どんなパターン？

サービスを利用するコードに対して、サービスが実装された具増クラスと結合することなしに、サービスへのグローバルなアクセスポイントを提供するパターン

パターンの要件

サービスクラスはひとまとまりの操作を抽象インターフェースとして定義する
実際にサービスを提供する愚増クラスがこのインターフェースを実装する
これらとは別にサービスロケータが適切な提供元を探し出して、サービスへのアクセスを提供する

パターンの適用条件

　前提として、シングルトンパターンのように、あらゆる箇所からアクセスできるものは問題であるため、使う場面を限定する必要がある

ログ出力やメモリ管理のように、モジュールの公開APIにすべきでないものを利用する場合
サウンド出力や、画面表示システムといった、本質的に１つしかありえない機能を利用する場合

使用上の注意

サービスのありかを突き止めなければならない

サービスを必要とした時には必ず何らかのサービスを手に入られるように保証する

サービス側は何によってありかを突き止められたわからない

特定の文脈での使用しか想定されていないクラスの場合は、このパターンを使うことを避けたほうが安全

サンプルコード

サービス

　サービスは実装のない抽象インターフェースクラスであること

class Audio
{
public:
  virtual ~Audio() {}
  virtual void playSound(int soundID) = 0;
  virtual void stopSound(int soundID) = 0;
  virtual void stopAllSounds() = 0;
};

サービスプロバイダ

　サービスの実装部分

class ConsoleAudio : public Audio
{
public:
  virtual void playSound(int soundID)
  {
    // ゲーム機のサウンドAPIを使って音を出力する
  }
  
  virtual void stopSound(int soundID)
  {
    // ゲーム機のサウンドAPIを使って音の出力を停止する
  }
  
  virtual void stopAllSounds()
  {
    // ゲーム機のサウンドAPIを使って全ての音の出力を停止する
  }
};

ロケータ

　サービスとプロバイダの２つを繋ぐクラス

class Locator
{
public:
  static Audio* getAudio() { return service_; }
  
  static void provide(Audio* service)
  {
    service_ = service;
  }
  
private:
  static Audio* service_;
};

使い方

プロバイダ登録

ConsoleAudio *audio = new ConsoleAudio();
Locator::provide(audio);

呼び出し

Audio *audio = Locator::getAudio();
audio->playSound(VERY_LOUND_BANG);

NULLサービス

　ここまでだとプロバイダ登録前にサービスを使おうとすると、NULLが返されるという問題がある。
そこで、NULLオブジェクトと呼ばれる別のデザインパターンがあり、これを利用すると、オブジェクトを受け取った側は、あたかも「本物」のオブジェクトを受け取ったような安全に実行を継続できる。
そのパターンの導入のためにNULLサービスプロバイダを定義する。

サンプルコード

プロバイダ

　これだけ

class NullAudio: public Audio
{
public
  virtual void playSound(int soundID)
  virtual void stopSound(int soundID)
  virtual void stopAllSounds()
};

ロケータ

class Locator
{
public:
  static void initialize()
  {
    service_ = &nullService_;
  }

  static Audio* getAudio() { return service_; }
  
  static void provide(Audio* service)
  {
    // NULLサービスに戻す
    if (service == NULL) service = &nullService_;
    
    service_ = service;
  }
  
private:
  static Audio* service_;
  static NullAudio nullService_;
};

ログ・デコレータ

　サービスロケータを使ってできる別の改良策「デコレータ」
例として、ログの出力が挙げられる。

サンプルコード

プロバイダ

class LoggedAudio : public Audio
{
public:
  LoggedAudio(Audio &wrapped) : wrapped_(wrapped) {}
  
  virtual void playSound(int soundID)
  {
    log("play sound");
    wrapped_.playSound(soundID);
  }
  
  virtual void stopSound(int soundID)
  {
    log("stop sound");
    wrapped_.stopSound(soundID);
  }
  
  virtual void stopAllSounds()
  {
    log("stop all sougnds");
    wrapped_.stopAllSounds();
  }
}

private:
  Audio &wrapped_;

使い方

void enableAudioLogging()
{
// 既存のサービスを修飾（デコレート）する
  Audio *service = new LoggedAudio(
    Locator::getAudio()
  );
  
  // 新しいサービスに入れ替える
  Locator::provide(service);
}

まとめ・参考情報

サービスロケータはシングルトンと多くの点で似ているので、どちらの方がニーズに適しているのか比較検討するのが良い
Unityはこのパターンをコンポーネントパターンと組み合わせて、GetComponent() で使っている