От трасирането на стека, което предоставихте, мога да направя едно заключение:просто ви свършват връзките.
Това може да бъде причинено от продължителни транзакции, вероятно поради бавни заявки или неправилни граници на транзакциите на приложението.
Предлагам ви да започнете да използвате FlexyPool , който поддържа Tomcat DBCP и получава по-добро разбиране както за връзката, така и за използването на транзакциите. FlexyPool предоставя много хистограми може да се интересувате, като време за придобиване на връзка и време за наем.
А, само за да сте в безопасност, проверете и версията на драйвера на MySQL и вижте дали работите с остаряла библиотека.
