Atualizei para o Android Studio 2.1 e recebi esse erro enquanto tentava criar e executar meu grande projeto corporativo:

Falha na execução da tarefa ': app: transformClassesWithDexForMyAppDebug'. com.android.build.api.transform.TransformException: com.android.ide.common.process.ProcessException: java.util.concurrent.ExecutionException: java.lang.OutOfMemoryError: limite de sobrecarga do GC excedido

Eu procurei no fórum e desabilitei a execução instantânea, também escrevi em meu build.gradle:

dexOptions {
    incremental true
    javaMaxHeapSize "6g"
}
...
dependencies{
    compile 'com.android.support:multidex:'
}

Mas isso não resolveu o meu problema. Eu tenho o multidex ativado no meu gradle, porque recebo o erro sem ele:

com.android.dex.DexIndexOverflowException: método ID não está em [0, 0xffff]: 65536

então essa foi a solução e funcionou antes com as versões anteriores do Android Studio (também trabalhando para os outros da empresa, que usam o Android Studio 1.4-2.0), mas não para mim desde que atualizei meu Android Studio.

Alguém tem uma idéia do que pode causar o problema?

O que também é interessante é que, se eu apenas fizer o projeto, não recebo o erro, apenas se tentar executá-lo. Qualquer idéia é apreciada!

EDIT 1:

O que também é interessante, é que, se eu reiniciar o meu estúdio android, a primeira execução será bem-sucedida, mas a segunda não.

EDIT 2:

Se eu definir o tamanho da pilha como maior (como 8 a 10 g) do que o aplicativo nem compila na primeira execução.

EDIT 3:

Parece que o problema está emcorrida instantânea, se forçar o android studio a não usá-lo (como implantar em dois dispositivos ao mesmo tempo ou alterar gradle.properties como na resposta), o erro desaparecerá.