Frida-Hook-Java层操作大全

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GitHub - DERE-ad2001/Frida-Labs: The repo contains a series of challenges for learning Frida for Android Exploitation.

前期准备

使用 jadx 进行逆向工程的基础知识。
应具备理解 Java 代码的能力。
具备编写小型 JavaScript 代码片段的能力。
熟悉 adb。
设备已 root。
Frida环境配置

Hook（Hooking）简介

让我们从非常基础的知识开始。

什么是钩子？

Hook是指拦截和修改应用程序或Android系统中函数或方法行为的过程。例如，我们可以钩取我们应用程序中的一个方法，并通过插入我们自己的实现来改变其功能。

现在，让我们尝试在一个应用程序中钩取一个方法。我们将使用JavaScript API 来完成这个任务，但值得注意的是，Frida也支持Python。

1、使用Hook修改被调用的方法的逻辑，返回值，传入参数

基本模板

首先让我提供给你一个模板，然后我们一步步来解释。

|----------------------------|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | Java.perform(``function``() { ``var <class_reference> = Java.use(``"<package_name>.<class>"``); ``<class_reference>.<method_to_hook>.implementation = ``function``(<args>) { ``/* ``我们自己的方法实现 ``*/ ``} }) |

Java.perform 是 Frida 中用于创建一个特殊上下文的函数，让你的脚本能够与 Android 应用程序中的 Java 代码进行交互。它就像是打开了一扇门，让你能够访问并操纵应用程序内部运行的 Java 代码。一旦进入这个上下文，你就可以执行诸如钩取方法或访问 Java 类等操作来控制或观察应用程序的行为。
var <class_reference> = Java.use("<package_name>.<class>");

在这里，你声明一个变量 <class_reference> 来表示目标 Android 应用程序中的一个 Java 类。你使用 Java.use 函数指定要使用的类，该函数接受类名作为参数。<package_name> 表示 Android 应用程序的包名，<class> 表示你想要与之交互的类。
<package_name> ：

<class_reference>.<method_to_hook>.implementation = function(<args>) {}

在所选的类内部，通过 <class_reference>.<method_to_hook> 符号访问你想要钩取的方法。这是你可以定义自己的逻辑以在钩取的方法被调用时执行的地方。<args> 表示传递给函数的参数。

例题Frida-Labs 0x1

通过Jadx分析Frida-labs 0x1

onCreate方法

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | public void onCreate(Bundle bundle) { ``super``.onCreate(bundle); ``setContentView(C0570R.layout.activity_main); ``final EditText editText = (EditText) findViewById(C0570R.C0573id.editTextTextPassword); ``this``.f103t1 = (TextView) findViewById(C0570R.C0573id.textview1); ``final int i = get_random(); ``((Button) findViewById(C0570R.C0573id.button)).setOnClickListener(``new View.OnClickListener() { ``// from class: com.ad2001.frida0x1.MainActivity.1 ``@Override // android.view.View.OnClickListener ``public void onClick(View view) { ``String obj = editText.getText().toString(); ``if (TextUtils.isDigitsOnly(obj)) { ``MainActivity.``this``.check(i, Integer.parseInt(obj)); ``} ``else { ``Toast.makeText(MainActivity.``this``.getApplicationContext(), ``"Enter a valid number !!"``, ``1``).show(); ``} ``} ``}); } |

可以发现，在onCreate方法中，有一个监听事件，监听了button的点击，当按钮点击下去之后，程序首先判断输入是不是数字，是数字的话，就将其从string转化为int，再进入check中与i比较，因此我们需要检查check方法。

check方法

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 | void check(``int i, ``int i2) { ``if ((i * ``2``) + ``4 == i2) { ``Toast.makeText(getApplicationContext(), ``"Yey you guessed it right"``, ``1``).show(); ``StringBuilder sb = ``new StringBuilder(); ``for (``int i3 = ``0``; i3 < ``20``; i3++) { ``char charAt = ``"AMDYV{WVWT_CJJF_0s1}"``.charAt(i3); ``if (charAt < ``'a' || charAt > ``'z'``) { ``if (charAt >= ``'A'``) { ``if (charAt <= ``'Z'``) { ``charAt = (``char``) (charAt - ``21``); ``if (charAt >= ``'A'``) { ``} ``charAt = (``char``) (charAt + ``26``); ``} ``} ``sb.append(charAt); ``} ``else { ``charAt = (``char``) (charAt - ``21``); ``if (charAt >= ``'a'``) { ``sb.append(charAt); ``} ``charAt = (``char``) (charAt + ``26``); ``sb.append(charAt); ``} ``} ``this``.f103t1.setText(sb.toString()); ``return``; ``} ``Toast.makeText(getApplicationContext(), ``"Try again"``, ``1``).show(); ``} |

本方法显而易见就是检查输入是否能够满足i*2 + 4 == i2,如果满足则将flag输出到f103t1所绑定的textView控件上,其中用于判断的i则来自get_random。

get_random

|-------|---------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 | int get_random() { ``return new Random().nextInt(``100``); } |

显而易见，本方法就只是普通的返回一个随机数。

Hook begin!

对于本样例程序，我们有两种方法去解决，首先我们可以直接hook程序逻辑。更改随机产生的值为一个固定值。或者hook check方法更改check方法传入的参数

Hook get_random方法

实现代码

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | function hook(){ ``var MainActivity = Java.use(``"com.ad2001.frida0x1.MainActivity"``); ``MainActivity.get_random.implementation = ``function (){ ``return 0; ``} } function main(){ ``Java.perform(``function (){ ``hook(); ``}) } setImmediate(main); |

代码解释如下：

首先定义了一个名为hook的JavaScript函数，其中包含了对目标应用特定方法的hook逻辑。
- hook函数通过Frida的Java API来获取目标应用中的MainActivity类。
- 然后，它通过Java.use()方法获取了MainActivity类的引用，使得我们可以访问该类的方法。
- 最后，hook函数将MainActivity类中的get_random方法进行了修改。它用自定义的实现替换了原有方法的实现，使得每次调用get_random方法时都返回固定值0。
接着定义了一个名为main的JavaScript函数，其中包含了Frida的Java.perform()方法，用于执行指定的hook逻辑。
最后，通过setImmediate()函数调用main函数，确保在Frida脚本启动后立即执行。

hook check方法

如果我们检查check函数的参数，第一个参数i表示随机数，而第二个参数i2对应于用户输入的数字。让我们使用Frida来捕获并转储这两个参数。

在处理具有参数的方法时，重要的是使用overload(arg_type)关键字指定预期的参数类型。此外，在钩入方法时确保包括这些指定的参数在你的实现中。在这里，我们的check()函数接受两个整数参数，所以我们可以这样指定：

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| 1 2 3 4 5 | a.check.overload(int, int).implementation = ``function``(a, b) { ``... } |

|-------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | function hook2(){ ``var MainActivity = Java.use(``"com.ad2001.frida0x1.MainActivity"``); ``MainActivity.check.overload(``'int'``,``'int'``).implementation = ``function (a,b){ ``console.log(``"Origin i and i2 = "``,a,b); ``return this``.check(a,b); ``} } function main(){ ``Java.perform(``function (){ ``hook2(); ``}) } setImmediate(main); |

我们可以使用console.log查看传入的a与b是什么

2、Hook调用静态的未被调用的方法

在之前讲到的Java.use Api中，如果我们指定的类中包含了静态的方法，则我们可以直接调用该方法。模板如下：

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| 1 2 3 4 | Java.perform(``function (){ ``var <class_reference> = Java.use(``"<package_name>.<class>"``); ``a.``function``(val); }) |

例题Frida-labs 0x2

MainActivity类

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 | package com.ad2001.frida0x2; import android.os.Bundle; import android.util.Base64; import android.widget.TextView; import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity; import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.spec.IvParameterSpec; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; /* loaded from: classes3.dex */ public class MainActivity extends AppCompatActivity { ``/* renamed from: t1 */ ``static TextView f103t1; ``/* JADX INFO: Access modifiers changed from: protected */ ``@Override // androidx.fragment.app.FragmentActivity, androidx.activity.ComponentActivity, androidx.core.app.ComponentActivity, android.app.Activity ``public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { ``super``.onCreate(savedInstanceState); ``setContentView(C0569R.layout.activity_main); ``f103t1 = (TextView) findViewById(C0569R.C0572id.textview); ``} ``public static void get_flag(``int a) { ``if (a == ``4919``) { ``try { ``SecretKeySpec secretKeySpec = ``new SecretKeySpec(``"HILLBILLWILLBINN"``.getBytes(), ``"AES"``); ``Cipher cipher = Cipher.getInstance(``"AES/CBC/PKCS5Padding"``); ``IvParameterSpec iv = ``new IvParameterSpec(``new byte``[``16``]); ``cipher.init(``2``, secretKeySpec, iv); ``byte``[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.decode(``"q7mBQegjhpfIAr0OgfLvH0t/D0Xi0ieG0vd+8ZVW+b4="``, ``0``)); ``String decryptedText = ``new String(decryptedBytes); ``f103t1.setText(decryptedText); ``} ``catch (Exception e) { ``e.printStackTrace(); ``} ``} ``} } |

本用例程序就一个MainActivity类，类中存在一个未被使用的静态方法get_flag，在get_flag中比较了传入的参数，如果传入的参数为4919则解密flag，设置给txtView控件，那么根据之前给出的调用模板，我们hook代码如下：

Hook代码：

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | function hook(){ ``var MainActivity = Java.use(``"com.ad2001.frida0x2.MainActivity"``); ``MainActivity.get_flag(``4919``); } function main(){ ``Java.perform(function (){ ``hook(); ``}) } setImmediate(main); |

但是我们发现如果使用的是setIMMediate(main)的话我们使用
frida -U -f com.ad2001.frida0x2 -l .\Hook.js

可能会导致hook不上的情况。

解决方法1

我们事先启动Frida 0x2应用程序。然后使用如下命令注入我们的脚本
frida -U 'Frida 0x2' -l .\Hook.js

本方法与之前的方法不同之处是该方法是直接hook入我们后台正在启动的程序，而之前的方法是根据包名再启动一个程序。

解决方法2

当我们发现使用解决方法1能够成功hook的时候，就可以推断出，是由于我们启动main函数使用的是setImmediate(main)，是立即启动可能会导致脚本注入的速度比程序启动的速度快。因此我们可以改用setTimeout(main,1000)，也就是延迟1秒钟启动程序。

3、更改类中的静态变量

类似于如下写法static int code = 0;

使用static 修饰的变量则为静态变量。我们可以用如下方法更改静态变量。

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| 1 2 3 4 5 6 | Java.perform(``function (){ ``var <class_reference> = Java.use(``"<package_name>.<class>"``); ``<class_reference>.<variable>.value = <value>; }) |

例题 Frida-labs 0x3

MainActivity类

标记处我们可以发现，当Checker.code为512的时候点击按钮，程序则会解密并且将textView控件设置为Flag。

Hook代码

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | function hook(){ ``var a = Java.use(``"com.ad2001.frida0x3.Checker"``); ``a.code.value = 512; } function main(){ ``Java.perform(``function (){ ``hook(); ``}) } setImmediate(main); |

4、调用非MainActivity,非静态方法

在JAVA代码中，如果创建了一个非静态的类，当我们需要使用这个类的时候需要new一个类的对象出来我们才能使用这个类的功能。类似代码如下：

|-----|----------------------------------------------------------------------|
| 1 2 | Check ch = ``new Check(); String flag = ch.get_flag(``1337``); |

那么在Java源码中需要new出来的实例，我们怎么使用Frida来实现呢？

模板如下：

|---------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 4 5 6 7 | Java.perform(``function``() { ``var <class_reference> = Java.use(``"<package_name>.<class>"``); ``var <class_instance> = <class_reference>.$``new``(); ``// Class Object ``<class_instance>.<method>(); ``// 调用方法 }) |

例题Frida-labs 0x4

MainActivity：

Checker中出现了get_flag方法，返回了flag。则我们使用之前的模板来Hook

Hook代码：

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 | function hook(){ ``console.log(``"Hook Success!"``); ``var Check = Java.use(``"com.ad2001.frida0x4.Check"``); ``var Check_obj = Check.$``new``(); ``var String = Check_obj.get_flag(1337); ``console.log(String); } function main(){ ``Java.perform(``function (){ ``hook(); ``}) } setImmediate(main); |

5、调用MainActivity中的非静态方法

前面有提到过如果不是MainActivity中的方法我们使用.$new()可以创建一个实例。那么如果我们将这个使用到MainActivity会发生什么呢?

|---------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 4 | function hook(){ ``var MainActivity = Java.use(``"com.ad2001.frida0x5"``); ``var MainActivity_obj = MainActivity.$``new``(); } |

好吧，它崩溃了。那么这是什么原因呢？

直接使用Frida创建MainActivity或任何Android组件可能会很棘手，因为Android的生命周期和线程规则。Android组件，如Activity子类，依赖于应用程序上下文进行正确运行。在Frida中，您可能缺少必要的上下文。Android UI组件通常需要具有关联Looper的特定线程。如果涉及UI任务，请确保在具有活动Looper的主线程上执行。活动是较大的Android应用程序生命周期的一部分。创建MainActivity的实例可能需要应用处于特定状态，并且通过Frida管理整个生命周期可能并不直接。总之，为MainActivity创建实例并不是一个好主意。

那么这里的解决方案是什么呢？

当Android应用程序启动时，系统会创建MainActivity的一个实例（或AndroidManifest.xml文件中指定的启动器活动）。创建MainActivity实例是Android应用程序生命周期的一部分。因此，我们可以使用frida获取MainActivity的实例，然后调用flag()方法来获取我们的标志。

在现有实例上调用方法

在现有实例上调用方法可以很容易地通过Frida完成。为此，我们将使用两个API。

Java.performNow：用于在Java运行时环境中执行代码的函数。
Java.choose：在运行时枚举指定Java类（作为第一个参数提供）的实例。

让我展示一个模板给你。

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 | Java.performNow(``function``() { ``Java.choose(``'<包名>.<类名>'``, { ``onMatch: ``function``(instance) { ``// 待办事项 ``}, ``onComplete: ``function``() {} ``}); }); |

这里有两个回调函数：

onMatch
- onMatch回调函数在Java.choose操作期间找到指定类的每个实例时执行。
- 这个回调函数接收当前实例作为它的参数。
- 您可以在onMatch回调中定义自定义操作，以在每个实例上执行。
- function(instance) {}，instance参数表示目标类的每个匹配实例。您可以使用任何其他名称。
onComplete
- onComplete回调在Java.choose操作完成后执行操作或清理任务。此块是可选的，如果您在搜索完成后不需要执行任何特定操作，则可以选择将其留空。

例题Frida-labs 0x5

MainActivity

可以发现其中flag方法是未被调用的方法，并且是解密密文将Flag输出到TextView控件上。

BeginHook！

现在我们知道如何使用Java.choose API，让我们开始编写我们的frida脚本。

包名：com.ad2001.frida0x5
类名：MainActivity
函数名：flag

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 | Java.performNow(``function``() { ``Java.choose(``'com.ad2001.frida0x5.MainActivity'``, { ``onMatch: ``function``(instance) { ``// 待办事项 ``}, ``onComplete: ``function``() {} ``}); }); |

让我们在成功找到MainActivity实例时包含一个console.log语句以打印一条消息。由于在枚举完成后我们没有任何特定的操作要执行，我们可以将onComplete块留空。

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 | Java.performNow(``function``() { ``Java.choose(``'com.ad2001.frida0x5.MainActivity'``, { ``onMatch: ``function``(instance) { ``console.log(``"找到实例"``); ``}, ``onComplete: ``function``() {} ``}); }); |

让我们启动Frida并注入我们的脚本。

Hook代码

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | function hook(){ ``Java.choose(``'com.ad2001.frida0x5.MainActivity'``,{ ``onMatch:``function (MainActivity){ ``MainActivity.flag(1337); ``console.log(``"Hook Success!"``); ``},onComplete:``function (){ ``} ``}) } function main(){ ``Java.perform(``function (){ ``hook(); ``}) } setImmediate(main); |

6、MainActivity中非静态并且参数为非静态变量方法调用

例题Frida-labs 0x6

我们之前已经解决过类似的问题了。在这种情况下，我们有一个get_flag()方法，在应用程序中没有被调用。如果调用此方法，它将使用AES解密标志，并将标志设置在Textview中。如果我们检查get_flag方法，它只接受一个参数，这个参数是Checker类的一个实例。参数被命名为A，其类型是Checker。

|-------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 | public void get_flag(Checker A) ``throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException { ``// 方法体 } |

在方法内部，它检查A.num1是否等于1234，以及A.num2是否等于4321。如果条件成立，该方法将继续使用AES解密加密字符串，并将解密后的结果设置在TextView中。因此，让我们检查一下Checker类。

在Checker类中，我们有两个变量。

num1
num2

num1应该等于1234，num2应该等于4321，以满足if条件执行解密并设置标志的代码块。请记住，这个类也没有实例。

解决方案

这个问题很容易解决，因为我们之前已经在上一篇帖子中做过了，唯一的区别是get_flag方法的参数是Checker类的一个对象。我将总结解决这个问题的步骤如下：

创建一个Checker类的实例。
将num1设置为1234，num2设置为4321。
获取MainActivity的实例。
使用实例作为参数调用get_flag方法。

让我们开始编写我们的frida脚本。

首先让我们创建Checker类的实例。

|-----|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 | var checker = Java.use(``"com.ad2001.frida0x6.Checker"``); var checker_obj = checker.$``new``(); ``// 类对象 |

设置num1和num2的值。

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| 1 2 | checker_obj.num1.value = 1234; checker_obj.num2.value = 4321; |

现在让我们获取MainActivity的实例。我们可以使用Java.performNow和Java.chooseAPI。我们在之前的挑战中已经做过了。

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | Java.performNow(``function``() { ``Java.choose(``'com.ad2001.frida0x6.MainActivity'``, { ``onMatch: ``function``(instance) { ``console.log(``"找到实例"``); ``}, ``onComplete: ``function``() {} ``}); }) |

让我们更新脚本，加入Checker类的实例。

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | Java.performNow(``function``() { ``Java.choose(``'com.ad2001.frida0x6.MainActivity'``, { ``onMatch: ``function``(instance) { ``console.log(``"找到实例"``); ``var checker = Java.use(``"com.ad2001.frida0x6.Checker"``); ``var checker_obj = checker.$``new``(); ``// 类对象 ``checker_obj.num1.value = 1234; ``checker_obj.num2.value = 4321; ``}, ``onComplete: ``function``() {} ``}); }); |

现在唯一要做的是通过传递Checker类的实例来调用get_flag方法。

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | Java.performNow(``function``() { ``Java.choose(``'com.ad2001.frida0x6.MainActivity'``, { ``onMatch: ``function``(instance) { ``console.log(``"找到实例"``); ``var checker = Java.use(``"com.ad2001.frida0x6.Checker"``); ``var checker_obj = checker.$``new``(); ``// 类对象 ``checker_obj.num1.value = 1234; ``// num1 ``checker_obj.num2.value = 4321; ``// num2 ``instance.get_flag(checker_obj); ``// 调用get_flag方法 ``}, ``onComplete: ``function``() {} ``}); }); |

让我们启动frida并运行我们的脚本。

|---|--------------------------------------------------------------|
| 1 | PS C:\Users\ajind> frida ``-``U ``-``f com.ad2001.frida0x6 |

当我们检查我们的手机时，TextView将显示标志。

7、Hook构造函数

如果在ARM64 设备上不工作请看issue：Android (arm64) app ignores $init hook in code executed in HandlerThread. · Issue #1575 · frida/frida · GitHub

挂钩构造函数十分简单，与挂钩方法类似。让我为您提供一个模板。

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | Java.perform(``function``() { ``var <class_reference> = Java.use(``"<package_name>.<class>"``); ``<class_reference>.$init.implementation = ``function``(<args>){ ``/* ``*/ ``} }); |

我们可以看到，为了挂钩构造函数，我们可以使用$init关键字。

例题Frida-labs 0x7

MainActivity

可以看到程序在使用flag方法判断之前，首先使用 Checker ch = new Checker(123, 321); 创建了一个Checker实例，则123 ， 321 分别对应A.num1与 A.num2。

那么我们只需要钩住构造函数即可。

Hook代码

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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | function hook(){ ``var Checker = Java.use(``"com.ad2001.frida0x7.Checker"``); ``Checker.$init.implementation = function (a,b){ ``console.log(``"Origin num"``,a,b); ``this``.$init(``600``,``600``); ``console.log(``"Hook Success"``); ``} } function main(){ ``Java.perform(function (){ ``hook(); ``}) } setImmediate(main); |