyConnectionThread周期性检测未归还的连接，并在超时后关闭这些连接。如果logAbandoned为 true，还会打印未归还连接的详细信息。HikariCP 则通过leakDetectionThreshold参数开启连接泄漏检测。当连接在指定时间内未被归还时，HikariCP 会触发ProxyLeakTask，打印连接泄漏信息。
在开发和测试环境中，建议开启连接泄漏检测功能，以便尽早发现问题并进行修复。
