Teniendo en cuenta que iOS y Windows Mobile parecen ser fluidos y rápidos en comparación con los teléfonos Android, ¿es Java la razón de los problemas de rendimiento de los teléfonos Android?

No, no es.
Convino en que Java es lento, pero aún así ha avanzado hasta el punto donde este retraso es casi insignificante. ¡Android tiene aún más optimización para ello!

La verdadera razón por la que los dispositivos Android son lentos es el hecho de que es de código abierto.
Tanto Apple como Microsoft tienen un control completo sobre los dispositivos que ejecutan sus sistemas operativos. Bueno, en el caso de Microsoft, llámalo control casi completo. Para que puedan monitorear de cerca, optimizar el sistema operativo para que coincida con el hardware para una experiencia fluida.
Por el contrario, la naturaleza de código abierto de Android lo abre a las posibilidades de ser manipulado. Incluso puedo hacer mi propio teléfono, ajustar el Android según mis necesidades, ponerlo en el teléfono y comenzar a vender. Hay una gran probabilidad de que esos teléfonos sean malos y lentos como el infierno.
Un caso similar es con los dispositivos Android actuales. Las compañías como Samsung y HTC ponen sus propias máscaras sobre Android (que usan memoria) lo llenan con sus aplicaciones de bloatware (nuevamente usan memoria preciosa) y luego las lanzan al mercado. De ahí los teléfonos lentos!

No, esa no es la razón. Java avanzó hasta un punto donde el retraso causado por su mecanismo de recolección de basura es insignificante. Con Lollipop, Google introdujo Android Runtime que da como resultado una mejora significativa al convertir el código de bytes de la aplicación en instrucciones nativas.

La razón por la que los problemas de rendimiento son frecuentes en Android es porque puede ser modificada por cualquier persona que sepa cómo modificarla. Apple y Microsoft diseñan su propio hardware y software y, por esa razón, pueden ajustar ambos extremos para garantizar el mejor rendimiento. Google solo puede hacer eso hasta cierto punto en Android (ahí es donde entran los dispositivos Nexus).

Debido a su naturaleza de código abierto, los fabricantes lo modifican, agregan sus propias máscaras como TouchWiz de Samsung, Sense de HTC, etc., lo que ralentiza a Android. Los operadores exigen a los OEM que agreguen aplicaciones en la parte superior del sistema operativo, lo que lo ralentiza aún más.

La naturaleza de código abierto de Android también tiene una ventaja: es la razón por la cual los teléfonos inteligentes son tan comunes en el mundo. Piénsalo. La mayoría de las personas no podrían permitirse un iPhone y si Android no existiera como es ahora, todavía estaríamos viviendo en el mundo de los teléfonos inteligentes sin un ecosistema sólido detrás.

Esto se debe a que el código de iOS está muy optimizado en comparación con el código de Android, además de que las aplicaciones de iOS funcionan en código nativo, mientras que las aplicaciones de Android funcionan como una VM (máquina virtual) separada, además de que Android utiliza el mecanismo llamado recolector de basura como capturador de memoria, lo que lo ralentiza un poco . Entonces, con menos RAM y un procesador más lento, iOS funcionaría mejor que Android.

Sí, es debido a Java. Google “es el recolector de basura de Java, una razón de por qué Android es lento” y obtendrá su respuesta real.

No sé acerca de Windows, pero como Apple tiene el control total tanto del hardware como del software, esperaría que esa sea una buena razón para la rápida ejecución de las aplicaciones de iOS.

Realmente no. La mayoría de las aplicaciones de Windows Phone usan C #, que es equivalente a Java.

Es una de las razones. Java utiliza la recolección de elementos no utilizados y, dado que es un proceso de tiempo de ejecución, ralentizará otros procesos.